基于正交调制体制的防撞毫米波雷达目标信号模拟系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了基于正交调制体制的防撞毫米波雷达目标信号模拟系统及方法，包括：射频变频收发模块，所述射频变频收发模块接收防撞毫米波雷达发射的线性扫频信号并进行下变频，得到中频信号；正交调制模块，所述正交调制模块接收射频变频收发模块输出的中频信号，作为正交调制器的本振信号；基带信号处理模块，通过任意加载速度与距离方式将速度和距离进行频率和相位重映射，可模拟任意场景，模拟的距离或速度信号分正交两路输出至正交调制模块；本发明专利技术基于正交调制体制的防撞毫米波雷达目标信号模拟方法以软件无线电和射频变频收发架构为基础，采用“全数字基带+射频变频收发”模式，模拟功能全由数字实现，具有体积小、成本低与实用方便等优点。

【技术实现步骤摘要】
基于正交调制体制的防撞毫米波雷达目标信号模拟系统及方法
本专利技术涉及防撞毫米波雷达目标信号模拟
，特别是涉及基于正交调制体制的防撞毫米波雷达目标信号模拟系统及方法。
技术介绍
传统防撞毫米波雷达目标信号模拟器采用信号延迟线方法，体积大，成本高，距离和速度无法连续宽范围模拟，只能提供固定点模拟，无法满足防撞雷达研制过程、实验等全方位测试需求。防撞毫米波雷达利用波长为毫米级的雷达快速准确获取车身周围信息，并根据所探知的信息进行目标追踪、识别分类，并做出相应警示或决策。防撞毫米波雷达不仅应用于防碰撞系统，而且已经在自适应巡航控制系统和无人驾驶系统中得到广泛应用。在防撞毫米波雷达实验、研制与生产过程中，为了更好的完成雷达性能的测试工作，需要进行防撞毫米波雷达信号目标模拟，验证防撞毫米波雷达测距与测速等核心功能的准确性。传统防撞毫米波雷达目标模拟方法采用信号延迟线的方法。如图1所示，防撞毫米波雷达首先产生线性调频连续波雷达信号输入到防撞毫米波雷达目标模拟器的输入开关切换单元，中央控制处理单元根据需要模拟的距离和速度选择相应的切换路由到延迟控制单元。延迟控制单元是整个防撞毫米波雷达目标模拟器的核心，当模拟不同距离时，先计算需要映射的延迟时间，计算时需要包含往返的全程，然后再选择相应的延迟线实现所需模拟的距离。当模拟速度时，在不同距离下信号的频率和相位的变化量与延迟时间进行映射，通过快速切换不同延迟线实现速度模拟。延迟线控制单元后模拟信号最终经过输出开关切换单元后输出回防撞毫米波雷达进行信号解析，验证防撞毫米波雷达是否正常。目前，现有技术存在以下缺点：1、传统防撞毫米波雷达目标模拟器采用延迟线方法，体积大，成本高，重量也不轻，灵活方便性差，非常不实用。2、采用延迟线方式只能提供离散固定距离模拟，距离模拟范围有限，没有距离连续模拟功能，无法满足宽范围连续模拟需求。3、采用延迟线方式无法进行任意速度模拟，模拟场景单一，不能实现距离和速度的高精度连续复杂混合模拟，无法逼真的反应真实的工作环境。4、传统延迟线方法模拟多目标时需要额外的延迟线模块，要模拟几个目标就需要增加相应几个延迟线模块，成本及其体积成倍数增长，也不实用。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了基于正交调制体制的防撞毫米波雷达目标信号模拟系统，本专利技术采用“全数字基带+射频变频收发”模式，模拟功能全由数字实现，具有体积小、成本低与实用方便等优点。基于正交调制体制的防撞毫米波雷达目标信号模拟系统，包括：射频变频收发模块，所述射频变频收发模块接收防撞毫米波雷达发射的线性扫频信号并进行下变频，得到中频信号；正交调制模块，所述正交调制模块接收射频变频收发模块输出的中频信号，作为正交调制器的本振信号；基带信号处理模块，采用全数字模式，通过任意加载速度与距离方式将速度和距离进行频率和相位重映射，可模拟任意场景，模拟的距离或速度信号分正交两路输出至正交调制模块；基带信号处理模块输出的正交两路信号送入正交调制模块与射频变频收发模块下变频后的中频信号进行调制，将距离或速度信息携带到中频信号上，并对调制后的信号进行调理，调理后的信号经过射频变频收发模块上变频后输出送给防撞毫米波雷达。进一步优选的技术方案，防撞毫米波雷达发射的线性扫频信号首先经过防撞毫米波雷达信号模拟器喇叭天线接收后送入射频变频收发模块进行下变频，得到中频信号。进一步优选的技术方案，所述射频变频收发模块包括下变频单元、上变频单元及六倍频单元，所述下变频单元、上变频单元混频所需的本振信号均由微波本振源模块产生后经六倍频器产生。进一步优选的技术方案，所述下变频单元对接收的信号进行下变频得到的中频信号经过放大器模块调理后送入正交调制模块。进一步优选的技术方案，所述基带信号处理模块包含距离模式、速度模式，其中速度模式可混合模拟速度和距离。进一步优选的技术方案，所述基带信号处理模块当要模拟距离时，采用周期性直接数字合成与重映射技术进行频率匹配，首先将模拟距离折算成要模拟的时间，该时间包含往返全程时间，然后根据雷达扫频带宽和扫频时间的线性度乘上全程时间进行重映射得到要模拟的频率差；该频率差采用直接数字合成方式产生，并与防撞毫米波雷达的周期进行匹配，最后产生周期性的距离模拟信号，从而实现距离的连续模拟。进一步优选的技术方案，所述基带信号处理模块当模拟速度时，采用结合希尔伯特变换与任意波形发生技术对信号进行模拟，通过希尔伯特变换方法抑制镜像问题产生虚假目标；首先根据雷达扫频信号特征即扫频带宽与时间结合模拟速度值重映射得到模拟变化的相位差值，该相位差值与模拟距离的频率结合经过希尔伯特变换技术产生正交两路模拟信号，两路正交模拟信号在雷达每周期内增加相应的相位差值；两路模拟信号经过任意波形发生技术加载到数字信号平台的大容量存储器后进行播放。进一步优选的技术方案，所述基带信号处理模块采用功率调整控制方法，通过同步调整基带处理模块输出同相与反相两路的偏置电平与峰值电压，使得调制后信号本振泄露最小，然后对输入正交调制模块的本振信号进行功率调整，并对正交调制后的信号进行抑制。基于正交调制体制的防撞毫米波雷达信号模拟方法，包括：防撞毫米波雷达发射的线性扫频信号首先经过防撞毫米波雷达信号模拟器喇叭天线接收后送入射频变频收发模块进行下变频，得到中频信号；防撞毫米波雷达目标信号模拟器得到的中频信号经过放大器模块调理后送入正交调制模块，作为正交调制器的本振信号；基带信号处理模块采用全数字模式，模拟的距离或速度信号分正交两路输出；基带信号处理模块输出的正交两路信号送入正交调制模块与射频变频收发模块下变频后的中频信号进行调制，将距离或速度信息携带到中频信号上，并对调制后的信号进行调理；调制后的信号经过射频变频收发模块上变频后输出送给防撞毫米波雷达，防撞毫米波雷达最后解算后与模拟值进行对比，从而验证雷达的性能。进一步优选的技术方案，当要模拟距离时，采用周期性直接数字合成与重映射技术进行频率匹配，首先将距离折算成要模拟的时间，该时间包含往返全程时间，然后根据雷达扫频带宽和扫频时间的线性度乘上全程时间进行重映射得到要模拟的频率差，该频率差采用直接数字合成方式产生，并与防撞毫米波雷达的周期进行匹配，最后产生周期性的距离模拟信号，从而实现距离的连续模拟。进一步优选的技术方案，当模拟速度时，采用结合希尔伯特变换与任意波形发生技术对信号进行模拟，首先根据雷达扫频信号特征即扫频带宽与时间结合模拟速度值重映射得到模拟变化的相位差值，该相位差值与模拟距离的频率结合经过希尔伯特变换技术产生正交两路模拟信号，两路正交模拟信号在雷达每周期内增加相应的相位差值，两路模拟信号经过任意波形发生技术加载到数字信号平台的大容量存储器后进行播放。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提出一种基于正交调制体制的防撞雷达目标信号模拟方法，采用射频变频收发架构和任意加载距离和速度方式，将速度和距离进行频率和相位重映射，并与雷达中频信号进行正交调制来模拟距离与速度信息。该专利技术不仅降低了硬件成本与体积，特别实现了距离和速度的高精度连续或复杂混合模拟，满足防撞雷达研制过程、实验室与生产线的测试需求。本专利技术基于正交调制体制的防撞毫米波雷达目标信号模拟方法以软件无线电和射频变频收本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于正交调制体制的防撞毫米波雷达目标信号模拟系统，其特征是，包括：射频变频收发模块，所述射频变频收发模块接收防撞毫米波雷达发射的线性扫频信号并进行下变频，得到中频信号；正交调制模块，所述正交调制模块接收射频变频收发模块输出的中频信号，作为正交调制器的本振信号；基带信号处理模块，采用全数字模式，通过任意加载速度与距离方式将速度和距离进行频率和相位重映射，可模拟任意场景，模拟的距离或速度信号分正交两路输出至正交调制模块；基带信号处理模块输出的正交两路信号送入正交调制模块与射频变频收发模块下变频后的中频信号进行调制，将距离或速度信息携带到中频信号上，并对调制后的信号进行调理，调理后的信号经过射频变频收发模块上变频后输出送给防撞毫米波雷达。

【技术特征摘要】
1.基于正交调制体制的防撞毫米波雷达目标信号模拟系统，其特征是，包括：射频变频收发模块，所述射频变频收发模块接收防撞毫米波雷达发射的线性扫频信号并进行下变频，得到中频信号；正交调制模块，所述正交调制模块接收射频变频收发模块输出的中频信号，作为正交调制器的本振信号；基带信号处理模块，采用全数字模式，通过任意加载速度与距离方式将速度和距离进行频率和相位重映射，可模拟任意场景，模拟的距离或速度信号分正交两路输出至正交调制模块；基带信号处理模块输出的正交两路信号送入正交调制模块与射频变频收发模块下变频后的中频信号进行调制，将距离或速度信息携带到中频信号上，并对调制后的信号进行调理，调理后的信号经过射频变频收发模块上变频后输出送给防撞毫米波雷达。2.如权利要求1所述的基于正交调制体制的防撞毫米波雷达目标信号模拟系统，其特征是，防撞毫米波雷达发射的线性扫频信号首先经过防撞毫米波雷达信号模拟器喇叭天线接收后送入射频变频收发模块进行下变频，得到中频信号。3.如权利要求1所述的基于正交调制体制的防撞毫米波雷达目标信号模拟系统，其特征是，所述射频变频收发模块包括下变频单元、上变频单元及六倍频单元，所述下变频单元、上变频单元混频所需的本振信号均由微波本振源模块产生后经六倍频器产生。4.如权利要求1所述的基于正交调制体制的防撞毫米波雷达目标信号模拟系统，其特征是，所述下变频单元对接收的信号进行下变频得到的中频信号经过放大器模块调理后送入正交调制模块。5.如权利要求1所述的基于正交调制体制的防撞毫米波雷达目标信号模拟系统，其特征是，所述基带信号处理模块包含距离模式、速度模式，其中速度模式可混合模拟速度和距离。6.如权利要求1所述的基于正交调制体制的防撞毫米波雷达目标信号模拟系统，其特征是，所述基带信号处理模块当要模拟距离时，采用周期性直接数字合成与重映射技术进行频率匹配，首先将模拟距离折算成要模拟的时间，该时间包含往返全程时间，然后根据雷达扫频带宽和扫频时间的线性度乘上全程时间进行重映射得到要模拟的频率差；该频率差采用直接数字合成方式产生，并与防撞毫米波雷达的周期进行匹配，最后产生周期性的距离模拟信号，从而实现距离的连续模拟。7.如权利要求1所述的基于正交调制体制的防撞毫米波雷达目标信号模拟系统，其特征是，所述基带信号处理模块当模拟速度时，采用结合希尔伯特变换与任意波形发生技术对信号进行模拟，通过希尔伯特变换方法抑制镜像问题...

【专利技术属性】
技术研发人员：张光山，张震，刘磊，刘世超，张一民，郭荣斌，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37