В.Т. Ермолаев, В.Ю. Семенов, А.Г. Флаксман, И.В. Артюхин, О.А. Шмонин

1−5 Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (г. Нижний Новгород, Россия)

Постановка проблемы. Рассматривается задача формирования виртуальных приемных каналов в автомобильном MIMO (Multiple Input Multiple Output) радаре для увеличения разрешающей способности антенны в горизонтальной плоскости. Исследуется случай, когда два автомобиля попадают в главный луч диаграммы направленности (ДН) антенной решетки (АР) радара, поэтому требуется применение методов сверхразрешения по азимуту. В современных автотранспортных средствах данная опция необходима для систем предотвращения столкновения автомобилей и систем помощи водителю.

Цель. Предложить структуру MIMO-радара с кодером на передающей стороне, не требующую применения декодера на приемной стороне.

Результаты. Получено аналитическое выражение для принимаемого сигнала в условиях доплеровского смещения частоты и коротких зондирующих ЛЧМ-импульсов в автомобильном MIMO-радаре. Исследована эффективность применения различных кодов на передающей стороне. Проведено численное моделирование точности измерения азимута движущегося автомобиля сверхразрешающим методом минимального многочлена. Приведены результаты натурного эксперимента, которые подтвердили возможность эффективной пеленгации двух близко расположенных автомобилей в случае короткой выборки входного процесса.

Практическая значимость. Проведенное численное моделирование точности измерения азимута движущегося автомобиля с помощью метода минимального многочлена показало высокую точность углового сверхразрешения, а результаты натурного эксперимента с MIMO-радаром полностью соответствуют результатам теории.

Ермолаев В.Т., Семенов В.Ю., Флаксман А.Г., Артюхин И.В., Шмонин О.А. Метод формирования виртуальных приемных каналов в автомобильном MIMO-радаре // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 7. С. 115−126. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202107-16

1. Hasch J., Topak, E., Schnabel R., Zwick T., Weigel R. Fellow and Waldschmidt Ch. Millimeter-Wave Technology for Automotive Radar Sensors in the 77 GHz Frequency Band // IEEE transactions on microwave theory and techniques. March 2012. V. 60. № 3. Р. 845−860.
2. Wang W., Liang D., Wang Z., Yu H. Design and implementation of a FPGA and DSP based MIMO radar imaging system // Radioengineering. June 2015. V. 24(2). Р. 518−526.
3. Rao S. MIMO radar // Texas Instruments Radar Application Report SWRA554A. May 2017. Revised July 2018. 13 p.
4. Shi W., Huang J., He Ch. 2D angle and doppler frequency estimation in MIMO radar // Proceedings of the World Congress on Engineering and Computer Science. 2011. V. 1. San Francisco, USA.
5. Richards M. Fundamentals of Radar Signal Processing. 2nd edition. New York: McGraw-Hill. 2014.
6. Aydogdu C., Carvajal G.K., Eriksson O., Hellsten H., Herbertsson H., Keskin M.F., Nilsson E., Rydstrom M., Vanas K., Wymeersch H. Radar Interference Mitigation for Automated Driving // IEEE Signal Processing Magazine. Special Issue on Automous Driving. 2019. Р. 1−21.
7. Meinl F. Signal Processing Architectures for Automotive High-Resolution MIMO Radar Systems. Leibniz University Hannover. Ph.D dissertation. 2020. 191 p.
8. Lutz S., Ellenrieder D., Walter T., Weigel R. On fast chirp modulations and compressed sensing for automotive radar applications // Proc. 15th Int. Radar Symp. (IRS). Jun. 2014. Р. 1–6.
9. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. М.: Наука. 1988. 552 с.
10. Winkler V. Range Doppler detection for automotive FMCW radars // 2007 European Microwave Conference. Munich. 2007. Р. 1445−1448. DOI: 10.1109/EUMC.2007.4405477.
11. Shi W., Huang J., Chengbing He C. 2D angle and Doppler frequency estimation in MIMO radar // Proceedings of the World Congress on Engineering and Computer Science. 2011. V. 1. WCECS 2011. San Francisco, USA.
12. Feger R., Wagner C., Schuster S., Scheiblhofer S., Jager H., Stelzer A. A 77-GHz FMCW MIMO Radar Based on an SiGe SingleChip Transceiver // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. May 2009. V. 57. № 5. Р. 1020−1035.
13. Ермолаев В.Т., Флаксман А.Г., Елохин А.В., Купцов В.В. Метод минимального многочлена для оценки параметров сигналов, принимаемых антенной решеткой // Акустический журнал. 2018. Т. 64. № 1. С. 78−85.
14. Ермолаев В.Т., Флаксман А.Г., Елохин А.В., Шмонин О.А. Экспериментальное исследование углового сверхразрешения двух коррелированных сигналов методом минимального многочлена // Известия вузов. Сер. Радиофизика. 2018. Т. 61.  № 11. С. 945–957.
15. Кобак В.О. Радиолокационные отражатели. М.: Советское радио. 1975. 348 с.