基于MIMO架构信号共享的雷达通信一体化系统协同感知技术

The new generation information technology promotes the development of the intelligent connected vehicle. The independent decision-making is based on the judgment under the unstructured and polymorphic environments, fundamentally, the first problem to be solved is the environment perception technology. Environmental perception is the main objective and collaborative communication is the major breakthrough. The project focuses on the theoretical framework, signal structure and cooperative perception of radar-communication integration system. The project proposes a hardware framework of radar-communication integration system and solves a series of key scientific problems, such the shared signal of MIMO radar-communication system, localization of mobile nodes and collaborative perception in ad hoc networks. The project provides the core technology of environmental perception system and the key components for the new generation of robot and intelligent connected vehicle, provides theoretical method and implementation idea for the development of the industry. The project trains a group of young academic leaders and research backbone in the cross field the radar, communication, robot and other subjects. Radar-communication integration is a kind of common technology which can be widely used in the field of national defense and military.

新一代信息技术促进了智能网联汽车的发展。非结构性和多态性环境下智能网联汽车自主控制及自主决策源于对当前环境的判断，从根本上来说，环境感知技术是需要解决的首要问题。本项目以雷达感知为主要目标，以协同通信为主要突破，围绕雷达和无线通信一体化系统的理论架构、信号体制、协同感知等内容展开系统的研究工作，提出雷达和无线通信一体化系统的硬件框架，解决MIMO体制雷达和无线通信共享信号，自组织网络全移动节点定位，自组织网络协同感知等一系列关键科学问题。本项目为新一代机器人与智能网联汽车提供环境感知系统及关键部件的核心技术，为产业发展提供理论方法和实现思路。本项目在雷达、通信、机器人等交叉学科领域培养一批青年学术带头人和科研骨干，同时，雷达通信一体化作为一种共性技术可以广泛应用于国防军事领域。

新一代信息技术促进了智能网联汽车的发展，非结构性和多态性环境下智能网联汽车自主控制及自主决策源于对当前环境的判断，从根本上来说，环境感知技术是需要解决的首要问题。项目以实现非结构性和多态性的复杂交通环境下的环境感知为主要目标，以协同通信为主要突破，围绕雷达和无线通信一体化系统的理论架构、信号体制、协同感知等内容展开系统的研究工作。.基于MIMO雷达与MIMO通信系统相似性原理和结构，项目搭建了MIMO架构的雷达和无线通信一体化系统，系统硬件由微带天线（发射天线阵与接收天线阵）、射频模拟电路、数字电路一体化集成，微带MIMO天线和射频模拟电路负责射频信号的收发、回波信号滤波放大、输出中频信号的功能。在多载频集中式MIMO-MFSK雷达波形以及OFDM-MFSK雷达通信共享信号基础上，提出多载频调制OFDM-MIMO雷达通信共享信号。雷达通信一体化系统共享信号发射器，数据比特流先进行调制，调制后再将高速的串行数据流转化成并行传输的数据流，然后进行子载波调制，通过循环前缀进行符号的循环扩展，经与载波信号混频后，通过多个天线发射至探测空间。同时利用等间隔时延和频率步进创造出频分复用条件，为后续芯片级联拓展奠定了基础。雷达和无线通信一体化系统作为网络节点，构建有效的一体化动态自组织网络。在多目标跟踪方面，项目研究了非高斯杂波环境下动态规划检测前跟踪算法的应用，提出了基于先验信息辅助的目标跟踪算法，保证网络内全移动节点精准定位。同时通过数据关联和粒子滤波，将当前环境下智能网联汽车雷达和无线通信一体化系统各网络节点探测和传输的信息转化成在时间空间对目标的一致性描述，为大规模智能网联汽车应用奠定了基础。