一种车载毫米波雷达抗干扰方法及系统与流程

本发明涉及车载传感器环境感知安全技术领域，适用于载有车载雷达的车辆，具体涉及一种车载毫米波雷达抗干扰方法及系统。

背景技术：

近年来，辅助驾驶以及智能驾驶已成为车辆发展的新趋势，其中车载雷达在辅助驾驶以及智能驾驶中得到广泛的应用，在辅助驾驶中主要应用于汽车防撞、自适应巡航等，在智能驾驶中主要用于障碍物的检测等，车载雷达在车辆智能化的发展过程中起到了越来越重要的作用。

在现阶段的车载雷达的研究过程中，车载雷达传感器的信息安全一直缺乏关注，特别是毫米波雷达方向的研究。车载雷达在应用的过程中会出现与其他车辆的雷达系统信号相互干扰的情况，同时，车载雷达系统还会受到测速雷达的干扰，导致车载雷达系统无法正常工作。此外，在车辆智能化发展的过程中，智能车辆还可能会受到人为的恶意攻击，特别是雷达系统可能会受到其他雷达系统的恶意干扰从而导致雷达系统瘫痪，甚至引发交通事故。

现阶段的雷达抗干扰技术主要集中在时域、频域、空域、极化域以及多域联合等范围展开，典型的如空时两维处理(STAP)技术，应用该技术可以有效的检测出杂波区慢速目标，但随着干扰种类的逐渐增多以及环境噪声的逐渐复杂，单纯的依靠STAP技术很难以保证机载雷达的检测准确性。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种车载毫米波雷达抗干扰方法及系统，该方法结合多雷达发射装置，应用不同发射波长既可进行雷达的主动抗干扰也可进行雷达的被动抗干扰，应用该系统可实现对环境中恶意雷达波信号的滤除，也可实现对雷达波信号吸收攻击的检测与预防。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种车载毫米波雷达抗干扰方法，包括以下步骤：

步骤1：车辆在行驶的过程中，车载毫米波雷达主发射器按一定的周期发射毫米波，毫米波的波长受波长控制器的控制；

步骤2：毫米波雷达接收器接收来自前方障碍物反射的毫米波，且通过毫米波波长分析仪进行毫米波波长分析；

步骤3：设定波长变动范围的阈值b，若发射的波长y与接收到的波长y'的波长变动范围b'小于阈值b，则认为此时的雷达系统受到周围环境的干扰或存在人为的恶意攻击。

进一步的，若步骤3中发射的波长y与接收到的波长y'的波长变动范围小于阈值b'，则执行下面的步骤；

步骤4：毫米波雷达能量分析仪对接收到的反射毫米波信号进行能量分析，分析计算出接收到的反射波的能量E，若能量E满足则认为车载雷达信号正常，反之则认为车载雷达信号不正常，其中(E_min,E_max)为能量的阈值范围，通过实验标定得到。

进一步的，若步骤2的毫米波雷达接收器没有接收到反射信号，则执行下述步骤；

步骤5：启动摄像头辅助检测装置进行短距离的前方障碍物检测，若检测到前方存在障碍物，则摄像头辅助检测装置5检测到的距离即为前方障碍物的距离，如短距离内检测不到障碍物，则认为前方较长距离内不存在障碍。

步骤1中发射的毫米波的波长满足正弦关系曲线，即：

y＝A sin t+B t＞0

上式中，y为发射的毫米波波长，波长的范围为a～b mm，且满足B+A＝b,B-A＝a。

其中，所述波长的范围为2～8mm。

步骤2中接收的毫米波的波长满足正弦关系曲线，即：

y'＝A sin t+(B±b')t＞0

上式中，y'为接收到的波长，b'为波长的变动范围。

其中，所述波长变动范围的阈值b为1mm。

本发明的一种车载毫米波雷达抗干扰方法主要包括有毫米波雷达主发射器、毫米波雷达接收器、波长分析装置、毫米波能量分析仪以及摄像头辅助检测装置，所述的毫米波雷达主发射器还包括有发射波长控制器，可以控制毫米波雷达主发射器发射出不同的波长，所述的毫米波雷达接收器用于接收自前方障碍物反射的毫米波，所述的毫米波能量分析仪用于分析接收到的来自前方障碍物反射的毫米波的能量，所述的摄像头辅助检测装置为一套独立的前方障碍物检测装置，可以实现近距离的障碍物检测。

本发明的优点在于：

(1)本发明的一种车载毫米波雷达抗干扰方法，针对车辆的智能化发展，提出了车辆传感器信息安全相关概念，当存在有环境信息干扰或人为雷达信号恶意攻击时，可对干扰信息作出判断，并采取相应的自诊断保护措施，并发出危险预警，从而保证采集的雷达信号稳定可靠。

(2)本发明的一种车载毫米波雷达抗干扰方法，提出了应用可变波长的毫米波雷达，可以通过检测发射的毫米波雷达信号是否满足发射规则，极大的减少了毫米波雷达受周围环境信息干扰的风险。

(3)本发明的一种车载毫米波雷达抗干扰方法，通过分析接收到的反射毫米波雷达信号的能量，可对接收到的雷达干扰信号做进一步的抗干扰分析，保证了系统的进一步的稳定。

(4)本发明的一种车载毫米波雷达抗干扰方法，通过应用摄像头辅助检测装置，可对当存在有对毫米波雷达信号进行吸收的干扰存在时，进行雷达信号的抗干扰，从而保证了系统可实现对不同雷达信号攻击的抗干扰。

附图说明

图1为本发明一种车载毫米波雷达抗干扰方法的发明原理图。

图2为本发明一种车载毫米波雷达抗干扰方法的装置结构图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图2所示，本发明的一种车载毫米波雷达抗干扰方法主要包括有毫米波雷达主发射器1、毫米波雷达接收器2、波长分析装置3、毫米波能量分析仪4以及摄像头辅助检测装置5，6为本发明中可能存在的前方车辆。

毫米波雷达主发射器1还包括有发射波长控制器，可以控制毫米波雷达主发射器发射出不同的波长，通过发射波长控制器控制毫米波雷达发射装置发射的毫米波雷达的的波长的范围为2～8mm，波长随着时间的推移满足正弦关系曲线，即：

y＝3sin t+5t＞0

上式中y为毫米波雷达发射器发射出的毫米波波长。毫米波雷法接收器2接收来自前方障碍物反射的毫米波，且通过波长分析装置3可以分析接收的反射波的波长。

毫米波能量分析仪4可以分析接收到的来自前方障碍物反射的毫米波的能量。

摄像头辅助检测装置5为一套独立的前方障碍物检测装置，可以实现近距离的前方障碍物检测。

如图1所示为本发明的主要流程图，该发明的主要步骤如下：

步骤1：车辆在行驶的过程中，通过发射波长控制器控制车载毫米波雷达主发射器按设定的频率发射毫米波，毫米波的波长受波长控制器的控制，发射的毫米波的波长满足正弦关系曲线，即：

y＝3sin t+5t＞0

步骤2：判断是否存接收到反射信号，若存在反射信号则执行步骤3，否则执行步骤5

步骤3：毫米波雷达接收器2接收来自前方障碍物反射的毫米波，且通过毫米波波长分析仪3进行毫米波波长分析。因发射的毫米波波长满足正弦关系曲线，故接收到的毫米波波长也应满足正弦关系曲线，即应有：

y'＝3sin t+(5±1)t＞0

上式中，y'为接收到的波长，接收到的反射波波长存在1mm的变动范围，在此范围内可认为检测到的反射波为正常反射，否则，认为此时的雷达系统受到周围环境的干扰或存在认为的恶意攻击。

步骤4：对接收到的反射的毫米波信号应用能量分析仪4做进一步的能量分析，分析计算出接收到的反射波的能量信号为E₀，因不同位置处传输的同一频率波经空气介质传输后能量是不一样的，故接收到的反射波能量信号E₀应在一定的范围内，即：

上式中(E₁,E₂)为能量的范围，通过实验标定得到。

步骤5：上述步骤可以有效的抑制周围毫米波雷达信号的干扰或认为的恶意攻击信号，当存在有对毫米波雷达发射信号进行吸收的攻击存在时，也即毫米波雷达信号接收器会检测不到毫米波雷达信号。若毫米波雷达信号接收器检测不到毫米波雷达反射信号，要么是前方不存在障碍物，要么存在毫米波雷达信号被吸收的攻击，此时，应用摄像头辅助检测装置5进行短距离的前方障碍物检测，若检测到前方存在障碍物，则摄像头辅助检测装置5检测到的距离即为前方障碍物的距离，如短距离内检测不到障碍物，则认为前方较长距离内不存在障碍。

通过上述5步可极大的降低车载毫米波被干扰的风险，同时也可实现对环境中恶意雷达波信号进行检测，此外，还可实现对雷达波信号吸收的攻击检测与预防，从而保证了车载毫米波雷达信号的信息安全。