ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2022, № 7 · МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В ЗАДАЧАХ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Концепция двухэтапного подавления помех в автомобильных радарах

И.В. Артюхин1, И.М. Аверин1, А.Г. Флаксман1, А.Е. Рубцов1, Д.Д. Бареев2, Е.А. Домбровский2

1 Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского, Нижний Новгород, Россия
2 Нижегородский исследовательский центр Huawei, Нижний Новгород, Россия
Полный текст (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2022.7.8 УДК 550.837.76 EDN LPMCUF

Аннотация

В настоящей работе рассмотрена актуальная проблема подавления помех в автомобильных радарах в сложных сигнально-помеховых дорожных ситуациях. Эти ситуации характерны тем, что автомобили могут являться одновременно источниками отраженных сигналов и помех, а также использовать радары одинакового класса (например, радары с линейно-частотно модулированными сигналами, имеющими близкие параметрами). Предложена концепция двухэтапной процедуры подавления помех такого типа. Для первого этапа разработан проекционный метод адаптивного формирования «нулей» в диаграмме направленности антенной решетки в направлении источников помехи. Второй этап основан на проекционном методе «вычитания» помех в частотной области, для исключения частот биений помеховых сигналов из спектра на плоскости «скорость-дальность». Приводятся результаты численного моделирования, показывающие высокую эффективность предложенной концепции подавления помех в ситуации, когда имеется пять автомобилей-целей, один из которых является также источником помехи. При этом параметры полезных сигналов и помех являются одинаковыми (линейно-частотно модулированный сигнал с одинаковой длительностью и полосой).

  • автомобильный радар
  • система помощи водителю
  • линейно-частотно модулированный сигнал
  • антенная решетка
  • источники сигналов и помех
  • проекционная матрица
  • подавление помех
Abstract (in English)

Two-stages interference mitigation concept in application to automotive radar

The present paper is focused on the interference mitigation problem for automotive radars in complex signal-interference-noise environments. Current situations are characterized by the fact that cars can be both sources of reflected signals and at the same time interference. Significant number of cars is equipped with radars of the same type (for example, radars with linear frequency modulated signals and with similar parameters). The concept of a two-stage procedure for interference mitigation is proposed. Adaptive beamforming algorithm that constructs a "nulls" in the antenna pattern in the direction of interference sources is developed for the first stage. The second stage is based on the proposed projection method of interference "subtraction" in the frequency domain to eliminate the beat frequencies of interference signals from the spectrum on the "velocity-range" plane. As an example, it is considered the scenario of five targets and one interference source (one of the targets) with the same parameters (linear frequency modulated radars with the same time duration and bandwidth). Numerical simulation results show the high efficiency of the proposed concept.

Для цитирования

Артюхин И.В., Аверин И.М., Флаксман А.Г., Рубцов А.Е., Бареев Д.Д., Домбровский Е.А. Концепция двухэтапного подавления помех в автомобильных радарах // Журнал радиоэлектроники. – 2022. – № 7. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.7.8

Литература

  1. Kunert M. The EU project MOSARIM A general overview of project objectives and conducted work. Proceedings of the 9th European Radar Conference. 2012.
  2. IMIKO RADAR project, 2018-2021 [web]. KIT. Date of access: 30.09.2020. URL: https://www.ihe.kit.edu/4977_4347.php.
  3. Aydogdu C., et al. Radar Interference Mitigation for Automated Driving: Exploring Proactive Strategies. IEEE Signal Processing Magazine. 2020. V.37. №4. P.72-84. https://doi.org/10.1109/MSP.2020.2969319
  4. Kumari P., Gonz'alez-Prelcic N., Heath R.W.Jr. Investigating the IEEE 802.11ad Standard for Millimeter Wave Automotive Radar. IEEE 82nd Vehicular Technology Conference (VTC2015-Fall). 2015.
  5. Rohde & Schwarz.Introduction to the vehicle-to-everything communications service V2X feature in 3GPP release 14, White paper [web]. Microwave Journal. Date of access: 15.09.2020. URL: https://www.microwavejournal.com/articles/34592-introduction-to-the-vehicle-to-everything-communications-service-v2x-feature-in-3gpp-release-14
  6. Aydogdu C., Keskin M.F., Garcia N., Wymeersch H., Bliss D. W. Rad-Chat: Spectrum Sharing for Automotive Radar Interference Mitigation. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems. 2019. P.1-14. https://10.1109/TITS.2019.2959881
  7. Kunert M. Final report, European Commission: More safety for all by radar interference mitigation (MOSARIM) [web]. European Commission. Date of access: 30.09.2020. URL: https://cordis.europa.eu/project/rcn/94234/reporting/en
  8. Artyukhin I.V., Ermolaev V.T., Flaksman A.G., Rubtsov A.E., Shmonin O.A. Development of Effective Anti-Interference Primary Signal Processing for mmWave Automative Radar. IEEE 6th International Conference "Engineering and Telecommunication - En&T-2019". MIPT. Moscow - Russia. 2019. P.1-5. https://doi.org/10.1109/EnT47717.2019.9030561
  9. Artyukhin I.V., Averin I.M., Ermolaev V.T., Flaksman A.G., Rubtsov A.E., Dombrovsky E.A., Bareev D.D. Beam-Domain Interference Mitigation System Concept in Application to Automotive Radar. 2021 International Conference Engineering and Telecommunication (En&T). 2021. P.1-5. https://doi.org/10.1109/EnT50460.2021.9681737
  10. Patole S., Torlak M., Wang D., Murtaza A. Automotive Radars. A review of signal processing techniques. IEEE Signal Processing Magazine. Signal Processing for Smart Vehicle Technologies: Part 2. 2017. P.22-35. https://doi.org/10.1109/MSP.2016.2628914
  11. Application Note: mmWave Automotive Radar and Antenna System Development. [web]. Cadence. Date of access: 01.01.2022. URL: www.cadence.com/go/awr
  12. Ramasubramanian K. mmWave Radar for Automotive and Industrial Applications. Texas Instruments Date of access: 01.01.2022. URL: https://training.ti.com/epd-pro-rap-mmwaveradar-adh-tr-webinar-eu
  13. Richards M.A. Fundamentals of Radar Signal Processing. McGraw-Hill, New York. 2014. 894 p.
  14. Meinl F. Signal Processing Architectures for Automotive High-Resolution MIMO Radar Systems. PhD thesis. Hannover: Gottfried Wilhelm Leibniz Universität, 2020. 191 p. URL: https://www.repo.unihannover.de/bitstream/handle/123456789/9978/Dissertation_Meinl.pdf?sequence=3
  15. Rohling H. Radar CFAR Thresholding in Clutter and Multiple Target Situations. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 1983. V.AES-19. №4. P.608-620. https://doi.org/10.1109/TAES.1983.309350
  16. Nathanson F.E., Reilly J.P., Cohen M.N. Radar Design Principles. McGraw-Hill, New York. 1991. 724 p.
  17. Ермолаев В.Т., Флаксман А.Г. Методы обработки сигналов в адаптивных антенных решетках и компенсаторах помехи. Учебное пособие. Нижний Новгород, Нижегородский госуниверситет. 2015. 194 с.