在FMCW雷达系统中线性调频信号的动态编程技术方案

在所描述的示例中，调频连续波(FMCW)雷达系统(600)包括：线性调频信号配置文件存储元件(612)，其被配置成存储线性调频信号的帧的每个线性调频信号的线性调频信号配置文件；和定时引擎(604)，其耦合至线性调频信号配置文件存储元件(612)，以在线性调频信号的帧的发送期间按发送顺序接收每个线性调频信号配置文件。定时引擎(604)使用每个线性调频信号配置文件以配置相应的线性调频信号。

Dynamic programming of LFM signal in FMCW radar system

In the example described in the frequency modulated continuous wave (FMCW) radar system (600) comprises a linear FM signal configuration file storage element (612), linear FM signal configuration file is configured to store the LFM signal frames each LFM signal; and the timing of the engine (604), which is coupled to the linear FM signal configuration file storage element (612), receiving each LFM signal according to the configuration file sending order during the transmission in the LFM signal frame. The timing engine (604) uses each LFM signal configuration file to configure the corresponding LFM signals.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在FMCW雷达系统中线性调频信号的动态编程
本申请总体涉及调频连续波(FMCW)雷达系统，并且更具体地，涉及在FMCW雷达系统中动态编程线性调频信号。
技术介绍
调频连续波(FMCW)汽车雷达系统发送和接收参数化的调频信号，其通常被称为线性调频信号(chirp)。汽车雷达系统的典型应用要求雷达系统发送线性调频信号“突发(burst)”或线性调频信号序列(其可以被称为“帧”)，其中，在线性调频信号之间有最小的时间间隔。可编程数字定时引擎配置被发送的线性调频信号。通常地，将被发送的线性调频信号的参数值由软件程序写入至定时引擎中的一组参数寄存器。由于软件延时，用于帧的线性调频信号参数可以是固定的，因此，在帧的开头对线性调频信号参数进行编程，并且定时引擎使用这些参数来配置帧中的每个线性调频信号。一些雷达系统可具有两组参数寄存器。在这样的系统中，软件可编程两组寄存器以预配置两种不同类型的线性调频信号。接着基于计数器的值选择在帧期间发送的线性调频信号序列。例如，基于计数器值是偶数或者奇数，两个预配置的线性调频信号可以以交替方式被发送。
技术实现思路
在所描述的用于FMCW雷达系统中线性调频信号的动态编程的方法和装置的示例中，调频连续波(FMCW)雷达系统包括：线性调频信号配置文件(profile)存储元件，其被配置成存储线性调频信号的帧的每个线性调频信号的线性调频信号配置文件；和定时引擎，其耦合至线性调频信号配置文件存储元件，以在线性调频信号的帧的发送期间按发送顺序接收每个线性调频信号配置文件。定时引擎使用每个线性调频信号配置文件以配置相应的线性调频信号。一方面，用于在调频连续波(FMCW)雷达系统中对线性调频信号的帧中的线性调频信号进行编程的方法包括：在线性调频信号的帧的发送期间，在FMCW雷达系统的定时引擎中按发送顺序接收线性调频信号的帧中的每个线性调频信号的线性调频信号配置文件，其中在FMCW雷达系统中从线性调频信号配置文件存储元件接收每个线性调频信号配置文件；并且由定时引擎使用每个线性调频信号配置文件以配置相应的线性调频信号。一方面，调频连续波(FMCW)雷达系统包括：被配置成发送线性调频信号的帧的雷达前端，其中在线性调频信号的帧中的每个线性调频信号基于对应于线性调频信号的线性调频信号配置文件被配置，并且其中在线性调频信号的帧中的每个线性调频信号具有单独相应的线性调频信号配置文件；以及耦合至雷达前端的处理单元，以按发送顺序将每个线性调频信号的线性调频信号配置文件提供给雷达前端。附图说明图1、图2、图3和图4是说明调频连续波(FMCW)雷达的操作的示例。图5说明一些示例线性调频信号配置。图6是一个示例FMCW雷达系统的框图，该FMCW雷达系统被配置成在单个帧中使用多个线性调频信号配置文件。图7和图8是说明轮询(roundrobin)线性调频信号配置文件缓冲器管理的示例。图9是说明被划分为六个时间间隔的线性调频信号定时循环的示例。图10是一个示例定时引擎的框图，该定时引擎被配置成使用线性调频信号配置文件进行操作。图11是说明图10的定时引擎的有限状态机的定时控制的示例。图12是用于在FMCW雷达系统中的线性调频信号的帧中编程线性调频信号的方法的流程图。具体实施方式为了一致性，各种图中同样的元件用同样的参考数字表示。图1-图4是说明调频连续波(FMCW)雷达的操作的简单示例。如图1和图2中所说明的，在FMCW雷达系统中，频率斜升(ramp)(也称作线性调频信号)是通过发送天线发送的。例如，FMCW雷达系统可发送4千兆赫兹(GHz)带宽线性调频信号，其从77GHz斜升至81GHz。从雷达的前方的场景反射的复合射频(RF)信号由接收天线接收并被处理以提取场景中的物体的距离、速度和角度(如存在多个接收天线)。多个顺序的线性调频信号通常在一个单元(称为帧)中发送。如图3所说明，在FMCW雷达系统的雷达前端中的合成器和定时引擎操作以生成要发送的线性调频信号。定时引擎基于存储在线性调频信号参数寄存器中的线性调频信号参数值针对线性调频信号生成控制/配置信号，并根据期望的线性调频信号配置对合成器编程。定时引擎和线性调频信号参数寄存器由处理单元通过串行外围接口(SPI)配置。图4说明一些示例线性调频信号参数。通常地，基于雷达应用的类型(如短距离、中距离或远程雷达)、期望的距离分辨率和速度分辨率来配置线性调频信号。用于线性调频信号的参数可包括开始频率、开始时间、斜升斜率和带宽。如上所述，在一些常规的雷达系统中，基于期望的线性调频信号配置编程一组或两组参数寄存器。如果一组参数寄存器被编程，同样的线性调频信号配置被用于帧中的所有的线性调频信号。如果两组参数寄存器被编程，基于计数器的值在帧中可使用两个线性调频信号配置。图5说明可被使用的一些示例线性调频信号配置。线性调频信号配置1说明在带宽B1处的一个示例线性调频信号，其可以被重复多次以捕获物体的距离、速度和到达角度。线性调频信号配置2说明具有比配置1更高带宽B2的线性调频信号，其提供用于以更高的距离分辨率检测更近的物体的更高的精度。线性调频信号配置3说明具有比前两个配置更高带宽B2和更快的线性调频速率的线性调频信号，其提供对于物体的更好的速度分辨率。线性调频信号配置4说明一个负斜率线性调频信号。线性调频信号配置5说明用于缓慢倾斜的线性调频信号的配置，其相比于配置2和3提供以更差的距离分辨率的更长距离信息。在常规的方法中，如上所述的线性调频信号配置可应用在不同的帧中，由于使用多个帧以提取所需信息造成的延时，这可能导致丢失关于在雷达视野内的物体的重要信息。示例实施例提供在单个帧中使用多个线性调频信号配置文件，其(用合适的配置文件组合)可减少提取物体信息需要的时间。为了完成这一点，由定时引擎使用的线性调频信号参数寄存器在帧中从线性调频信号到线性调频信号实时地被配置。在一些实施例中，在雷达系统中的线性调频信号处理单元(如现场可编程门阵列(FPGA)或微控制器(MUC))针对线性调频信号的帧中的每个线性调频信号存储线性调频信号定时参数(即，线性调频信号配置文件)。此外，在线性调频信号的帧的发送期间，线性调频信号处理单元将每个线性调频信号的线性调频信号配置文件实时地传递到定时引擎。额外参数(例如，状态配置参数)也被提供给定时引擎，以针对线性调频信号的帧的发送配置雷达前端的各种元件。图6是示例FMCW雷达系统的高层次(highlevel)框图，该FMCW雷达系统被配置成在单个帧中使用多个线性调频信号配置文件。示例FMCW雷达系统600包括FMCW雷达前端604、线性调频信号处理单元602、处理单元606、外部存储器610和网络接口608。雷达前端604包括发送和接收线性调频信号的帧的功能。例如，此功能可包括一个或更多个发送器、一个或更多个接收器、定时引擎、频率合成器和用于两个或多个线性调频信号配置文件缓冲器的存储装置(如寄存器)。雷达前端604也可以包括合适的一个接口或更多个接口，用于从处理单元606和线性调频信号处理单元602接收数据和发送数据到处理单元606和线性调频信号处理单元602。例如，接口可以是串行接口，如高速串行接口(如低压差分信号(LVDS)接口)或更低速度的串行外围接口(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调频连续波雷达系统即FMCW雷达系统，其包含：线性调频信号配置文件存储元件，其被配置成存储线性调频信号的帧的每个线性调频信号的线性调频信号配置文件；以及定时引擎，其耦合至所述线性调频信号配置文件存储元件，以在线性调频信号的所述帧的发送期间按发送顺序接收每个线性调频信号配置文件，其中所述定时引擎使用每个线性调频信号配置文件以配置相应的线性调频信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.05 US 14/704,8681.一种调频连续波雷达系统即FMCW雷达系统，其包含：线性调频信号配置文件存储元件，其被配置成存储线性调频信号的帧的每个线性调频信号的线性调频信号配置文件；以及定时引擎，其耦合至所述线性调频信号配置文件存储元件，以在线性调频信号的所述帧的发送期间按发送顺序接收每个线性调频信号配置文件，其中所述定时引擎使用每个线性调频信号配置文件以配置相应的线性调频信号。2.根据权利要求1所述的FMCW雷达系统，其中线性调频信号配置文件是一组线性调频信号定时参数，其中每个线性调频信号定时参数与所述定时引擎的至少一个定时控制动作相关联。3.根据权利要求2所述的FMCW雷达系统，其中所述定时引擎包括：多个线性调频信号配置文件缓冲器，其中每个线性调频信号配置文件缓冲器包括多个寄存器；以及参数映射元件，其耦合至所述线性调频信号配置文件存储元件以接收每个线性调频信号配置文件，其中所述参数映射元件被配置成将所述线性调频信号配置文件中的所述线性调频信号定时参数映射到所述多个线性调频信号配置文件缓冲器中的线性调频信号配置文件缓冲器中的寄存器。4.根据权利要求3所述的FMCW雷达系统，其中所述参数映射元件被配置成从所述多个线性调频信号配置文件缓冲器中选择线性调频信号配置文件缓冲器用于映射线性调频信号配置文件的线性调频信号定时参数，其中线性调频信号配置文件缓冲器选择是以某一顺序进行的，该顺序是从包括轮询顺序和可编程顺序的组中选择的。5.根据权利要求3所述的FMCW雷达系统，其中所述定时引擎包括耦合至所述多个线性调频信号配置文件缓冲器的有限状态机，其中所述有限状态机被配置成基于线性调频信号配置文件缓冲器的所述寄存器中的值配置线性调频信号，以及其中所述有限状态机被配置成以某一顺序从所述多个线性调频信号配置文件缓冲器中选择线性调频信号配置文件缓冲器用于配置线性调频信号，该顺序是从包括轮询顺序和可编程顺序的组中选择的。6.根据权利要求3所述的FMCW雷达系统，其中所述参数映射元件被配置成将线性调频信号配置文件中的所述线性调频信号定时参数映射到所述多个线性调频信号配置文件缓冲器中的第一线性调频信号配置文件缓冲器中的寄存器，而所述定时引擎正使用所述多个线性调频信号配置文件缓冲器的第二线性调频信号配置文件缓冲器用于配置线性调频信号。7.根据权利要求1所述的FMCW雷达系统，其中所述定时引擎被包括在所述FMCW雷达系统的雷达前端中。8.根据权利要求1所述的FMCW雷达系统，其中所述线性调频信号配置文件存储元件被包括在FMCW雷达系统的线性调频信号处理单元中。9.一种用于在调频连续波雷达系统即FMCW雷达系统中的线性调频信号的帧中编程线性调频信号的方法，所述方法包含：在所述线性调频信号的帧的发送期间，在所述FMCW雷达系统的定时引擎中按发送顺序接收线性调频信号的所述帧中的每个线性调频信号的线性调频信号配置文件，其中在所述FMCW雷达系统中，从线性调频信号配置文件存储元件接收每个线性调频信号配置文件；以及由所述定时引擎使用每个线性调频信号配...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·B·C·库玛，S·康纳，V·伦塔拉，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US