用于雷达应用的方法和设备.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103995253 A (43)申请公布日 2014.08.20 CN 103995253 A (21)申请号 201410054999.8 (22)申请日 2014.02.18 13/770,260 2013.02.19 US G01S 7/02(2006.01) (71)申请人 英飞凌科技股份有限公司 地址 德国诺伊比贝尔格 (72)发明人 R伊格纳斯 A罗歇 (74)专利代理机构 北京市金杜律师事务所 11256 代理人 王茂华 张臻贤 (54) 发明名称 用于雷达应用的方法和设备 (57) 摘要 一种用于雷达应用的设备包括计算引擎， 连 接至该计算引擎的雷达采。

2、集单元， 连接至该计算 引擎的定时器单元， 级联输入端口以及级联输出 端口。级联输入端口被配置用于向计算引擎传送 输入信号， 并且级联输出端口被配置用于传送来 自计算引擎的输出信号。此外， 提供相应的系统、 雷达系统、 具有这种雷达系统的车辆和方法。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 3 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书3页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103995253 A CN 103995253 A 1/3 页 2 1. 一种用于雷达应用的设备， 包括 ： 计算引擎 ； 雷达。

3、采集单元， 连接至所述计算引擎 ； 定时器单元， 连接至所述计算引擎 ； 级联输入端口 ； 以及 级联输出端口， 其中所述级联输入端口被配置用于向所述计算引擎传送输入信号， 并且 其中所述级联输出端口被配置用于传送来自所述计算引擎的输出信号。 2. 根据权利要求 1 所述的设备， 进一步包括通信单元， 所述通信单元连接至所述计算 引擎。 3. 根据权利要求 2 所述的设备， 其中所述通信单元被配置用于向所述计算引擎供应管 理数据或配置数据。 4. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中来自雷达射频单元的射频信号被馈送至所述雷达 采集单元。 5. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述雷达采集单。

4、元包括雷达射频单元， 所述雷达 射频单元被配置用于接收雷达信号并且向所述计算引擎提供与其相关的信号。 6. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述雷达采集单元包括射频信号处理装置。 7. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述雷达采集单元包括模数转换器。 8. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中基于来自所述雷达采集单元的数据由所述计算引 擎确定 FFT 结果， 并且经由所述级联输出端口转发所述 FFT 结果。 9. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述级联输出端口被配置用于传送跟踪或监视信 息。 10. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述级联输出端口连接至 CAN 总线接口。 。

5、11. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述设备被配置用于经由网络来外部引导。 12. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述设备在从模式中被配置用于获取在时域中 的数据并且输出在频域中的数据。 13. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述设备在主模式中被配置用于获取在时域或 频域中的数据并且输出作为 FFT 数据的或者在频域中的数据。 14. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述设备在单芯片模式中被配置用于获取在时 域中的数据并且输出作为 FFT 数据的或者在频域中的数据。 15. 一种用于处理雷达信号的系统， 包括第一设备和第二设备， 其中所述第一设备包括 ： 第一计算引擎 。

6、； 第一雷达采集单元， 连接至所述第一计算引擎 ； 第一定时器单元， 连接至所述第一计算引擎 ； 第一级联输入端口 ； 以及 第一级联输出端口， 其中所述第一级联输入端口被配置用于向所述第一计算引擎传送输入信号， 并且 其中所述第一级联输出端口被配置用于传送来自所述第一计算引擎的输出信号， 并且 权 利 要 求 书 CN 103995253 A 2 2/3 页 3 其中所述第二设备包括 ： 第二计算引擎 ； 第二雷达采集单元， 连接至所述第二计算引擎 ； 第二定时器单元， 连接至所述第二计算引擎 ； 第二级联输入端口 ； 以及 第二级联输出端口， 其中所述第二级联输入端口被配置用于向所述第二计。

7、算引擎传送输入信号， 并且 其中所述第二级联输出端口被配置用于传送来自所述第二计算引擎的输出信号， 并且 其中所述第一设备的所述第一级联输出端口连接至所述第二设备的所述第二级联输 入端口。 16. 根据权利要求 15 所述的系统， 其中所述第一设备的所述第一定时器单元与所述第 二设备的所述第二定时器单元相连接。 17. 根据权利要求 15 所述的系统， 其中所述第一设备的所述第一定时器单元与所述第 二设备的所述第二定时器单元相同步。 18. 根据权利要求 15 所述的系统， 其中所述第二设备的所述第二级联输出端口连接至 所述第一设备的所述第一级联输入端口。 19. 根据权利要求 15 所述的系。

8、统， 其中来自雷达射频单元的射频信号被馈送至所述第 一单元的所述第一雷达采集单元。 20. 根据权利要求 15 所述的系统， 其中来自雷达射频单元的射频信号被馈送至所述第 二设备的所述第二雷达采集单元。 21. 一种雷达系统， 包括 ： 设备， 所述设备包括 ： 计算引擎 ； 雷达采集单元， 连接至所述计算引擎 ； 定时器单元， 连接至所述计算引擎 ； 级联输入端口 ； 以及 级联输出端口， 其中所述级联输入端口被配置用于向所述计算引擎传送输入信号， 并且 其中所述级联输出端口被配置用于传送来自所述计算引擎的输出信号， 以及 至少一个射频单元， 连接至所述设备的所述雷达采集单元。 22. 一种。

9、具有根据权利要求 21 所述的雷达系统的车辆。 23. 一种用于处理雷达信号的方法， 包括 ： 通过第一设备的雷达采集单元将射频信号转换成数字信号 ； 以及 通过所述第一设备的计算引擎处理所述数字信号， 其中所处理的数字信号被经由所述第一设备的级联输出端口提供至不同的第二设备 的级联输入端口。 24. 根据权利要求 23 所述的方法， 进一步包括 : ： 通过所述第二设备的雷达采集单元将附加射频信号转换成数字信号 ； 以及 通过所述第二设备的计算引擎处理来自所述第二设备的所述级联输入端口的输入的 权 利 要 求 书 CN 103995253 A 3 3/3 页 4 所处理的数字信号以及来自所述。

10、第二设备的所述雷达采集单元的所述数字信号， 其中所述第二设备的所述计算引擎的输出经由所述第二设备的级联输出端口来传送。 25. 根据权利要求 23 所述的方法， 其中所述第一设备和所述第二设备各自能够在以下 模式之一中操作 ： 在从模式中， 被配置用于获取在时域中的数据并且输出在频域中的数据， 在主模式中， 被配置用于获取在时域或频域中的数据并且输出作为 FFT 数据的或者在 频域中的数据， 在单芯片模式中， 被配置用于获取在时域中的数据并且输出作为 FFT 数据的或者在频 域中的数据。 26. 一种设备， 包括 ： 计算装置 ； 雷达采集装置， 连接至所述计算装置 ； 输入装置 ； 以及 输。

11、出装置， 其中所述输入装置被配置用于向所述计算装置传送输入信号， 并且 其中所述输出装置被配置用于传送来自所述计算装置的输出信号。 27. 根据权利要求 26 所述的设备， 其中所述输出装置被配置用于向后续设备的输入装 置传送来自所述计算引擎的输出信号。 28. 根据权利要求 27 所述的设备， 其中所述后续设备包括与所述设备相同或相似的架 构， 或者它具有与所述设备至少部分同样或相同的组件。 29. 根据权利要求 26 所述的设备， 其中所述雷达采集装置包括至少一个模数转换器， 所述模数转换器被配置用于将来自雷达组件的射频单元的射频信号转换成数字信号。 30. 根据权利要求 26 所述的设备。

12、， 其中所述计算装置被配置用于进行 FFT 处理并且经 由所述输出装置传送 FFT 数据。 权 利 要 求 书 CN 103995253 A 4 1/4 页 5 用于雷达应用的方法和设备 技术领域 0001 本公开内容的实施例涉及处理设备， 特别是关于雷达应用。 背景技术 0002 快速傅立叶变换 （FFT） 是用来计算离散傅里叶变换 （DFT） 及其逆的算法。 0003 现代雷达执行数字化信号处理的一大部分。 通常的数字信号处理技术是快速傅立 叶变换 （FFT） 。在雷达数据路径内， 这一算法被用在诸如波束形成、 脉冲压缩和多普勒处理 等领域中。 0004 关于汽车雷达应用， FFT 加速器。

13、越来越流行， 以便提高实时处理并且例如， 自适应 控制巡行。 发明内容 0005 第一实施例涉及一种用于雷达应用的设备， 包括 ： 计算引擎 ； 雷达采集单元， 连接 至计算引擎 ； 定时器单元， 连接至计算引擎 ； 级联输入端口 ； 以及级联输出端口。级联输入 端口被配置用于向计算引擎传送输入信号， 并且级联输出端口被配置用于传送来自计算引 擎的输出信号。 0006 第二实施例涉及一种用于处理雷达信号的系统， 包括如本文所建议的第一设备和 第二设备， 其中第一设备的第一级联输出端口连接至第二设备的第二级联输入端口。 0007 第三实施例涉及一种雷达系统， 包括至少一个如本文所建议的设备和连接。

14、至该设 备的雷达采集单元的至少一个射频单元。 0008 第四实施例针对一种具有如本文所建议的雷达系统的车辆。 0009 第五实施例涉及一种用于处理雷达信号的方法， 包括 ： 通过第一设备的雷达采集 单元将射频信号转换成数字信号。该方法还包括通过第一设备的计算引擎处理该数字信 号， 并且经由第一设备的级联输出端口向第二设备的级联输入端口提供所处理的数字信 号。 0010 第六实施例针对一种设备， 其包括 ： 计算装置 ； 雷达采集装置， 连接至计算装置 ； 输入装置 ； 以及输出装置。 输入装置被配置用于向计算装置传送输入信号， 并且输出装置被 配置用于传送来自计算装置的输出信号。 附图说明 0。

15、011 实施例参考附图进行示出和说明。附图用于说明基本原理， 从而仅对于理解基本 原理所必需的方面得以说明。附图不是按比例的。在附图中， 相同的符号表示同样的特征。 0012 图 1 示出可以在雷达信号处理环境中以多级级联设备操作的设备的示意性架构 ； 0013 图 2 示出包括两个在图 1 中所示的设备的级联结构的示意图 ； 以及 0014 图 3 示出多个根据图 1 的设备的示意性布置。 说 明 书 CN 103995253 A 5 2/4 页 6 具体实施方式 0015 本文提出的解决方案允许以有效的方式级联设备并且以级联方式组织数据的处 理， 例如， 进一步处理 FFT 结果， 而不是。

16、原始数据。这允许以有效的方式利用由从设备所提 供的计算性能和存储器 （RAM） 并从主设备转移处理负载。 0016 有利地， 在一个实施例中， 从设备和主设备都具有相似或相同的结构， 特别是 （至 少部分地） 包括相似或相同的组件。这提高了灵活性， 因为可以提供如下通用设备， 该通用 设备根据其实现可以被作为主站或从站或者在级联设备的多级处理链中的不同级处使用。 在这样的级联应用中使用基本上相同的组件也降低了成本， 因为只需要提供一种类型的设 备。 0017 图 1 示出了可以在级联设备的多级处理链中使用的通用设备的架构的示例图。 0018 块 101 提供雷达信号采集功能。例如， 射频 （R。

17、F） 信号 105 可以被馈送至该块 101， 其然后被转发到计算引擎 102。计算引擎 102 可以配备有存储器， 例如， 只读存储器 （ROM） 和 / 或随机存取存储器 （RAM） 。计算引擎 102 可以包括一个或多个处理器。作为一个选择， 该设备可以包括多个计算引擎。 0019 定时器单元 103 连接至计算引擎 102 并且连接至块 101。此外， 定时器单元 103 可 以经由引脚 104 与其它设备相同步。 0020 该设备还包括连接至计算引擎 102 的级联输入端口 106 以及由计算引擎 102 驱动 的级联输出端口 107。信号或数据可以经由级联输入端口 106 被馈送至。

18、计算引擎 102， 并且 信号或数据可以经由级联输出端口 107 从计算引擎 102 发送。 0021 级联输出端口 107 可以提供串行化功能， 将来自计算引擎 102 的并行数据变换为 串行数据。此外， 输出端口 107 可以提供用于错误检测的循环冗余校验 （CRC） 信息或者用 于错误检测或错误校正目的的任何其他码。 此外， 级联输出端口可以添加时间信息， 例如时 间戳。 0022 例如， 计算引擎 102 可以获取并处理来自块 101 和 / 或来自级联输入端口 106 的 数据。级联输出端口 107 可以可选择地被用于向外部设备和 / 或用于仪器测量目的而传送 由计算引擎 102 确。

19、定的结果。仪器测量可以包括跟踪如图 1 所示的设备的内部处理结果。 0023 用于外部通信的块 108 与用于与外部组件进行通信的计算引擎 102 连接。 0024 块 108 可以包括用于传送管理和 / 或配置数据的串行外围接口 （SPI） 。块 108 可 以特别供应针对这样的控制目的低带宽接口。 0025 图 1 所示的设备可以在单芯片模式中使用。 0026 作为替代方案， 根据图 1 所示的设备的几个设备可以在级联模式中使用， 即作为 主设备和从设备。 0027 图 2 示出包括从设备 201 和主设备 202 的示意性框图， 其中每个设备具有图 1 所 示的设备的架构。 0028 射。

20、频信号 203 被馈送至从设备 201 的块 101 并且射频信号 204 被馈送至主设备 202 的块 101。从设备 201 和主设备 202 的定时器单元 103 相连接 ； 因此， 它们的定时器可 以被同步。此外， 从设备 201 的级联输出端口 107 连接至主设备 202 的级联输入端口 106。 主设备 202 的块 108 可以可选择地连接至从设备 （例如， 用于配置目的） 。主设备 202 的块 108 还可以连接至全局输出， 例如， CAN 总线 （CAN ： 控制器局域网） 。 说 明 书 CN 103995253 A 6 3/4 页 7 0029 配置目的可以例如包括 。

21、： 设置计算引擎的用于FFT运算的参数， 通过SPI引导计算 引擎 102， 配置计算引擎 102（例如， 将计算引擎 102 设置到主模式或从模式） ， 以及建立定 时器。 0030 应当注意， 提供射频信号 （图 2 中未示出） 的单元可以被实现为设备的一个组成部 分。这适用于发射雷达信号、 以及检测所反射的信号并且例如通过至少模数转换器预处理 这样的信号的射频单元。 0031 作为另一个选择， 主设备 202 的级联输出端口 107 可以被用作仪器测量端口， 例 如， 跟踪用于监视目的的内部数据。 0032 一个选择是主设备 202 和从设备 201 被同步。 0033 另一个选择是被馈。

22、送至块 101 的输入数据可以基于不同的数据源。 0034 又一个选择是主设备 202 的级联输出端口连接至从设备 201 的级联输入端口。这 允许主设备 202 提供第一和第二级处理。 0035 例如， 在雷达应用， 到目标的距离、 左倾角、 右倾角和 / 或速度可以被确定。这些参 数中的每个参数可以在一个处理级中使用， 并且在至少一个级中可以针对参数中的每个参 数进行至少一次 FFT。通过级联设备， 可以通过级联设备中的至少一个来提供多个处理级。 0036 可以基于原始数据或信号 （也称为来自雷达接收器或雷达收发器的 RF 信号） 来提 供多级处理， 其中每个级进行 FFT 处理并且提供在。

23、后续级或在下一时隙被进一步处理的一 些结果。 0037 设备 （例如， 主设备 202 和 / 或从设备 201） 可以具有相同的存储器结构和 / 或相 同的存储器的大小。 0038 下一个选择是设备， 特别是主设备 202 和 / 或从设备 201， 能够经由网络 （例如， 经 由互联网协议操作的网络） 进行引导。 0039 本文所提出的解决方案可以并联和 / 或串联地组合多个设备， 以例如针对 FFT 计 算提供分布式处理能力， 其可以通过另一设备被组合， 该另一设备将组合的结果转发到例 如微控制器或任何处理设备的控制单元。 0040 设备还可以包括 CAN 总线接口， 用于与附加的设备或。

24、控制单元在 （例如在车辆中 的） 总线结构上进行通信， 。 0041 图 3 示出包括多个设备 301 到 304 的可替换框图， 其中每个设备具有图 1 所示的 设备的架构。作为一个选择， 设备 304 可以被实现为 （例如车辆的） 通常的微控制器或控制 单元。 0042 射频信号 306 被馈送至设备 301 并且 RF 信号 307 被馈送至设备 302。对 RF 信号 进行处理， 例如， 将其从模拟信号转换成数字信号， 转发到相应设备的计算引擎 102 并由其 处理。设备 301 的级联输出端口 107 连接至设备 303 的级联输入端口 106， 并且设备 302 的 级联输出端口 。

25、107 与设备 303 的块 101 相连接。设备 303 的级联输出端口 107 连接到设备 304 的级联输入端口 106 或者连接到设备 304 的块 101。设备 304 的级联输出端口 107 被 馈送至 CAN 接口 305， 其连接至 CAN 总线。CAN 接口 305 还可以是设备 304（和 / 或设备中 的任何设备） 的一部分。 0043 应当注意， 可以相应地利用其他的通信接口， 例如因特网、 FlexRay 等。还应当注 意图 3 的设备 304 是可选择的并且可以被省略。 说 明 书 CN 103995253 A 7 4/4 页 8 0044 图 3 的示例结构承载的。

26、优点在于单一类型的设备可以在处理链的不同级中使用。 另外， 在每一个级， 设备的计算能力以及存储器可以被用来提供分布式整体处理能力。 这在 如下场景中是特别有利的， 其中多个输入信号被有利地预处理， 以便在后续级处组合处理 后的信号。大量的计算能力可能花费在早期预处理级， 即在设备 301、 302 处， 以获取参数 （例如， FFT 数据） ， 其可以在下一个级 303 被有效地组合。 0045 在一个示例性实施例中， 设备可以在从模式中操作， 在从模式中， 获取在时域中的 数据并且输出在频域中的数据。 在可替换的实施例中， 设备可以在主模式中操作， 在主模式 中， 获取在时域或频域中的数据。

27、并且输出作为横截的 （transversal） FFT 数据的或者在频 域中的数据。在又一个场景中， 设备可以在单芯片模式中操作， 在单芯片模式中， 获取在时 域中的数据并且输出作为横截的 FFT 数据的或者在频域中的数据。应当注意， 数据可以经 由级联输入端口或经由设备的块 101 而获取， 并且数据可以经由设备的级联输出端口而输 出。 0046 来自在主模式或单芯片模式中操作的设备的最终输出可以是可能的目标列表。 在 一个实施例中， 目标是被雷达系统所识别的对象。这样的目标列表可以被例如汽车的评估 单元所进一步处理， 其可以经由加速度、 制动、 主动转向等影响乘坐。 0047 因此， 提出。

28、的解决方案允许有效利用由从设备所提供的计算能力。 此外， 主设备和 从设备可以具有相同的结构。 0048 此外， 可以通过以级联方式 （例如， 作为主模式和从模式） 使用相同类型的设备多 次来实现可扩展的雷达架构。 通过这种方法， 可以使用从设备的计算性能和存储器的益处， 从而级联设备具有高于单独的主设备的性能和存储器的全局性能和存储器。 0049 有利地， 解决方案因此允许在雷达应用的多种配置中使用设备， 好处在于 ： 0050 减小了对于设计不同设备的需求 ； 0051 设备当在级联模式中 （例如， 作为主设备和从设备） 操作时具有更高的整体性能 ； 0052 单个设备可以在三种不同的模式。

29、中操作， 即主模式、 从模式或单芯片模式。 0053 虽然已经公开了本公开内容的各种示例实施例， 但是本领域技术人员将清楚的是 在不脱离本公开内容的精神和范围的前提下可以进行将实现本公开内容的优势中的一些 优势的各种改变和修改。对于应当是本领域技术人员的人员而言显而易见的是， 执行相同 功能的其他组件可以被适当地替换。应当注意， 参考特定附图所解释的特征可以与其他附 图的特征进行组合， 即使在未对此进行明确提及的那些情形中。 此外， 本公开内容的方法可 以使用适当的处理器指令、 全部以软件实现方式， 或者以利用硬件逻辑和软件逻辑的组合 以实现相同功能的混合实现方式， 来实现。对创造性概念的这样的修改意图被所附权利要 求所覆盖。 说 明 书 CN 103995253 A 8 1/3 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 103995253 A 9 2/3 页 10 图 2 说 明 书 附 图 CN 103995253 A 10 3/3 页 11 图 3 说 明 书 附 图 CN 103995253 A 11 。