雷达系统中的分布式雷达信号处理技术方案

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及雷达系统，且更特定地说涉及雷达系统中的雷达信号的分布式处理。
技术介绍
汽车中引入了称为先进驾驶员辅助系统(ADAS)的新类型安全系统以减少人为操作错误。此类系统是由主要基于毫米波汽车雷达的智能传感器实现。此类辅助系统(可提供例如后视摄像头、电子稳定性控制及基于视觉的行人检测系统的功能性)的大量生产已经通过微控制器及传感器技术的改进而部分实现。基于增强型嵌入式雷达的解决方案正实现ADAS设计者的互补安全特征。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。汽车雷达系统通常使用调频连续波(FMCW)技术。此类雷达系统发射频率线性变化的线性调频脉冲信号。来自于目标(或多个目标)的反射信号与经发射信号混合以产生拍频信号，其含有用于目标识别的范围及多普勒信息。目标越远离交通工具中的发射器，拍频就越大。目标相对于交通工具的相对速度越高，多普勒频率就越高。此外，多个发射及接收天线通常用于增强信噪比(SNR)且获得目标相对于交通工具的角度。汽车雷达通常被分类为三组，其为短程雷达(SRR)、中程雷达(MRR)及远程雷达(LRR)。通常，LRR经设计以提供目标检测的最高范围且视野(FOV)较小，而SRR提供最高FOV且经检测目标的范围相应地减小。角分辨率取决于系统中的天线数目。典型的SRR系统使用4个接收天线且典型的LRR系统使用8个或更多个天线。典型的MRR系统取决于系统的应用可具有4个或8个天线。经由天线接收的信号与发射信号混合，且所得拍频信号(每个天线一个信号)经滤波及转换为数字拍频信号。接着对数字化拍频信号执行信号处理以提取雷达视图中的潜在目标的范围、速度及角度。信号处理通常是在中央处理单元中执行。执行此集中信号处理所需要的计算能力及存储器数量随天线数目线性地增加。
技术实现思路
在分布式雷达信号处理的所述实例中，一种级联雷达系统包含：第一雷达片上系统(SOC)，其包含第一多个接收信道及第一信号处理器组件，所述第一信号处理器组件耦合到所述第一多个接收信道以对由所述第一多个接收信道产生的数字拍频信号执行信号处理的第一初始部分以用于目标检测；第二雷达SOC，其包含第二多个接收信道及第二信号处理器组件，所述第二信号处理器组件耦合到所述第二多个接收信道以对由所述第二多个接收信道产生的数字拍频信号执行信号处理的第二初始部分以用于目标检测；及处理单元，其耦合到所述第一雷达SOC及所述第二雷达SOC以接收信号处理的所述第一初始部分的第一结果及信号的所述第二初始部分的第二结果。所述处理单元可操作以使用所述第一结果及所述第二结果执行所述信号处理的剩余部分以用于目标检测。在一个方面中，一种级联雷达系统中的分布式雷达信号处理的方法包含对由所述雷达系统中的第一雷达片上系统(SOC)中的第一多个接收信道产生的数字拍频信号执行信号处理的第一初始部分以用于目标检测；对由所述雷达系统中的第二雷达SOC中的第二多个接收信道产生的数字拍频信号执行信号处理的第二初始部分以用于目标检测；及由所述雷达系统中的处理单元使用信号处理的所述第一初始部分及信号处理的所述第二初始部分的结果执行所述信号处理的剩余部分以用于目标检测。在一个方面中，一种包含耦合到处理单元的多个雷达片上系统(SOC)的级联雷达系统中的分布式雷达信号处理的方法包含在每一雷达SOC中执行信号处理的初始部分以用于目标检测；及在所述处理单元中使用接收自所述雷达SOC中的每一者的执行所述初始部分的结果执行所述信号处理的剩余部分以用于目标检测。附图说明图1是说明调频连续波(FMCW)雷达帧的实例；图2是FMCW雷达信号处理的流程图；图3是常规FMCW远程雷达系统的框图；图4是实例FMCW级联雷达系统的框图；图5是实例FMCW短程雷达装置的框图；图6是雷达信号的分布式信号处理的方法的流程图；图7是说明雷达数据的分布式信号处理的实例；图8是雷达帧的分布式信号处理的实例时序的图；图9是雷达信号的分布式信号处理的方法的流程图；及图10是说明用于恒虚警率(CFAR)检测的接收器操作特性曲线的图表。具体实施方式参考图1，在典型的调频连续波(FMCW)雷达系统中，发射及接收连续线性调频脉冲序列以产生雷达信号。在每一连续线性调频脉冲序列之后，某个闲置时间(帧内闲置)允许处理所得雷达信号。线性调频脉冲序列的获取时间及后续帧内闲置时间形成雷达帧。来自于每一天线的反射信号与发射信号混合以产生经滤波及数字化的拍频信号。接着对所得数字拍频信号(系统中的每个接收天线具有一个数字拍频信号)执行信号处理以提取雷达视图中的潜在目标的范围、速度及角度。图2说明用于跨多个接收天线的一个雷达帧的雷达信号处理的实例流程。术语“快速时间”是指单个线性调频脉冲内的时间样本，且术语“缓慢时间”是指线性调频脉冲序列中的线性调频脉冲数目。对于每个接收天线，对每个反射线性调频脉冲的数字化样本执行范围快速傅里叶变换(FFT)以将数据转换为频域。峰值对应于目标的范围(距离)。此处理通常连续执行，意味着对先前线性调频脉冲的数字化样本执行范围FFT的同时对当前线性调频脉冲收集样本。范围FFT的结果保存在存储器中以供进一步处理。每个接收天线存在一组范围FFT结果。如果N个时间样本在线性调频脉冲中，那么针对线性调频脉冲存储N个范围结果。因此，在逻辑上，如果M个线性调频脉冲在线性调频脉冲序列中，那么范围FFT产生MxN个范围值的阵列。在可称为范围-时间阵列的此阵列中，N列是样本在跨M个线性调频脉冲的相同相对时间处的范围值。对于每一范围，对线性调频脉冲序列中的线性调频脉冲的对应范围值(缓慢时间轴)中的每一者执行多普勒FFT。因此，对MxN阵列的N列中的每一者执行多普勒FFT。又称为范围-多普勒阵列或范围-多普勒片段的所得MxN范围-多普勒平面中的峰值对应于潜在目标的范围及相对速度(speed)(速度(velocity))。每个接收天线将存在范围-多普勒阵列。接着跨范围-多普勒阵列执行相干积分以确定潜在目标的角度信息。当使用多个接收器时，反射信号将各自取决于目标反射信号的角度而具有不同延迟。对于相干积分，跨每一天线的范围-多普勒阵列执行第三FFT，即，角度FFT。通过考虑范围-多普勒-角度立方体中的峰值检测潜在目标。关于潜在目标的信息接着用于专用处理，例如目标跟踪、目标的移动速率及移动方向。例如，在汽车背景中，目标数据可用于变道辅助、停靠、盲点检测、后碰撞警告、应急制动及巡航控制。通常在雷达帧的闲置时间期间执行多普勒FFT及角度FFT。范围FFT、多普勒FFT及角度FFT的组合可称为三维(3D)FFT。图3是用于远程FMCW雷达系统的实例常规架构的高层级框图。此系统包含耦合到专用集成电路(ASIC)304本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种级联雷达系统，其包括：第一雷达片上系统SOC，其包含第一多个接收信道及第一信号处理器组件，所述第一信号处理器组件耦合到所述第一多个接收信道以对由所述第一多个接收信道产生的数字拍频信号执行信号处理的第一初始部分以用于目标检测；第二雷达SOC，其包含第二多个接收信道及第二信号处理器组件，所述第二信号处理器组件耦合到所述第二多个接收信道以对由所述第二多个接收信道产生的数字拍频信号执行信号处理的第二初始部分以用于目标检测；及处理单元，其耦合到所述第一雷达SOC及所述第二雷达SOC以接收信号处理的所述第一初始部分的第一结果及信号的所述第二初始部分的第二结果，所述处理单元可操作以使用所述第一结果及所述第二结果执行所述信号处理的剩余部分以用于目标检测。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.17 US 62/025,748;2015.02.27 US 14/633,6471.一种级联雷达系统，其包括：第一雷达片上系统SOC，其包含第一多个接收信道及第一信号处理器组件，所述第一信号处理器组件耦合到所述第一多个接收信道以对由所述第一多个接收信道产生的数字拍频信号执行信号处理的第一初始部分以用于目标检测；第二雷达SOC，其包含第二多个接收信道及第二信号处理器组件，所述第二信号处理器组件耦合到所述第二多个接收信道以对由所述第二多个接收信道产生的数字拍频信号执行信号处理的第二初始部分以用于目标检测；及处理单元，其耦合到所述第一雷达SOC及所述第二雷达SOC以接收信号处理的所述第一初始部分的第一结果及信号的所述第二初始部分的第二结果，所述处理单元可操作以使用所述第一结果及所述第二结果执行所述信号处理的剩余部分以用于目标检测。2.根据权利要求1所述的级联雷达系统，其中信号处理的所述第一初始部分包含对由所述第一多个接收信道产生的所述数字拍频信号计算范围快速傅里叶变换FFT及多普勒FFT以对所述第一多个接收信道中的每一接收信道产生每范围多普勒片段，且信号处理的所述第二初始部分包含对由所述第二多个接收信道产生的所述数字拍频信号计算范围FFT及多普勒FFT以对所述第二多个接收信道中的每一接收信道产生每范围多普勒片段。3.根据权利要求2所述的级联雷达系统，其中所述第一雷达SOC包含耦合到所述第一信号处理组件以存储计算范围FFT的结果的第一存储器，且所述第二雷达SOC包含耦合到所述第二信号处理组件以存储计算范围FFT的结果的第二存储器。4.根据权利要求2所述的级联雷达系统，其中所述第一雷达SOC及所述第二雷达SOC在对下一范围产生多普勒片段之前将当前范围的多普勒片段发送到所述处理单元。5.根据权利要求2所述的级联雷达系统，其中所述信号处理的所述剩余部分包含使用由所述第一雷达SOC及所述第二雷达SOC产生的每范围多普勒片段计算角度FFT。6.根据权利要求2所述的级联雷达系统，其中信号处理的所述第一初始部分及信号处理的所述第二初始部分包含执行部分目标检测，且所述信号处理的所述剩余部分包含完成目标检测及计算经检测目标的角度FFT。7.根据权利要求6所述的级联雷达系统，其中所述部分目标检测使用放宽的目标检测阈值，且所述完成目标检测使用更严格目标检测阈值。8.根据权利要求7所述的级联雷达系统，其中所述部分目标检测包含计算部分相干功率和及比较所述部分相干功率和与所述放宽的目标检测阈值。9.根据权利要求1所述的级联雷达系统，其中所述第一雷达SOC是主雷达SOC，且所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚斯比尔·辛格·纳亚尔，布莱恩·保罗·金斯伯格，苏迪普托·博斯，穆尔塔扎·阿里，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US