В.Ю. Семенов1

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

1 vitali.semenov@gmail.com

Постановка проблемы. Актуальность пространственной обработки сигналов в виртуальных приемных каналах антенной решетки (АР) автомобильного Multiple Input - Multiple Output (MIMO) радара для подавления помех и пеленгации целей обусловлена активным развитием радиосистем предотвращения столкновения автомобилей и систем помощи водителю в сложных дорожных ситуациях.

Цель. Представить два метода пространственной цифровой обработки сигналов для подавления узкополосных помех и пеленгации целей с помощью приемной АР автомобильного MIMO-радара.

Результаты. Исследован случай нахождения двух автомобилей в главном луче диаграммы направленности (ДН) АР автомобильного MIMO-радара, требующий использования методов сверхразрешения по азимуту. Рассмотрена возможность исключения операции декодирования в приемных антеннах при отсутствии помех в эфире за счет использования специальной техники по формированию сигналов в виртуальных приемных АР, а также предложен метод подавления имеющихся помех при сохранении операции декодирования. Получено аналитическое выражение для принимаемого сигнала в условиях доплеровского смещения частоты и коротких зондирующих импульсов с линейно-частотно модулированными (ЛЧМ) в автомобильном MIMO-радаре. Предложена структура автомобильного MIMO-радара с кодером на передающей стороне без применения декодера на приемной стороне. Эффективность предложенного подхода к формированию приемной виртуальной АР для подавления помех подтверждена с помощью численного моделирования, а точность пеленгации при отсутствии помех проверена натурным экспериментом на автомобильном MIMO-радаре миллиметрового диапазона ЛЧМ-импульсами.

Практическая значимость. Практическая значимость работы состоит в возможности реализации подавления помех и пеленгации целей в автомобильных MIMO-радарах методом, обладающим уменьшенной вычислительной сложностью. Предложенные алгоритмы не требуют операций прямого обращения матриц и могут быть реализованы на отечественной электронной компонентной базе.

Семенов В.Ю. Применение линейных антенных решеток для подавления помех и пеленгации целей в автомобильном MIMO-радаре // Радиотехника. 2025. Т. 89. № 12. С. 160–172. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202512-17

1. Benyahia Z., Hefnawi M., Aboulfatah M., Abdelmounim E., Gadi T. Squeeze net-based range, angle, and doppler estimation for automotive MIMO radar systems // International conference on intelligent systems and computer vision (ISCV). 2022. Р. 1-5. DOI: 10.1109/ISCV54655.2022.9806088.
2. Singh H., Chattopadhyay A. Multi-target range and angle detection for MIMO-FMCW radar with limited antennas // EUSIPCO. 2023. Р. 725-729.
3. Xi F., Xiang Y., Zhang Z., Chen S., Nehorai A. Joint angle and doppler frequency estimation for MIMO radar with one-bit sampling: a maximum likelihood-based method // IEEE transactions on aerospace and electronic systems. 2020. V. 56. № 6. Р. 4734-4748. DOI: 10.1109/TAES.2020.3000841.
4. Rao S. MIMO radar. // Texas Instruments Radar Application Report SWRA554A. May 2017. Revised July 2018. 13 p.
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. September 23. 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). Junе 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 (WCECS 2011). San Francisco. USA. 2011. V. 1.
12. Feger R., Wagner C., Schuster S., Scheiblhofer S., Jager H., Stelzer A. A 77-GHz FMCW MIMO Radar based on an SiGe Single-chip transceiver // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. May 2009. V. 57. № 5. Р. 1020-1035.
13. Ермолаев В.Т., Семенов В.Ю., Сорокин И.С., Флаксман А.Г., Ястребов А.В. Регуляризация весового вектора адаптивной антенной решетки путем ограничения числа базисных векторов // Известия вузов. Сер. Радиофизика. 2015. Т. 58. № 3. С. 235-243.
14. Семенов В.Ю. Метод пространственной обработки сигналов для двумерной пеленгации со сверхразрешением в радиотелеметрическом комплексе с антенной решеткой // Известия вузов. Сер. Радиофизика. 2024. Т. 67. № 8. C. 708–718.
15. 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.
16. Кобак В.О. Радиолокационные отражатели. М.: Советское радио. 1975. 348 с.