雷达系统中的分布式雷达信号处理
2019-11-22

雷达系统中的分布式雷达信号处理

本发明揭示了一种级联雷达系统,其包含:第一雷达片上系统SOC(402),其可操作以对由所述雷达SOC的多个接收信道产生的数字拍频信号执行信号处理的初始部分以用于目标检测;第二雷达SOC(404),其可操作以对由所述雷达SOC中的多个接收信道产生的数字拍频信号执行信号处理的所述初始部分以用于目标检测;及处理单元(406),其耦合到所述第一雷达SOC及所述第二雷达SOC以从每一雷达SOC接收信号处理的所述初始部分的结果。所述处理单元可操作以使用这些结果执行所述信号处理的剩余部分以用于目标检测。

在上述等式中,x0到x3是雷达SOC402中的接收器信道,且x4到x7是雷达SOC404中的接收器信道。等式的第二行展示四个接收器信道中的相干和是此相干检测所固有的。因此,每一雷达SOC中的部分相干功率和(可为四个接收信道中的零填位十六点FFT)可用于部分目标检测。因此,利用跨雷达SOC中的四个接收信道的FFT确定功率且比较结果与放宽的目标检测阈值。

接收器组件(Rx)中的每一者具有四个天线及四个接收信道用于接收反射线性调频脉冲及产生数字拍频信号。对于每一雷达帧,接收器组件各自产生四个数字拍频信号(每一接收信道产生一个信号)且将数字拍频信号发送到ASIC304以供处理。

在级联雷达系统中使用图6的方法可需要雷达SOC与处理单元之间的高速串行接口以用于传递范围-多普勒信道数据。将额外雷达信号处理移动到雷达SOC可减少需要传递的数据量,且因此允许使用较慢串行接口,例如SPI。

对于雷达SOC402、404中的每一者中的部分目标检测,可使用比将用于全相干检测更放宽的目标检测阈值。对于雷达系统400,雷达SOC402、404应以高于所要的虚警率的虚警率操作使得具有对应的较高检测概率。因此,每一雷达SOC将有可能检测比实际上存在要多的目标。在一些实施例中,将每一雷达SOC402、404的操作虚警率(阈值)设置为对应于比所要的系统虚警率低三分贝的信噪比(SNR)。

在已处理线性调频脉冲序列中的所有线性调频脉冲之后,每一雷达SOC402、404上的存储器548存储MxN个范围值的四个阵列,其中M是线性调频脉冲序列中的线性调频脉冲数目且N是用于接收线性调频脉冲的时间样本的数目。对雷达SOC402、404中的每一者中的范围FFT结果执行610多普勒FFT。对四个接收信道中接收的反射线性调频脉冲的对应时间样本的范围结果执行多普勒FFT,即,对四个MxN范围-时间阵列的N列中的每一者执行一次多普勒FFT。每一多普勒FFT的输出是MxN范围-多普勒片段。然而,全MxN范围-多普勒片段没有必要都存储在存储器中。雷达SOC402、404中的每一者的每一信号处理器模块544每次产生对应于每一范围FFT结果的四个接收信道的四个多普勒片段。

图5展示经配置用作雷达系统400中的主雷达SOC402或从雷达SOC404的实例FMCW雷达SOC500的框图。雷达SOC500可包含用于发射FMCW信号的多个发射信道504及用于接收经反射的发射信号的多个接收信道502。此外,接收信道的数目可大于发射信道的数目。例如,雷达SOC500的实施例可具有两个发射信道及四个接收信道。发射信道包含合适的发射器及天线。接收信道包含合适的接收器及天线。此外,接收信道502中的每一者是相似的,且包含将发射信号频率与接收信号混合以产生拍频信号(替代地称为去调频信号、中频(IF)信号或原始雷达信号)的混频器506、508、用于对拍频信号滤波的基带带通滤波器510、512、用于放大经滤波拍频信号的可变增益放大器(VGA)514、516,及用于将模拟拍频信号转换为数字拍频信号的模数转换器(ADC)518、520。

图5是实例FMCW短程雷达装置的框图;

信号处理器组件544可包含任何合适的处理器或处理器组合。例如,信号处理器组件544可为数字信号处理器、MCU、FFT引擎、DSP+MCU处理器、现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)。此外,如参考图6及图9更详细地解释,信号处理器组件544耦合到存储器548以存储对拍频信号执行的信号处理的部分的中间结果。

在汽车雷达系统中,一或多个雷达传感器可用于检测交通工具周围的障碍物及经检测目标相对于交通工具的速度。雷达系统中的处理单元可基于由雷达传感器产生的信号确定所需要的适当动作,以(例如)避免碰撞或减小间接损害。当前汽车雷达系统能够检测交通工具周围的目标及障碍物、任何经检测目标及障碍物相对于交通工具的位置及任何经检测目标及障碍物相对于交通工具的速度。例如,经由处理单元,雷达系统可向交通工具驾驶员警告潜在危险、通过控制危险情况中的交通工具而防止碰撞、对交通工具采取部分控制或辅助驾驶员停靠交通工具。

图7是说明雷达数据的分布式信号处理的实例;

其它相关方法计算CUT左侧及右侧的单元的单独平均值且接着使用这两个功率电平中的最大值或最小值来限定局部功率电平。此类最大值及最小值分别称为最大CFAR(GO-CFAR)及最小CFAR(LO-CFAR),且在紧邻杂波区域时可改进检测。

在汽车雷达系统中,一或多个雷达传感器可用于检测交通工具周围的障碍物及经检测目标相对于交通工具的速度。雷达系统中的处理单元可基于由雷达传感器产生的信号确定所需要的适当动作,以(例如)避免碰撞或减小间接损害。当前汽车雷达系统能够检测交通工具周围的目标及障碍物、任何经检测目标及障碍物相对于交通工具的位置及任何经检测目标及障碍物相对于交通工具的速度。例如,经由处理单元,雷达系统可向交通工具驾驶员警告潜在危险、通过控制危险情况中的交通工具而防止碰撞、对交通工具采取部分控制或辅助驾驶员停靠交通工具。

雷达SOC的每一者中的部分目标检测912的结果可为一组经检测目标。每一SOC将部分目标检测的结果发送914到处理单元406。针对每一经检测目标发送的数据可包含识别每范围多普勒片段中的分格的范围及多普勒索引(功率与阈值在此处交叉)、所有接收器信道在所识别分格处的FFT输出及用于确定阈值的所估计噪声方差。