[發(fā)明專利]雷達硬件加速器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780028565.2
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN109073746B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 桑迪普·拉奧;卡西克·拉馬蘇布拉馬尼安;I·普拉薩潘;R·加內(nèi)桑;潘卡伊·古普塔
• 申請（專利權(quán)）人: 德州儀器公司
• 主分類號: G01S13/34
• 分類號: G01S13/34;G06F17/14
• 代理公司: 北京律盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

在所描述實例中，一種雷達硬件加速器HWA(125)包含快速傅里葉變換FFT引擎，所述FFT引擎包含預處理塊(211)，所述預處理塊(211)用于提供干擾緩解、有限脈沖響應(yīng)FIR濾波和/或用預編程復數(shù)標量或來自內(nèi)部查找表LUT的指定樣本乘以從分離加速器本地存儲器內(nèi)的ADC(120)緩沖器接收到的雷達數(shù)據(jù)樣本流以產(chǎn)生經(jīng)預處理樣本，所述分離加速器本地存儲器還包含輸出緩沖器(130)。窗口操作加FFT塊(經(jīng)窗口操作FFT塊)(212)用于用窗口向量乘以所述經(jīng)預處理樣本，且接著由用于執(zhí)行FFT的FFT塊處理以產(chǎn)生傅里葉變換樣本。后處理塊(213)用于運算所述傅里葉變換樣本的幅度且執(zhí)行數(shù)據(jù)壓縮操作以用于產(chǎn)生經(jīng)后處理雷達數(shù)據(jù)。所述處理塊(211)、窗式FFT塊(212)和后處理塊(213)連接在一個流式傳輸序列數(shù)據(jù)路徑中。

技術(shù)領(lǐng)域

發(fā)明涉及用于雷達系統(tǒng)的硬件加速器。

背景技術(shù)

雷達在許多應(yīng)用中用于檢測目標對象，例如飛機、軍事目標、車輛和行人。雷達可用于與機動車輛相關(guān)聯(lián)的數(shù)個應(yīng)用，例如用于自適應(yīng)巡航控制、碰撞警告、盲點警告、變道輔助、停車輔助和后方碰撞警告。脈沖雷達或調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)雷達常規(guī)地用于這類應(yīng)用。

在雷達系統(tǒng)中，本地振蕩器(LO)產(chǎn)生傳輸信號。壓控振蕩器(VCO)將電壓變化轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的頻率變化。傳輸信號被放大且由一或多個傳輸單元傳輸。在FMCW雷達中，傳輸信號的頻率隨著時間推移線性地變化。此傳輸信號被稱作斜坡信號或線性調(diào)頻脈沖信號。一或多個障礙物散射(或反射)由FMCW雷達系統(tǒng)中的一或多個接收單元接收到的傳輸信號。

基帶信號是從混合器獲得，混合器混合所傳輸?shù)腖O信號與接收到的散射信號，所述散射信號被稱為中頻(IF)信號。IF信號是由包含放大器和抗混疊濾波器的調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)的信號，由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)取樣，且接著由處理器(例如，微處理器)處理以估計提供散射的一或多個附近障礙物的距離和速度。經(jīng)數(shù)字化IF信號的快速傅里葉變換(FFT)中的每一峰值對應(yīng)于一對象。IF信號的頻率與障礙物的范圍(距離)成比例。

77GHz汽車雷達是快速發(fā)展的細分市場，其具有多種現(xiàn)有和新興的應(yīng)用。舉例來說，所傳輸?shù)木€性調(diào)頻脈沖信號的頻率可經(jīng)控制以在約100微秒的時段內(nèi)以恒定線性斜坡率從77GHz增大到81GHz。FMCW調(diào)制是優(yōu)選的雷達選項，這是由于它具有各種優(yōu)點，包含較大RF掃描帶寬(從而實現(xiàn)高范圍分辨率)，同時使IF/ADC帶寬保持較小，并且相比于脈沖雷達，所需峰值功率消耗較低。

通常使用雷達微控制器單元(MCU)來執(zhí)行用于FMCW雷達系統(tǒng)(例如用于高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS))的信號處理。雷達MCU大體上包含F(xiàn)FT硬件加速器以及用于對象檢測和跟蹤的鎖定步進安全中央處理單元(CPU)。

FMCW雷達信號處理涉及產(chǎn)生所謂的三(3)個維度，包含第一維度(范圍)FFT、第二維度(多普勒)FFT和第三維度到達角估計處理(波束成形)的運算。使用快速(鋸齒)FMCW雷達波形的優(yōu)點在于，其可提供由雷達照明的對象的二維范圍速度視圖，且另外，可通過使用采用數(shù)字波束成形的多個TX/RX天線來獲得到達角。

發(fā)明內(nèi)容

在所描述實例中，雷達硬件加速器(HWA)包含快速傅里葉變換(FFT)引擎，所述FFT引擎包含預處理塊，所述預處理塊用于提供干擾緩解、有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波中的至少一個，且用預編程復數(shù)標量或來自內(nèi)部查找表(LUT)的指定樣本乘以從分離加速器本地存儲器內(nèi)的ADC緩沖器接收到的雷達數(shù)據(jù)樣本流以產(chǎn)生經(jīng)預處理樣本，所述分離加速器本地存儲器還包含輸出緩沖器。窗口操作加FFT塊(窗式FFT塊)用于用窗口向量乘以經(jīng)預處理樣本，且接著由用于執(zhí)行FFT的FFT塊處理以產(chǎn)生傅里葉變換樣本。后處理塊用于運算傅里葉變換樣本的幅度且執(zhí)行數(shù)據(jù)壓縮操作以用于產(chǎn)生經(jīng)后處理雷達數(shù)據(jù)。處理塊、窗式FFT塊和后處理塊連接在一個流式傳輸序列數(shù)據(jù)路徑中，這減少了時延。

附圖說明

圖1是根據(jù)實例實施例的包含用于雷達信號處理的HWA的雷達系統(tǒng)部分的框圖表示。