雷达通信的概念在21世纪初就被提出,目的是为了适应未来高科技战争。雷达系统和通信系统作为电子战平台的基本组成部分,在军事方面的作用至关重要。长期以来,这些系统都是各自纵向发展,但随着技术的进步,各系统间的差距逐渐减少,于是系统间的一体化发展问题开始受到关注,即从横向上对现有系统进行融合,使其具备通用性和多功能性。如果能实现雷达通信一体化,不仅能够减少电子战平台的体积和电磁干扰,更可以提升战场指挥效率。
虽然雷达与通信在工作方式、功能实现和信号特征等方面都存在显著差异,但从技术发展趋势来看,两者的硬件结构正在趋同。最简单的一种硬件共享方式是时分共享,利用选通开关,将雷达天线、发射机、接收机等硬件资源分时复用。但这种方式下两个系统都不可能连续长时间地占用资源,以免影响另一个系统性能。
近年来,研究者们开始关注信号方面的一体化,即在同一硬件平台上利用同一信号实现雷达探测和信息交互。这不仅可以提高频谱利用率,还可以降低成本。此外,由于车载毫米波雷达已经装载在汽车上,而通过车载雷达通信一体化技术,可以实现车辆之间信息交互,这对于智能驾驶来说是一个巨大的突破。
车载雷达通信系统的应用前景
车载雷ダコミュニケーションシステム正面对巨大的市场机会。一方面,自动驾驶成为全球研究热点;另一方面,它将为智慧交通提供强有力的支持。车载雷ダコミュニケーションシステム不仅具有毫米波レーダーの探測能力,而且还能建立車联网,为智能驾驶提供全天候、高精度、高分辨率环境感知能力,并且通过信息共享使得車両自身及其周围環境信息传递与共享,从而获得超視距範圍内環境認知能力。
车载雷達通信系統現狀
2.1 雷達與通訊融合評價指標
評價指標包括了對於單位距離精度(Distance Resolution)、單位時間速度測定(Speed Measurement Resolution)以及單位角度方位測定(Azimuth and Elevation Angle Measurement Resolutions)的要求。
距离:最大作用距离R_max = (P_t * G_t^2 * σ / (4π))^(1/4) / N_0
速度:测速精度σ_v = c / 2B_radar, 速度分辨率Δv = c / B_radar, 其中c为光速,B_radar为有效带宽。
角度:方位角或俯仰角测量精度σ_θ = λ/(D_e * sin(θ)), 其中λ为波长,D_e为天线直径, θ为目标位置相对于天线中心方向角。
2.2 雷達與通訊融合系統設計方案
主要挑戰之一就是如何找到一個適合於同時完成情報傳遞與廣域探測任務的地平面波形。在尋找最佳解之前,我們需要考慮到回波經歷了兩次傳播路徑,因此這影響了我們選擇哪種waveform來進行調制。我們需要找到一個waveform,它既能夠提供足夠強烈的地平面功率,也能夠維持良好的多普勒容忍性,以便我們可以偵測移動物體,並且還要保持良好的內部噪聲性能以確保有效傳輸資料。我們將會使用一些先進技術如脈衝壓縮技術來實現這個目標,這樣做將允許我們獲得更高的距離分辨力,並減少雜訊過濾所需處理複雜性的同時也增加了數據速率並改善了整體性能。