引言：

智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)在全球范圍內(nèi)的快速發(fā)展對(duì)交通環(huán)境感知技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求.毫米波雷達(dá)憑借其全天時(shí)全天候可靠工作的特點(diǎn)和相對(duì)較低的成本,成為智能網(wǎng)聯(lián)汽車不可或缺的交通環(huán)境感知設(shè)備.然而,隨著車載雷達(dá)滲透率的逐步提升,雷達(dá)間的互干擾變得不可忽視,來(lái)自其他雷達(dá)的干擾會(huì)降低本雷達(dá)檢測(cè)概率或提升虛警概率,對(duì)行駛安全或舒適性造成負(fù)面影響.為了解決該問(wèn)題,本文給出了一種主動(dòng)干擾協(xié)同方法,稱為快速干擾偵聽(tīng)和規(guī)避技術(shù)(Fast Interference Sensing and Avoidance,FISA),并通過(guò)仿真驗(yàn)證了該方法相比于現(xiàn)有隨機(jī)跳頻技術(shù)能夠顯著降低互干擾的發(fā)生概率.

毫米波雷達(dá)憑借其全天時(shí)全天候可靠工作的特點(diǎn)和相對(duì)較低的成本， 成為 智能網(wǎng)聯(lián)汽車不可或缺的交通環(huán)境感知設(shè)備。然而 ， 隨著車載雷達(dá)滲透率的逐步提升， 雷達(dá)間 的互干擾變得不可忽視， 來(lái)自其他雷達(dá)的干擾會(huì)降低本雷達(dá)檢測(cè)概率或提升虛警概率， 對(duì)行駛安全或舒適性造成負(fù)面影響 。 為了解決該問(wèn)題， 本文給出了一種主動(dòng)干擾協(xié)同方法， 稱為快速干擾偵聽(tīng)和規(guī)避技術(shù)（ Fast Interference Sensing and Avoidance,FISA ）， 并通過(guò)仿真驗(yàn)證了該方法相比于現(xiàn)有隨機(jī)跳頻技術(shù)能夠顯著降低互干擾的發(fā)生概率。 隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車及產(chǎn)業(yè)在全球范圍內(nèi)的快速發(fā)展，交通環(huán)境感知技術(shù)的滲透率也逐年上升。交通環(huán)境感知技術(shù)涵蓋毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)和攝像頭等信息感知技術(shù) [1] ，是智能網(wǎng)聯(lián)汽車的核心技術(shù)，其應(yīng)用充分反映了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的智能化程度，同時(shí)與智能網(wǎng)聯(lián)汽車的安全性息息相關(guān)。毫米波雷達(dá)憑借高分辨率和精度、 全天候可靠工作和較低的成本等優(yōu)點(diǎn)，已成為智能網(wǎng)聯(lián)汽車不可或缺的交通環(huán)境感知設(shè)備。 隨著自動(dòng)駕駛不斷向高級(jí)別演進(jìn)， L4/L5 級(jí)自動(dòng)駕駛單輛車需要裝配 10 個(gè)以上毫米波雷達(dá)， 在十字路口 、道路環(huán)線和高架橋等復(fù)雜路況下， 毫米波雷達(dá)間的互干擾將對(duì)行駛安全和舒適性造成負(fù)面影響。目前， 車載毫米波雷達(dá)均在非合作模式下運(yùn)行，也沒(méi)有行業(yè)間的協(xié)調(diào)方案解決干擾問(wèn)題。 例如， 在雷達(dá)干擾比較大的時(shí)候， 采用頻率上隨機(jī)跳頻、時(shí)間上隨機(jī)錯(cuò)開(kāi)是當(dāng)前比較普遍使用的干擾規(guī)避的手段 [2] 。隨機(jī)使用資源在干擾不算密集的時(shí)候是一種比較有效的方法， 但是當(dāng)干擾源密集的情況下， 隨機(jī)使用資源較大概率容易造成資源使用沖突和使用不充分。 一種高效地解決雷達(dá)間的干擾問(wèn)題的方法是雷達(dá)之間的主動(dòng)干擾協(xié)同 [3] ， 比如通過(guò)政府機(jī)構(gòu)或多雷達(dá)廠商之間進(jìn)行頻段資源協(xié)調(diào)，通過(guò)頻段或信道劃分建立通用規(guī)范， 使雷達(dá)工作在不同的正交時(shí)頻范圍內(nèi)，主動(dòng)避免干擾的發(fā)生，我們稱這種通過(guò)協(xié)調(diào)避免雷達(dá)干擾的方案為“協(xié)同方案”。在必要的情況下，還需出臺(tái)相應(yīng)的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)或法規(guī)進(jìn)行統(tǒng)一要求與管理。 在此背景下， 雷達(dá)快速干擾偵聽(tīng)和 規(guī)避技術(shù)（ Fast Interference Sensing and Avoidance, FISA ） 應(yīng)運(yùn)而生。FISA 技術(shù)在統(tǒng)一劃分頻域柵格、規(guī)定載波起始頻率的情況下， 規(guī)范了雷達(dá)進(jìn)行干擾偵聽(tīng)和主動(dòng)規(guī)避干擾的技術(shù)要求。該技術(shù)降低了互干擾情況發(fā)生的概率， 保證了頻譜資源使用的公平性， 也使得頻譜資源得以高效利用。 本文首先介紹雷達(dá)偵聽(tīng)原理；其次詳細(xì)闡述FISA 技術(shù)， 其中包括該技術(shù)的概述、起始頻點(diǎn)的定義、 技術(shù)機(jī)理以及關(guān)鍵參數(shù)；然后利用仿真驗(yàn)證了FISA 技術(shù)相比于現(xiàn)有隨機(jī)跳頻技術(shù)能夠顯著降低互干擾的發(fā)生概率；最后得出結(jié)論， 并對(duì)下一步工作進(jìn)行展望。

雷達(dá)偵聽(tīng)原理

雷達(dá)偵聽(tīng)是通過(guò)雷達(dá)的接收鏈路實(shí)現(xiàn)的， 如圖1 所示為汽車毫米波雷達(dá)典型接收鏈路。雷達(dá)偵聽(tīng)過(guò)程如下： 首先， 利用雷達(dá)接收天線接收空間中的電磁波，得到射頻接收信號(hào)；然后， 將射頻接收信號(hào)經(jīng)過(guò)低噪聲放大器（簡(jiǎn)稱低噪放）后與本地振蕩器（簡(jiǎn)稱本振）提供的本地振蕩信號(hào)進(jìn)行混頻處理， 再經(jīng)過(guò)低通濾波器后得到中頻信號(hào)；最后， 利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行采樣得到中頻采樣信號(hào)，對(duì)中頻采樣信號(hào)進(jìn)行分析得到最后的偵聽(tīng)結(jié)果。

FISA技術(shù)

2.1 概述

本節(jié)內(nèi)容主要包含起始頻點(diǎn)的定義、 FISA 技術(shù)機(jī)理和 FISA 門(mén)限及偵聽(tīng)物理量這幾部分內(nèi)容。在展開(kāi)介紹之前， 首先定義幾個(gè)術(shù)語(yǔ)概念。

1 ） 調(diào)頻連續(xù)波 (Frequency Modulated ContinuousWave, FMCW) ， 指頻率隨時(shí)間線性變化的毫米波雷達(dá)信號(hào)波形。

2 ） 工作時(shí)頻資源 （ Operating Frequency/TimeResource, OFTR ）， 指用于承載雷達(dá)目 標(biāo)探測(cè)所用的雷達(dá)波形所占用的時(shí)頻資源。

3 ）候選 OFTR ， 指雷達(dá)可支持的工作時(shí)頻資源，雷達(dá)通過(guò)偵聽(tīng)機(jī)制決定未來(lái)是否使用該 OFTR 。

4 ） 頻域柵格（ Frequency Raster, FR ）， 指頻域資源劃分后， 相鄰兩個(gè)頻率起點(diǎn)之間的頻率差。

5 ）時(shí)域柵格（ Time Raster, TR ）， 指時(shí)域資源劃分后， 相鄰兩個(gè)時(shí)間起點(diǎn)之間的時(shí)間差。

6 ）幀（ Frame ）， 指雷達(dá)目標(biāo)探測(cè)時(shí)， 在時(shí)間維度上的周期性工作時(shí)段。其時(shí)間長(zhǎng)度典型值為 50ms 。

7 ）發(fā)射時(shí)段（ Transmission Duration, TD ）， 指在一次目標(biāo)探測(cè)中， 雷達(dá)發(fā)送的連續(xù)多個(gè)雷達(dá)探測(cè)信號(hào)的時(shí)間間隔， 探測(cè)信號(hào)如線性調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)或脈

沖信號(hào)。其時(shí)間長(zhǎng)度典型值為 5ms ， 10ms ， 20ms 等。

8 ） 空閑時(shí)段（ Idle Duration, ID ）， 指兩次連續(xù)發(fā)射時(shí)段之間， 雷達(dá)不發(fā)射目 標(biāo)探測(cè)信號(hào)的時(shí)間間隔。其時(shí)間長(zhǎng)度典型值為 30ms ， 40ms 等。

9 ）干擾底噪提升比（ Interference over Noise, IoN ），毫米波雷達(dá)在被干擾之后的干擾功率和噪聲功率之和與被干擾之前的噪聲功率的比值。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

其中 I 為干擾功率值， N 為雷達(dá)接收機(jī)噪聲功率值。FISA 技術(shù)簡(jiǎn)單理解就是首先通過(guò)干擾偵聽(tīng)掌握雷達(dá)工作時(shí)頻資源（即 OFTR ）的受干擾情況， 然后基于該情況選擇合適的 OFTR 進(jìn)行工作， 從而使雷達(dá)可以適應(yīng)復(fù)雜電磁環(huán)境變化的技術(shù)。 如圖 2 所示， 是多部雷達(dá)使用 FISA 前后， 其雷達(dá)信號(hào)的時(shí)頻圖?？梢钥吹皆谑褂?FISA 前， 多部雷達(dá)的信號(hào)有可能會(huì)使用非常接近的時(shí)頻資源， 使得雷達(dá)之間的互干擾較嚴(yán)重；而使用了 FISA 技術(shù)之后， 多部雷達(dá)在劃分好的信道上工作， 并且充分的使用了頻譜資源， 很大程度減少了雷達(dá)之間的互干擾問(wèn)題。

2.2 起始頻點(diǎn)定義

考慮到頻譜資源的稀缺性，如果放任雷達(dá)隨意選擇工作頻率，不同雷達(dá)所占時(shí)頻資源易出現(xiàn)不可控的資源重疊，引發(fā)干擾并會(huì)造成總頻譜資源的浪費(fèi)。因此， 可以引 入一定的時(shí)頻資源使用規(guī)則， 使不同雷達(dá)在預(yù)定義好的“正交”信道上工作， 從而互干擾更可控且資源使用更緊湊合理。 “正交”信道并非指兩個(gè)信道時(shí)頻資源完全不重疊， 而是基于雷達(dá)的工作原理， 不同的雷達(dá)波形在頻域和時(shí)域上錯(cuò)開(kāi)一定的間隔（柵格）， 使得干擾接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)的差頻在彼此目 標(biāo)中頻的觀察范圍之外即可， 如圖 3所示。這種方式可以達(dá)到在有限時(shí)頻資源內(nèi)支持更多互干擾較小的波形，提升頻域資源使用效率。

由于不同雷達(dá)的工作帶寬是多樣化的， 我們可以以上述頻域柵格方式來(lái)約束雷達(dá)信號(hào)的起始頻點(diǎn)?？紤]到目 前 77GHz 雷達(dá)的中頻帶寬普遍在 5~15MHz 之間， 我們選用 10MHz 作為頻域柵格的步長(zhǎng)。 例如， 雷達(dá)信號(hào)起始頻點(diǎn)在 76-77GHz 的載波起點(diǎn)集合 Ω 中選擇， 其中載波起點(diǎn)集合 Ω 定義為：Ω={76+0.01×N} （ 2 ）其中 N=0,1,2, … ,99 ， 即集合一共有 100 個(gè)元素， 每個(gè)元素的單位是 GHz 。 按照如上起始頻點(diǎn)工作的雷達(dá)工作頻率范圍是互相重疊的， 如果雷達(dá)的中頻帶寬小于 10MHz ， 雷達(dá)最小移動(dòng)一個(gè) FR ， 就有可能完全避開(kāi)干擾， 如果雷達(dá)的中頻帶寬大于 10MHz ， 雷達(dá)移動(dòng)多個(gè) FR ， 就有可能完全避開(kāi)干擾， 這樣可以最大化的利用寶貴的頻譜資源。

2.3 FISA 技術(shù)機(jī)理

FISA 技術(shù)機(jī)理是指， 雷達(dá)通過(guò)偵聽(tīng)候選 OFTR上的干擾信號(hào)， 確定其可用性的過(guò)程。例如， 當(dāng)雷達(dá)設(shè)備檢測(cè)到候選 OFTR 上存在足夠強(qiáng)度的干擾時(shí)，判定當(dāng)前候選 OFTR 不可用；當(dāng)雷達(dá)設(shè)備檢測(cè)到候選 OFTR 上不存在足夠強(qiáng)度的干擾時(shí)， 判定當(dāng)前候選 OFTR 可用， 則雷達(dá)接下來(lái)可在相應(yīng) OFTR 上發(fā)送雷達(dá)信號(hào)，該檢測(cè)過(guò)程稱為 OFTR 可用性檢測(cè)。 若雷達(dá)經(jīng)過(guò)干擾偵聽(tīng)判定候選 OFTR 不可用， 可以采用一系列規(guī)避措施， 例如通過(guò)更換頻率、更換時(shí)間、更換波形參數(shù)等規(guī)避干擾， 在其他候選 OFTR 上發(fā)送雷達(dá)信號(hào)。FISA 按執(zhí)行步驟分為干擾偵聽(tīng)和干擾規(guī)避。

2.3.1 干擾偵聽(tīng)

考慮到功能安全要求， 雷達(dá)需要向總線輸出告警信號(hào)， 并且在必要的時(shí)候退出服務(wù)， 避免在干擾嚴(yán)重的情況下仍然向車身輸出不正確的結(jié)果， 造成不必要的事故。 雷達(dá)設(shè)備在正常工作期間應(yīng)至少對(duì)當(dāng)前工作的OFTR 執(zhí)行干擾偵聽(tīng)， 并通過(guò)雷達(dá)輸出接口 上報(bào)干擾程度， 可以將干擾程度劃分為“無(wú)干擾”、“有干擾”。雷達(dá)設(shè)備偵聽(tīng)參數(shù)為被測(cè) OFTR 上的雷達(dá)接收機(jī)處理后的接收機(jī)中頻處的 IoN 的值， 如公式 (1) 所示， 其中 N 為常溫?zé)o干擾時(shí)， 接收機(jī)處理后的噪聲底。 接收機(jī)干擾處理后的 IoN 計(jì)算是雷達(dá)接收機(jī)處理算法的一部分， 為雷達(dá)廠商實(shí)現(xiàn)， 與雷達(dá)芯片無(wú)關(guān)， 因此不涉及雷達(dá)芯片的修改， 輸出 具有可行性和必要性。偵聽(tīng)可以在 ID 執(zhí)行， 也可以在 TD 執(zhí)行。偵聽(tīng)周期為一幀 （典型值為 50ms ）， IoN 的值為偵聽(tīng)周期內(nèi)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，

a ） 當(dāng) IoN＜ 門(mén) 限 T0 時(shí)， 雷達(dá)通過(guò)輸出接口上報(bào)“無(wú)干擾”信息；

b ）當(dāng)門(mén)限 IoN≥ 門(mén)限 T0 時(shí)， 雷達(dá)通過(guò)輸出接口上報(bào)“有干擾”信息， 并采取

2.3.2 節(jié)的干擾規(guī)避措施中的至少一種。

除了上述這種簡(jiǎn)單的有無(wú)干擾程度劃分方式，也可以有其它更豐富的劃分方式。例如，可以將干擾程度劃分為三種狀態(tài)， 分別為“無(wú)干擾”、“干擾程度一”和“干擾程度二”。此時(shí)，

a ） 當(dāng) IoN＜ 門(mén) 限 T1 時(shí)， 雷達(dá)通過(guò)輸出接口上報(bào)“無(wú)干擾”信息；

b ） 當(dāng) 門(mén) 限 T1≤IoN＜ 門(mén) 限 T2 時(shí)， 雷達(dá)通過(guò)輸出接口 上報(bào)“干擾程度一”信息， 并采取 2.3.2 節(jié)的干擾規(guī)避措施中的至少一種；

c ）當(dāng) IoN≥ 門(mén) 限 T2 時(shí)， 雷達(dá)通過(guò)輸出接口上報(bào)“干擾程度二”信息， 并采取

2.3.2 節(jié)的干擾規(guī)避措施中的至少一種。本文給出的門(mén)限取值見(jiàn) 2.4 節(jié)。

2.3.2 干擾規(guī)避

雷達(dá)設(shè)備在偵聽(tīng)到干擾后采用的干擾規(guī)避措施包括以下至少一種：

a ）上報(bào)“有干擾”或者“干擾程度一或二”繼續(xù)使用原波形在當(dāng)前工作的 OFTR 內(nèi)發(fā)送雷達(dá)信號(hào)；

b ）更換頻率在其他 OFTR 內(nèi) 發(fā)送雷達(dá)信號(hào)， 更換后的雷達(dá)信號(hào)的起始頻點(diǎn)參照公式 (2);

c ）更換時(shí)間在其他 OFTR 內(nèi)發(fā)送雷達(dá)信號(hào)；

d ） 更換波形參數(shù)在當(dāng) 前工作的 OFTR 或其他OFTR 內(nèi)發(fā)送雷達(dá)信號(hào)；

e ）暫停服務(wù)。

2.4 FISA 門(mén)限

本節(jié)從汽車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)定義的 雷達(dá)探測(cè)需求出發(fā)，討論了雷達(dá)應(yīng)用的必要場(chǎng)景， 以得出 FISA 門(mén)限。 少量雷達(dá)的互干擾會(huì)造成距離 - 多普勒平面上某些特定位置的底噪大幅抬升， 造成某些具有特定特征的目標(biāo)（一定距離， 一定速度）無(wú)法檢測(cè)， 也就是說(shuō)， 少量雷達(dá)互干擾是有色的。假定在現(xiàn)實(shí)情況下，由于汽車的移動(dòng)等原因， 雷達(dá)不會(huì)總被一種特定的干擾波形所干擾， 并且雷達(dá)通過(guò)現(xiàn)有的被動(dòng)式干擾消除技術(shù)可以 解決這種少量的特定位置的有色干擾。 但是在雷達(dá)密度非常大的情況下，雷達(dá)的干擾體現(xiàn)為距離 - 多普勒平面大面積的底噪抬升， 這種情況下， 被動(dòng)式干擾消除技術(shù)就會(huì)受限， 需要通過(guò)主動(dòng)式協(xié)調(diào)，即干擾偵聽(tīng)來(lái)規(guī)避干擾。 如 2.3.1 節(jié)所述， 雷達(dá)設(shè)備干擾偵聽(tīng)的物理量是接收機(jī)處理后的接收機(jī)中頻處的 IoN 的值。由雷達(dá)方程， 假設(shè)只有干擾 I 和探測(cè)距離 R 是變量， 其它量固定， 得到 IoN 與探測(cè)距離變化之間的關(guān)系， 有，

其中 SNR 為雷達(dá)方程中雷達(dá)目 標(biāo)檢測(cè)信噪比， S 為有用信號(hào)功率值， R 為雷達(dá)探測(cè)距離，對(duì)應(yīng)雷達(dá)最大探測(cè)距離， 即為沒(méi)有干擾時(shí)的探測(cè)距離，為雷達(dá)最大探測(cè)距離的最低需求， 即為考慮最大可容忍干擾時(shí)的探測(cè)距離。 依據(jù)參考文獻(xiàn) [4] 的研究， 以及當(dāng)前的高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) ADAS （ Advanced Driving?Assistance System ） 標(biāo)準(zhǔn) [5-7] ， 基于目前業(yè)界典型雷達(dá)應(yīng)用場(chǎng)景和雷達(dá)配置， 得到無(wú)干擾情況下的雷達(dá)最大探測(cè)距離， 并結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的探測(cè)最大距離的最低需求和公式（ 4 ）， 推導(dǎo)出為了滿足該最低需求允許的雷達(dá) IoN 的最大容忍值， 表 1 示出了典型場(chǎng)景下的結(jié)果。

依據(jù)上表的分析， 雷達(dá)設(shè)備在接收機(jī)處理后的干擾偵聽(tīng)的 IoN 應(yīng)不大于上表最后一列計(jì)算出來(lái)的IoN 值， 否則， 雷達(dá)無(wú)法滿足探測(cè)的最低要求， 需要退出服務(wù)。綜合考慮上述各個(gè)典型場(chǎng)景下， 存在干擾時(shí)保證最大探測(cè)距離最低要求的 IoN 值， 選擇 8.9dB作為接收機(jī)處理后的干擾偵聽(tīng)門(mén)限， 對(duì)應(yīng) 2.3.1 節(jié)中的門(mén)限 T0 。 需要說(shuō)明的是， 干擾程度如何劃分往往是雷達(dá)設(shè)備廠商與主機(jī)廠之間溝通協(xié)商確定的， 例如， 對(duì)于 2.3.1 節(jié)中三種狀態(tài)的干擾程度描述方式，同樣可以參照上述基于雷達(dá)探測(cè)需求來(lái)分析干擾偵聽(tīng)門(mén)限的方法。

仿真測(cè)試

3.1 場(chǎng)景假設(shè)

干擾仿真的場(chǎng)景為雙向兩車道場(chǎng)景， 如圖 4 所示， 箭頭為行車方向 ， 場(chǎng)景中一共存在三輛車， 車 1和車 2 縱向距離 10 米， 車 1 和車 3 縱向距離 50 米，車道寬度 3.5 米。其中 1 號(hào)車和 3 號(hào)車在車頭位置各安裝了 一個(gè)前向 雷達(dá)， 2 號(hào)車在車尾位置安裝了一個(gè)后向雷達(dá)。 假設(shè)三部雷達(dá)都工作在 76-77GHz ， 總帶寬為1GHz 的頻段上， 假設(shè)整個(gè)頻段按照 2.2 節(jié)所述的方式進(jìn)行劃分（ 50MHz FR ）， 雷達(dá)采用的 FISA 偵聽(tīng)周期為 50ms ， FISA 偵聽(tīng)物理量為接收機(jī)干擾處理后的IoN ， FISA 偵聽(tīng)門(mén)限為9dB ， 接收機(jī)干擾處理能力為30dB ， OFTR 選擇策略為隨機(jī)選擇， 即隨機(jī)從除了干擾超過(guò)偵聽(tīng)門(mén)限的 OFTR 以外的其它候選 OFTR 中選擇工作時(shí)頻資源。

上述仿真假設(shè)總結(jié)見(jiàn)表 2 。另外， 三部雷達(dá)的波形參數(shù)配置如表 3 所示。仿真評(píng)價(jià)指標(biāo)為無(wú)干擾幀比例， 即如圖 4 所示場(chǎng)景中所有雷達(dá)中頻的 IoN 都小于干擾偵聽(tīng)門(mén)限的幀數(shù)與仿真中所有幀數(shù)的比值。另外， 仿真以多快照的形式進(jìn)行， 每一個(gè)快照包含多個(gè)（例如， 20 幀） 雷達(dá)幀周期。所以無(wú)干擾幀比例的統(tǒng)計(jì)是將所有快照所包含的總幀數(shù)一起考慮的。

為了模擬干擾較密集場(chǎng)景，假設(shè)不同雷達(dá)同步發(fā)射探測(cè)信號(hào)，并且雷達(dá)只能跳頻，不能改變發(fā)射定時(shí)。

3.2 仿真結(jié)果及分析

異波形（各雷達(dá)采用表 3 配置）情況下， 如果不對(duì)頻段進(jìn)行信道劃分， 雷達(dá)可以在 76-77GHz 內(nèi)隨意選擇起始頻點(diǎn)。采用 FISA 技術(shù)與不采用 FISA 技術(shù)時(shí)，無(wú)干擾幀比例仿真結(jié)果如圖 5 所示。整個(gè)仿真場(chǎng)景的無(wú)干擾幀比例在 采 用 FISA 技術(shù)前后 ， 由0.4% 提升到 5.1% ?？梢?jiàn) FISA 技術(shù)在這種密集干擾場(chǎng)景下對(duì)整個(gè)場(chǎng)景的干擾緩解有較大益處。

在上述配置情況下， 進(jìn)一步對(duì)頻段進(jìn)行信道劃分， 即雷達(dá)在 76-77GHz 內(nèi)從劃分好的信道處選擇其工作的起始頻點(diǎn)。如圖 6 所示， 整個(gè)仿真場(chǎng)景的無(wú)干擾幀比例在采用 FISA 技術(shù)前后， 由 1% 提升到22.5% 。相比于無(wú)信道劃分時(shí)的 5.1% ， FISA 技術(shù)在有信道劃分的情況下， 能夠進(jìn)一步改善整個(gè)系統(tǒng)的干擾情況。

另外， 對(duì)比圖 5 和圖 6 可以發(fā)現(xiàn)， 信道劃分對(duì)無(wú)FISA 系統(tǒng)也能有性能改善。對(duì)于同廠商同型號(hào)雷達(dá)，即其波形參數(shù)相同。由于同斜率雷達(dá)之間的起始頻率只要略有間隔即可實(shí)現(xiàn)無(wú)干擾工作， 所以該情況可以看作是非密集干擾場(chǎng)景。 仿真結(jié)果如圖 7 所示， 采用了 FISA 技術(shù)并劃分信道時(shí)， 場(chǎng)景內(nèi)車輛幾乎都可以工作在無(wú)干擾環(huán)境下， 其無(wú)干擾幀比例達(dá)到 99.4% ， 而不采用 FISA技術(shù)并沒(méi)有劃分信道時(shí)， 無(wú)干擾幀比例為 81.8% ， 即在這種非密集干擾場(chǎng)景， 也有將近 18% 的幀存在較嚴(yán)重干擾， 其原因就是雷達(dá)發(fā)射起始頻點(diǎn)隨意， 并且沒(méi)有采用 FISA 技術(shù)。

由上述仿真結(jié)果可以看出， 對(duì)頻段進(jìn)行信道劃分并且采用 FISA 技術(shù)對(duì)保證雷達(dá)處在良好環(huán)境下工作， 從而提高其檢測(cè)概率， 降低虛警概率， 最終保障自動(dòng)駕駛車輛的安全行駛意義重大。

結(jié)束語(yǔ)

毫米波雷達(dá)的互干擾問(wèn)題是無(wú)人駕駛技術(shù)發(fā)展中亟待解決的問(wèn)題。本文詳細(xì)介紹了雷達(dá)偵聽(tīng)原理和 FISA 技術(shù)細(xì)節(jié)以及多種實(shí)現(xiàn)方式。通過(guò)多雷達(dá)廠商之間的協(xié)作， 建立一定的通用規(guī)范， 執(zhí)行 FISA 機(jī)制， 可以主動(dòng)避免干擾的發(fā)生， 保證對(duì)頻譜資源的公平使用。 FISA 機(jī)制一方面要求雷達(dá)設(shè)備在發(fā)送前主動(dòng)偵聽(tīng)頻率資源占用情況， 并調(diào)整發(fā)射頻率范圍至互干擾相對(duì)較小的資源上。另一方面，定義統(tǒng)一的頻域柵格， 合理規(guī)劃頻率資源的使用， 在降低多雷達(dá)資源沖突的同時(shí)提升頻域資源利用率。這種協(xié)作式抗干擾手段便于管理， 同時(shí)可以和已有的被動(dòng)式干擾手段相結(jié)合， 提升雷達(dá)性能， 保障輔助駕駛和自動(dòng)駕駛的安全性和舒適性。 在下一階段的研究工作中， 將結(jié)合產(chǎn)品實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證 FISA 技術(shù)的可行性和可靠性。另 外，為了能夠發(fā)揮出 FISA 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)， 需要全行業(yè)的共同努力， 出臺(tái)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)或法規(guī)進(jìn)行統(tǒng)一要求與管理。 作者：宋思達(dá)， 馬莎， 吳茜

編輯：黃飛