汽車毫米波雷達(dá)的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)（四）

01

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虛警漏警問題

工信部無2021【181】號(hào)文件中，是這樣定義的“虛警”：虛警是指在規(guī)定的條件下，實(shí)際目標(biāo)不存在而雷達(dá)探測(cè)判為有目標(biāo)的事件。虛警與虛假信號(hào)相關(guān)，下圖中產(chǎn)生的虛警現(xiàn)象是由于干擾信號(hào)的功率超過檢測(cè)門限導(dǎo)致。

汽車?yán)走_(dá)受到其他汽車?yán)走_(dá)干擾時(shí)將出現(xiàn)虛假信號(hào)或底噪抬升的現(xiàn)象，對(duì)目標(biāo)檢測(cè)產(chǎn)生的影響除了虛警，還有漏警、或探測(cè)距離變短（即靈敏度下降）。漏警是指在規(guī)定的條件下，存在目標(biāo)時(shí)，雷達(dá)探測(cè)結(jié)果判斷為無目標(biāo)的事件。漏警與噪聲功率相關(guān)，下圖中產(chǎn)生的漏警現(xiàn)象是底噪抬升后，噪聲功率高于目標(biāo)功率所致。

探測(cè)距離變短（靈敏度下降）是指在某種觀測(cè)環(huán)境或存在虛警或漏警概率的條件下，雷達(dá)能探測(cè)目標(biāo)的最大距離變短。

我們知道雷達(dá)的一個(gè)最主要的功能就是探測(cè)各種目標(biāo)的存在并有效地上報(bào)。例如：氣象雷達(dá)要探測(cè)的目標(biāo)是雨和雪，那么其他的建筑物，地面之類的就是無用目標(biāo)，就會(huì)對(duì)它產(chǎn)生干擾；用于進(jìn)行地形測(cè)繪或者測(cè)量高度的雷達(dá)，探測(cè)的目標(biāo)是地面，所以雨、雪、飛鳥等就是無用目標(biāo)，也會(huì)產(chǎn)生雜波或者干擾。

來看下面的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室中測(cè)試的例子，（注意：實(shí)驗(yàn)室測(cè)試樣品與商用產(chǎn)品并不相同，這里只是舉例說明）。下圖紅線框里是目標(biāo)模擬器給到汽車?yán)走_(dá)的一個(gè)有用目標(biāo)（距離60m，速度10m/s的目標(biāo)），下表是汽車?yán)走_(dá)檢測(cè)出的目標(biāo)結(jié)果列表，在檢測(cè)出這個(gè)有用目標(biāo)的同時(shí)，也檢測(cè)出了許多其他的無用目標(biāo)，圖中顯示了9個(gè)無用目標(biāo)：

甚至檢測(cè)出的都是無用目標(biāo)，有用目標(biāo)完全沒有顯示出來，如下：

然后，僅調(diào)整了一下實(shí)驗(yàn)室中吸波材料的放置，無用目標(biāo)就減少到了3個(gè)，如下：

“空無一人的陵園，在汽車?yán)走_(dá)上顯示有大量人影”，這是雷達(dá)將虛假目標(biāo)錯(cuò)誤地顯示在了屏幕上，而沒有正確地執(zhí)行濾除和消除無用目標(biāo)的動(dòng)作。這些所謂的“人影”出現(xiàn)，是因?yàn)橥饨绲沫h(huán)境存在各種干擾和雜波，我們看到即便是在上面的暗室環(huán)境，也無法完全避免。我們無法像在實(shí)驗(yàn)室中去改變現(xiàn)實(shí)環(huán)境，只能通過雷達(dá)自身的算法去處理和避免。幾乎所有的雷達(dá)都有自動(dòng)跟蹤和檢測(cè)目標(biāo)的能力，包括各種虛警和目標(biāo)抑制的設(shè)門限技術(shù)，以及估測(cè)目標(biāo)位置和分辨目標(biāo)的算法，等等。

02

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雷達(dá)接收機(jī)及其阻塞測(cè)試

所以說，雷達(dá)接收機(jī)的設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。跟我們熟悉的無線通信系統(tǒng)相比，雷達(dá)也是由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)組成，不同的是，雷達(dá)接收機(jī)是需要以提供有用回波和無用干擾之間有最大鑒別率的方式對(duì)雷達(dá)發(fā)射的回波進(jìn)行放大、濾波、下變頻和數(shù)字化。也就是說設(shè)計(jì)雷達(dá)接收機(jī)，不僅需要考慮系統(tǒng)噪聲，動(dòng)態(tài)范圍，射頻前端，放大器，混頻器，本振，頻率合成這些最基本的無線通信系統(tǒng)的傳統(tǒng)問題，還得增加更多的算法去鑒別有用和無用目標(biāo)，例如多種多樣的增益控制技術(shù)。

靈敏度時(shí)間控制 (STC) 是其中的一種，它可以使雷達(dá)接收機(jī)的靈敏度隨時(shí)間變化。我們?cè)囅胍幌?，不同的雷達(dá)截面積、不同的氣象條件和不同的距離將引起不同的回波強(qiáng)度。其中，距離對(duì)雷達(dá)回波的影響可能是最大的，所以說雷達(dá)要搜索的有用目標(biāo)，距離越遠(yuǎn)就將變得回波強(qiáng)度越小。而無用目標(biāo)，可能就在近處產(chǎn)生了很強(qiáng)的回波，強(qiáng)到甚至超過了接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍。所以靈敏度時(shí)間控制 (STC) 技術(shù)可以減輕這種由于距離所產(chǎn)生的雷達(dá)回波強(qiáng)度的不利影響。

另外還有雜波圖增益控制，除了雷達(dá)接收機(jī)本身產(chǎn)生的噪聲，鄰近雷達(dá)、通信設(shè)備等也會(huì)產(chǎn)生干擾能量，雷達(dá)本身輻射的能量被無用目標(biāo)（如雨、雪、鳥、蟲、大氣、金屬等等）散射的部分也可以歸類為干擾或雜波。雜波圖由數(shù)字地圖控制，它記錄多次掃描中每一個(gè)雜波圖單元里雜波的平均幅度，并在必要的地方調(diào)整接收機(jī)增益以保證雜波回波低于接收機(jī)飽和電平。

在我國以前的文件規(guī)定中，是沒有雷達(dá)接收機(jī)阻塞的測(cè)試項(xiàng)的，在新的181號(hào)文件規(guī)定中，增加了雷達(dá)接收機(jī)阻塞這一測(cè)試項(xiàng)。雖然發(fā)射機(jī)的性能始終是無線電監(jiān)管部門最重要的關(guān)注點(diǎn)，但如果雷達(dá)接收機(jī)不能夠保證性能和有效地工作，那么對(duì)應(yīng)的雷達(dá)發(fā)射機(jī)就相當(dāng)于是在制造無用信號(hào)，成為其他雷達(dá)設(shè)備的干擾和雜波。在規(guī)定中，使用了雷達(dá)工作頻段內(nèi)和工作頻段外的CW干擾分別作為阻塞信號(hào)，來考察雷達(dá)接收機(jī)在存在干擾的情況下是否還能夠正常地檢測(cè)目標(biāo)。

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