用于FMCW雷达处理的方法和装置制造方法及图纸

在所描述的示例中，一种雷达装置(100)包括发送第一线性调频信号的发送器(101)。第一线性调频信号由一个或更多个障碍物散射以生成散射的信号。多个接收器(110)接收散射的信号。每个接收器(110)响应于散射的信号中的一个生成数字信号。处理器(120)被耦合到接收器(110)并接收来自接收器(110)的数字信号。处理器(120)在从接收器(110)接收的数字信号上执行范围FFT(快速傅里叶变换)和角度FFT以生成复采样的第一矩阵。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于FMCW雷达处理的方法和装置
本申请一般地涉及雷达，并且更具体地涉及优化雷达存储器需求。
技术介绍
在汽车应用中的雷达的使用正在迅速发展。雷达发现可用于与交通工具有关的许多应用，如碰撞警告、盲点警告、换道辅助、停车辅助和尾部碰撞警告。脉冲雷达和FMCW(调频连续波)雷达主要用于这类应用中。在FMCW雷达中，本地振荡器通过频率调制发送信号生成频率斜升段。频率斜升段也称为线性调频信号(chirp)。频率斜升段由一个或更多个发送单元放大和发射。频率斜升段由一个或更多个障碍物散射以生成散射的信号。在FMCW雷达中散射的信号由一个或更多个接收单元接收。通过混合频率斜升段和散射的信号获得的信号被称作IF(中频)信号。IF信号的频率(f)与障碍物距离FMCW雷达的距离(d)成比例，并且也与频率斜升段的斜率(S)成比例。IF信号由ADC(模拟数字转换器)采样。由ADC生成的采样的数据通过处理器处理以获得一个或更多个障碍物的位置和速度。在一种FMCW雷达中，处理器对采样数据执行基于FFT(快速傅里叶变换)的相干处理。然而，这个常规的处理需要处理器中的大量的存储器。这对FMCW雷达的大小有不利地影响。一些现有的FMCW雷达使用已知的存储器压缩技术来压缩FFT处理中生成的数据。然而，这些存储器压缩技术在本质上是有损的，因此导致了雷达系统的精度的衰减。存储器减小的另一个常规方法是基于限制在单一帧的FFT处理中可被观察到FMCW雷达的范围。因此，由发送单元发送多个帧，并且每个帧专门用于特定范围。在这个方法中，因为对单一视野需要多个帧，它增加了FMCW雷达的功率消耗，并且使得在实时应用中也难以使用FMCW雷达。
技术实现思路
在所描述的示例中，一种雷达装置包括发送第一线性调频信号的发送器。第一线性调频信号由一个或更多个障碍物散射以生成散射的信号。多个接收器接收散射的信号。每个接收器响应于散射的信号中的一个生成数字信号。处理器被耦合到接收器并接收来自接收器的数字信号。处理器在从接收器接收的数字信号上执行范围FFT(快速傅里叶变换)和角度FFT以生成复采样的第一矩阵。附图说明图1说明根据一个实施例的雷达装置。图2(a)至图2(c)说明雷达装置中的FFT处理。图3(a)和图3(b)说明根据一个实施例的雷达装置中的FFT处理。图4说明根据一个实施例的由雷达装置生成的图像。图5是说明根据一个实施例的雷达装置的操作的方法的流程图。具体实施方式图1说明了根据一个实施例的雷达装置100。雷达装置100包括发送器101。发送器101包括本地振荡器102和发送天线104。发送天线104被耦合到本地振荡器102。在一个版本中，功率放大器被耦合在本地振荡器102和发送天线104之间。雷达装置100也包括接收器110。接收器110包括接收天线108、低噪声放大器(LNA)112、混频器114、中频(IF)滤波器116和模拟数字转换器(ADC)118。LNA112被耦合到接收天线108。混频器114被耦合到LNA112。混频器114也被耦合到本地振荡器102。IF滤波器116被耦合到混频器114。ADC118被耦合到IF滤波器116。处理器120被耦合到ADC118。在一个版本中，雷达装置100包括与接收器110在连接和操作方面类似的多个接收器。每个接收器包括接收天线、LNA、混频器、IF滤波器和ADC。在每个接收器中的ADC被耦合到处理器120。在一个示例中，雷达装置100包括多个处理器，并且每个接收器被耦合到处理器中的一个。雷达装置100可能包括一个或更多个额外的组件，为了描述的简单性，这里不讨论。在图1中的雷达装置100的操作中，本地振荡器102生成频率斜升段(也称作线性调频信号)。在一个示例中，功率放大器被耦合在本地振荡器102和发送天线104之间。线性调频信号由功率放大器放大，并被提供给发送天线104。在发送器101中的发送天线104发送线性调频信号。线性调频信号由一个或更多个障碍物散射以生成多个散射的信号。散射的信号中的一个由接收器110接收。接收天线108接收散射的信号。LNA112放大散射的信号。混频器114混合/频由本地振荡器102生成的线性调频信号和从LNA112接收的放大的散射的信号。混频器114生成IF(中频)信号。IF信号由IF滤波器116滤波以生成滤波的IF信号。ADC118采样滤波的IF信号以生成数字信号。在上述示例中，当雷达装置100包括多个接收器时，每个接收器接收散射的信号中的一个并生成数字信号。散射的信号对应于由发送天线104发送的线性调频信号而被生成。因此，处理器120接收来自接收器的数字信号。数字信号由处理器120处理以获得一个或更多个障碍物的范围和角度。处理器120在数字信号上执行FFT(快速傅里叶变换)。FFT频谱中的峰值表示障碍物，并且FFT频谱中的峰值的位置与障碍物距离雷达装置100的相对距离成比例。由处理器120执行的处理之后在与图3(a)和图3(b)结合的描述中被讨论。图2(a)至图2(c)说明雷达装置中的FFT处理。FFT处理结合雷达装置100进行解释。雷达装置100发送多个线性调频信号。一组线性调频信号形成帧。在一个示例中，一帧包括N个线性调频信号，其中，N是整数。N个线性调频信号中的线性调频信号由一个或更多个障碍物散射以生成多个散射的信号。当雷达装置100包括多个接收器时，每个接收器接收散射的信号中的一个，并生成数字信号。因此，处理器120接收来自接收器的数字信号。数字信号对应于N个线性调频信号中的该线性调频信号。处理器120在从接收器接收的每个数字信号上执行范围FFT(快速傅里叶变换)或1DFFT。在接收器和线性调频信号组上由处理器120生成的范围FFT数据被存储在处理器120内的初级存储器中。在图2a中针对四个接收器的情况对此进行说明。图2(a)说明了对应于四个接收器而生成的表示为M1、M2、M3和M4的四个矩阵。这些矩阵被存储在初级存储器中。帧包括第一线性调频信号、第二线性调频信号至第N线性调频信号。处理器120接收来自四个接收器的对应于第一线性调频信号(线性调频信号#1)的数字信号。第一接收器针对第一线性调频信号(线性调频信号#1)生成第一数字信号。处理器120生成对应于第一数字信号的范围FFT数据202并且将其存储在矩阵M1中。第二接收器针对第一线性调频信号(线性调频信号#1)生成第二数字信号。处理器120生成对应于第二数字信号的范围FFT数据204并且将其存储在矩阵M2中。类似地，处理器120处理从第三接收器和第四接收器接收的对应于第一线性调频信号(线性调频信号#1)的数字信号，并且分别将它们存储在矩阵M3和矩阵M4中。第一接收器针对第二线性调频信号(线性调频信号#2)生成第五数字信号。处理器120生成对应于第五数字信号的范围FFT数据212并且将其存储在矩阵M1中。第二接收器针对第二线性调频信号(线性调频信号#2)生成第六数字信号。处理器120生成对应于第六数字信号的范围FFT数据214并且将其存储在矩阵M2中。类似地，处理器120处理从第三接收器和第四接收器接收的对应于第二线性调频信号(线性调频信号#2)的数字信号，并且分别将它们存储在矩阵M3和矩阵M4中。以类似的方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种雷达装置，其包含：发送器，其被配置为发送第一线性调频信号，所述第一线性调频信号由一个或更多个障碍物散射以生成第一多个散射的信号；多个接收器，其被配置为接收所述第一多个散射的信号，所述多个接收器中的每个接收器被配置为响应于所述第一多个散射的信号中的散射的信号生成数字信号；以及处理器，其被耦合到所述多个接收器并且被配置为从所述多个接收器接收所述数字信号，所述处理器被配置为在从所述多个接收器接收的所述数字信号上执行范围FFT即范围快速傅里叶变换和角度FFT以生成复采样的第一矩阵。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.15 US 14/855,0571.一种雷达装置，其包含：发送器，其被配置为发送第一线性调频信号，所述第一线性调频信号由一个或更多个障碍物散射以生成第一多个散射的信号；多个接收器，其被配置为接收所述第一多个散射的信号，所述多个接收器中的每个接收器被配置为响应于所述第一多个散射的信号中的散射的信号生成数字信号；以及处理器，其被耦合到所述多个接收器并且被配置为从所述多个接收器接收所述数字信号，所述处理器被配置为在从所述多个接收器接收的所述数字信号上执行范围FFT即范围快速傅里叶变换和角度FFT以生成复采样的第一矩阵。2.根据权利要求1所述的雷达装置，其中，所述处理器被配置为在复采样的所述第一矩阵上执行非线性运算以生成对应于所述第一线性调频信号的第一输出数据，并且被配置为在复采样的第二矩阵上执行所述非线性运算以生成对应于第二线性调频信号的第二输出数据。3.根据权利要求2所述的雷达装置，其中，所述处理器被配置为使所述第一输出数据和所述第二输出数据相加以生成二维图像。4.根据权利要求2所述的雷达装置，其中，所述处理器被配置为使所述第一输出数据和所述第二输出数据的加权平均值相加以生成二维图像。5.根据权利要求1所述的雷达装置，其中，所述处理器被配置为从所述二维图像确定所述一个或更多个障碍物的范围和角度。6.根据权利要求1所述的雷达装置，其中，所述发送器包含：本地振荡器，其被配置为生成所述第一线性调频信号；以及发送天线，其被耦合到所述本地振荡器并且被配置为发送所述第一线性调频信号。7.根据权利要求1所述的雷达装置，其中，所述多个接收器中的每个接收器包含：接收天线，其被配置为接收所述多个散射的信号中的所述散射的信号；低噪声放大器即LNA，其被配置为放大所述散射的信号以生成放大的散射的信号；混频器，其被耦合到所述LNA和所述本地振荡器，所述混频器被配置为混频所述放大的散射的信号和所述第一线性调频信号以生成IF信号即中频信号；IF滤波器，其被耦合到所述混频器并且被配置为从所述IF信号生成滤波的IF信号；以及ADC即模拟数字转换器，其被耦合到所述IF滤波器并且被配置为采样所述滤波的IF信号以生成所述数字信号。8.一种雷达装置，其包含：发送器，其被配置为发送多个线性调频信号，所述多个线性调频信号由一个或更多个障碍物散射以生成多个散射的信号；多个接收器，其被配置为接收所述多个散射的信号，所述多个接收器中的每个接收器被配置为响应于所述多个散射的信号中的散射的信号生成数字信号；以及处理器，其被耦合到所述多个接收器并且被配置为从每个接收器接收所述数字信号，所述处理器被配置为：从所述多个接收器中的每个接收器接收所述数字信号，来自每个接收器的所述数字信号对应于所述多个线性调频信号中的线性调频信号；在从所述多个接收器接收的所述数字信号上执行范围FFT即范围快速傅里叶变换和角度FFT以生成对应于所述线性调频信号的复采样的矩阵；以及非相干地累加对应于所述多个线性调频信号中的每个线性调频信号的复采样的矩阵以生成二维图像。9.根据权利要求8所述的雷达装置，其中，非相干地累加复采样的所述矩阵进一步包含：在对应于所述多个线性调频信号中的线性调频信号的生成的复采样的矩阵上执行非线性运算，以生成输出数据；在次级存储器中存储所述输出数据；通过使所述输出数据和来自在对应于所述多个线性调频信号中的每个线性调频信号的生成的复采样的矩阵上执行所述非线性运算的数据相加而更新次级存储器中的所述输出数据，其中最后数据通过更新所述输出数据而被生成；以及从所述最后数据生成所述二维图像。10.根据权利要求8所述的雷达装置，其中，非相干地累加复采样的所述矩阵进一步包含：在对应于所述多个线性调频信号中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·拉奥，K·拉玛苏布拉马尼安，
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