CN112782682A - 雷达设备以及操作和/或配置雷达设备的方法 - Google Patents

雷达设备以及操作和/或配置雷达设备的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了雷达设备以及操作和/或配置雷达设备的方法。其中雷达设备包括第一处理单元、雷达电路、至少一个安全性电路、至少一个安全存储器以及安全接口，该安全接口被布置用于与雷达设备外部的第二处理单元进行通信，其中，第一处理单元被布置成基于通过安全接口从第二处理单元获得的参数来配置并且/或者运行雷达设备。

Description

雷达设备以及操作和/或配置雷达设备的方法
技术领域
本发明的实施方式涉及雷达应用，特别是涉及用于处理由至少一个雷达传感器(例如通过至少一个天线)获得的雷达信号的有效方式。在这方面，处理雷达信号特别地是指由传感器或天线接收的雷达信号。
背景技术
若干雷达变型用在汽车的各种应用中。例如，雷达可以用于盲点检测(停车辅助、行人保护、十字路口交通)、碰撞缓解、变道辅助以及自适应巡航控制。雷达设备的许多用例场景可以指向不同的方向(例如，背面、侧面、正面)、不同的角度(例如，方位角)以及/或者不同的距离(短距离、中等距离或长距离)。例如，自适应巡航控制可以利用达到±18度的方位角，雷达信号从汽车的前部发射，这允许高达几百米的检测范围。
雷达源发射信号并且传感器检测返回信号。所发射的信号与所检测的信号之间的频移(基于例如发射雷达信号的移动的汽车)可以用于基于所发射的信号的反射来获得信息。由传感器获得的信号的前端处理可以包括快速傅立叶变换(FFT)，FFT可以产生信号频谱，即跨频率分布的信号。信号的幅度可以指示回波的量，其中，峰值可以表示需要被检测并且用于进一步处理的目标，例如，基于前面行驶的另一汽车来调整汽车的速度。
雷达处理设备可以提供不同类型的输出，例如，对控制单元的命令、要由至少一个控制单元后处理的对象或对象列表、要由至少一个控制单元后处理的至少一个FFT峰值。利用FFT峰值能够实现高性能的后处理。
恒虚警抑制(CFAR)，也称为恒虚警率，特别地被称为基于信号功率的用于FFT结果分析的阈值方法。CFAR允许适应性调整阈值以决定FFT信号是否指示潜在目标。CFAR特别考虑了背景噪声、杂波以及干扰。已知若干CFAR算法。详情请参考http://en.wikipedia.org/wiki/Constant_false_alarm_rate.
发明内容
目的是改善现有解决方案的安全性并且特别是有效地处理雷达系统中的信号。
此问题根据独立权利要求的特征来解决。根据从属权利要求得到附加实施方式。
本文提出的示例可以特别地基于以下解决方案中的至少之一。特别地可以利用以下特征的组合来达到期望的结果。方法的特征可以与设备、装置或系统的任何(多个)特征组合，或者设备、装置或系统的任何(多个)特征也可以与方法的特征组合。
提供了一种雷达设备，包括
–第一处理单元，
–雷达电路，
–至少一个安全性电路，
–至少一个安全存储器，
–安全接口，其被布置用于与雷达设备外部的第二处理单元进行通信，
–其中，第一处理单元被布置成基于通过安全接口从第二处理单元获得的参数来配置、监测和/或运行雷达设备。
因此，雷达设备包括一个处理器(此处为：第一处理单元)，该处理器能够通过可以具体利用至少一个安全存储器的安全性电路来提供雷达应用服务以及安全性服务。
至少一个安全存储器可以是作为雷达设备的一部分特别是作为安全性电路的一部分或者与安全性电路相关联的任何存储器。至少一个安全存储器可以被强化以抵抗攻击。至少一个安全存储器还可以在功能上被进行封装，使得数据无法在雷达设备之外传送。
需要注意的是，也可以基于在设备上本地可用的数据(至少部分地)配置第一处理单元。然而，第一处理单元使得能够基于利用安全接口的通信来设置参数和/或配置。因此，安全接口可以被用于确定或调整雷达设备的功能。
因此，第二处理单元仅通过安全接口访问第一处理单元或通过安全接口访问由第一处理单元提供的服务，而不是直接访问。在这方面，第一处理单元向雷达设备外部提供的功能被封装(或“隐藏”)，并且只能按照例如由API(应用编程接口)定义的那样来访问所述功能。
通过安全接口使用的安全性级别可以根据预定义的条件或要求来设置。安全接口可以仅接受来自经认证的第二处理单元的加密信息。作为选择，可以降低通信的预定义子集的安全性级别，该预定义子集然后可以不需要加密的通信和/或认证。
第二处理单元可以是可以用作逻辑实体或物理实体以通过安全接口与雷达设备进行通信的任何源或目的地。
第一处理单元与第二处理单元之间的通信可以通过使用共享存储器作为安全接口来实现。共享存储器可以是雷达设备的安全存储器、安全存储器的一部分或任何其他存储器。作为替选，可以通过发送并且接收(加密或非加密)消息(也称为消息交换或消息传递)来实现通信。
特别是在接口利用串行接口或者接口是串行接口的情况下，共享存储器可以包括至少一个寄存器。所述接口可以是串行-并行接口(SPI)、I2C接口、控制器局域网(CAN)或以太网。
本文描述的示例可以特别地增加或改善现有解决方案在不同级别上例如在终端用户、OEM、第1层次供应商或半导体设备供应商上的安全性。此外，解决方案的成本和竞争力得以保留。
增加的安全性使得半导体制造商能够在销售一种类型的物理设备的同时启用、禁用并且/或者限制硅上可用的特征。
此外，雷达设备上的增加的安全性可以使得1级供应商能够使用该雷达设备对系统实现附加的功能，例如，使用该雷达设备对系统进行启用、禁用并且/或者限制系统级功能。
通过使用汽车网络或其他空中软件更新，可以在雷达半导体部件或雷达电子模块的使用寿命期间的不同时刻提供这样的附加的功能。在生命周期期间针对这样的时刻的示例包括：在生产现场、在电子控制单元(ECU)内部的第一次激活、在汽车内部的第一次激活、在汽车生命周期期间的另一次激活。
根据实施方式，第二处理单元通过第一处理单元来认证。
根据实施方式，第一处理单元与第二处理单元之间的通信至少部分地被加密。
可以使用对称加密和/或非对称加密(公钥加密、PKE)。
根据实施方式，设备是MMIC或MMIC的一部分。
根据实施方式，设备提供应用程序编程接口以实现与第二处理单元的通信。
应用程序编程接口(API)可以定义命令或消息或任何其他通信方式的集合，以在第一处理单元与第二处理单元之间交换信息。API可以特别地定义第二处理单元影响第一处理单元的方式。除了API之外，可以不存在任何另外的直接访问，这使雷达设备被强化以抵抗不必要的访问。
第一处理单元还可以用于实现功能安全性服务，例如离线硬件内置自检或在线硬件监测。在这种情况下，可以使用安全接口将自检或监测的结果共享给第二处理器。
根据实施方式，安全接口利用安全的数据交换存储器。
根据实施方式，雷达电路可以包括以下至少之一：
–锁相环，
–发射电路，
–接收电路，
–模数转换器，
–过滤器。
根据实施方式，安全性电路包括用于进行对称加密或非对称加密、认证、至少一个哈希函数以及/或者签名处理的装置。
根据实施方式，至少一个安全存储器包括至少一个密钥和/或至少一个种子。
根据实施方式，至少一个密钥与雷达电路和/或第一处理单元的特征的激活或去激活相关联。
因此，可以基于密钥来启用或禁用设备的安全服务。
根据实施方式，至少一个密钥设置雷达电路的范围(可以针对限制范围)，特别是以下范围中的至少一个：
–发射功率，
–发射带宽，
–采样率。
根据实施方式，至少一个密钥设置可用发射信道的数量和/或可用接收信道的数量。
根据实施方式，至少一个密钥与由雷达电路利用FMCW或PMCW调制发送的唯一标识符相关联。
根据实施方式，至少一个安全存储器包括用于引导第一处理单元的数据。
此外，提出了一种车辆，其包括至少一个本文所描述的设备。
此外，提供了一种用于操作并且/或者配置雷达设备的方法。
–其中，雷达设备包括：
–第一处理单元，
–雷达电路，
–至少一个安全性电路，
–至少一个安全存储器，
–安全接口，其被布置用于与雷达设备外部的第二处理单元进行通信，
–其中，所述方法包括：
–基于通过安全接口从第二处理单元获得的参数，通过第一处理单元来操作并且/或者配置雷达设备。
此外，提出了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序包括用于执行本文所描述的方法的步骤的软件代码部分。
附图说明
参照附图示出并说明了实施方式。附图用于说明基本原理，从而仅说明理解基本原理所需的方面。
图1示出了与外部设备组合的雷达设备的示例性图，其中，雷达设备或雷达设备与外部设备的组合被实现为MMIC设备。
具体实施方式
本文描述的示例特别提出了一种提供RF(射频)功能以及安全性功能的MMIC(单片微波集成电路)设备。这样的安全性功能也被称为可以由专用安全性电路提供的安全服务。安全性电路可以特别地利用安全存储器，该安全存储器被强化以抵抗来自存储诸如至少一个密钥或至少一个种子的秘密信息的MMIC设备外部的攻击。
因此，提出了一种还包括通过所述安全性电路的安全性功能的雷达设备。随着安全性要求的提高，特别是在利用雷达应用的汽车领域中，这尤其有益。另一优点是使得能够提供涵盖多种不同功能/服务的单个雷达设备的组合的功能，另外就安全性和/或安全而言，特别是通过共享作为第一处理单元的一部分诸如CPU核、系统总线以及/或者中断控制器的一些资源而优化成本。
图1示出了可以被实现为MMIC设备的雷达设备101的示例性图。雷达设备101包括：
–处理单元102，其可以是处理器、CPU、微控制器或任何其他(核心)处理单元。需要注意的是，处理单元102可以包括CPU核、处理单元的总线系统、中断控制器、用于存储程序和/或数据的本地存储器。
–雷达电路103，其可以是处理接收信号并且提供要通过至少一个天线发射的信号的雷达电路。雷达电路103可以包括以下中的至少之一：发射器、接收器、模数转换器、至少一个滤波器、锁相环电路等；
–安全性电路104，其通过例如随机发生器或真随机发生器来执行与安全性相关的功能，例如加密、解密、认证、编译以及验证签名、哈希函数、编译(伪)随机数；
–安全存储器105，其与安全性电路104相关联。例如，安全存储器105可以包括可以专门通过安全性电路104来访问的至少一个密钥和/或至少一个种子；
–安全接口106，其可以用于与雷达设备101外部的设备111的处理单元107进行通信。这种面向(外部)处理单元107进行的通信可以通过任何通信方式例如串行接口、并行接口或其组合来执行。
处理单元102、雷达电路103、安全性电路104以及安全接口106可以通过通信总线108进行通信。安全存储器105可以连接至该通信总线108，安全存储器105可以是安全性电路104的一部分或者其可以直接(仅)连接至安全性电路104。
安全存储器105可以用于引导处理单元102。作为选择，另一存储器可以连接至通信总线108，所述另一存储器也可以用作雷达设备101的内部存储器并且用于引导处理单元102。
可选地，雷达设备101还可以包括数据端口109，数据端口109可以包括模数转换器。数据端口109可以连接至通信总线108，并且通信总线108可以将数据提供给外部设备111的雷达存储器110。需要注意的是，处理单元107和雷达存储器110以及其他部件可以连接至外部设备111的通信总线112。
因此，提出的解决方案建议雷达设备101可以通过安全接口106提供允许通过外部设备111设置雷达设备101的参数和配置的应用编程接口(API)。然而，还有一种选择是，在没有任何通过安全接口106的交互的情况下，设置雷达设备101的参数和配置至少部分地本地完成。例如，雷达设备101的安全存储器105或任何其他存储器可以用于引导处理单元102并且/或者用于提供参数和/或配置信息。
因此，API将面向雷达设备101的访问进行封装，使得仅预定的动作/命令被允许。
作为选择，安全接口106可以确保可以由雷达设备101和/或用户设置的预定安全性级别。例如，可以设置安全接口106，使得仅来自认证源的加密信息被接受。因此，外部设备111(即，处理单元107)在被允许配置或设置雷达设备101的参数之前可能需要进行认证。
雷达设备101因此可以通过API来配置，并且雷达设备101外部的任何设备或用户不需要具有超出API定义的关于雷达设备101的任何内部知识。
功能安全性服务可以由雷达设备101提供，雷达设备101可以进行自检并且报告这样的自检的结果。
作为选择，安全接口可以至少部分地被实现为共享存储器，例如安全存储器或安全存储器的一部分。
安全性电路104可以提供安全性功能诸如认证和/或加密。需要注意的是，“加密”可以指实际编码以及解码功能(“解密”)两者。安全性电路104可以提供对称加密(和解密)和/或非对称加密(和解密)、认证、签名处理、哈希函数等。安全性电路104可以利用可以存储在安全存储器105中的至少一个密钥。此外，安全性电路104可以基于可以存储在安全存储器105中的至少一个种子来生成随机值或伪随机值。
种子可以是可以用于初始化(伪)随机数生成器的数(或向量)。特别地，一种选择是，种子被用于生成可以至少部分地用作初始哈希值的若干(例如，伪随机)数(或向量)。
至少一个密钥可以与雷达电路和/或第一处理单元的特征的激活或去激活相关联。此外，至少一个密钥可以设置雷达电路的范围，尤其是以下范围中的至少一个：
–发射功率，
–发射带宽，
–采样率。
另外，至少一个密钥可以设置可用发射通道的数量和/或可用接收通道的数量。
可以通过安全接口106将安全参数提供给雷达电路：例如，可以提供以下中的至少之一：用于调频连续波(FMCW)的编码发射器、用于调相连续波(PMCW)的伪代码、伪随机调制或FMCW的起始频率。
需要注意的是，雷达设备101可以被实现为MMIC，或者雷达设备101可以与外部设备111一起被实现为MMIC。
处理单元107可以将雷达设备101用作子系统，从而提供非安全应用以及安全应用。
例如，雷达设备101可以被设置成使得在处理单元102从存储器(例如，内部存储器、安全存储器105、另外的存储器或其任何组合)进行引导之前需要有效认证(自处理单元107)。
处理单元107不具有对雷达电路103的任何直接访问。专门通过处理单元102来促进这样的访问。
示例性实施方式可以如下：处理单元102在其已经接收到(有效的)触发之后被进行引导以进行启动。在启动完成之后，处理单元102可以配置安全接口106以及安全性级别，以用于与外部处理单元107进行通信。处理单元107然后可以通过API使用预定义安全性级别(加密、认证)来使用安全接口106配置雷达电路103。
作为选择，通过API配置雷达电路103可以包括设置发射参数的配置，以通过FMCW或PMCW发射唯一的标识符。
在一个或更多个示例中，可以至少部分地在硬件例如专有硬件部件或处理器中实现本文中所描述的功能。更一般地，可以以硬件、处理器、软件、固件或其任何组合来实现技术。如果以软件实现，则功能可以作为计算机可读介质上的一个或更多个指令或代码被存储或传输，并且由基于硬件的处理单元执行。计算机可读介质可以包括：计算机可读存储介质，其对应于有形介质例如数据存储介质；或者通信介质，其包括有助于例如根据通信协议将计算机程序从一个地方传输至另一地方的任何介质。以这种方式，计算机可读介质通常可以对应于(1)非暂态的有形计算机可读存储介质，或(2)通信介质例如信号或载波。数据存储介质可以是可以由一个或更多个计算机或者一个或更多个处理器访问以检索用于实现本公开内容中描述的技术的指令、代码和/或数据结构的任何可用介质。计算机程序产品可以包括计算机可读介质。
作为示例而非限制，这样的计算机可读存储介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储装置、磁盘存储装置或其他磁存储设备、闪存或者可以用于以指令或数据结构的形式存储所需的程序代码并且可以由计算机访问的任何其他介质。此外，任何连接被适当地称为计算机可读介质，即计算机可读传输介质。例如，如果使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线(DSL)或诸如红外、无线电和微波的无线技术从网站、服务器或其他远程源发送指令，则同轴线缆、光纤线缆、双绞线、DSL或诸如红外、无线电和微波的无线技术包括在介质的定义内。然而，应当理解的是，计算机可读存储介质和数据存储介质不包括连接、载波、信号或其他暂态介质，而是替代地针对非暂态有形存储介质。本文所使用的盘(disk)和碟包括光碟(CD)、激光碟、光碟、数字多功能碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中，盘通常以磁性方式再现数据，而碟使用激光以光学的方式再现数据。上述介质的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。
指令可以由一个或更多个处理器执行，所述一个或更多个处理器例如一个或更多个中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)或其他等效的集成或离散逻辑电路。因此，如本文中所使用的术语“处理器”可以指任何前述结构或适合于实现本文所描述的技术的任何其他结构。另外，在某些方面本文描述的功能可以在被配置为用于编码和解码的专用硬件和/或软件模块内提供，或者并入在组合编解码器中。此外，可以在一个或更多个电路或逻辑元件中完全实现技术。
本公开内容的技术可以在包括无线手持机、集成电路(IC)或一组IC(例如芯片组)的各种设备或装置中实现。在本公开内容中描述各种部件、模块或单元以强调被配置成执行所公开的技术的设备的功能方面，但是各种部件、模块或单元不一定需要由不同的硬件单元来实现。确切地说，如上所述，各种单元可以组合在单个硬件单元中，或者通过(包括如上所述的一个或更多个处理器的)互操作硬件单元的集合结合适当的软件和/或固件来提供。
虽然已经公开了本发明的各种示例性实施方式，但是对于本领域技术人员而言明显的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行将要实现本发明的一些优点的各种改变和修改。对于本领域技术人员而言明显的是，可以适当地替换执行相同功能的其他部件。应当提及的是，即使在没有明确提及的情况下，参考特定附图说明的特征也可以与其他附图的特征组合。此外，本发明的方法可以在所有软件实现方式中使用适当的处理器指令来实现，或者在利用硬件逻辑和软件逻辑的组合来实现相同结果的混合实现方式中实现。对本发明的构思的这些修改旨在由所附权利要求覆盖。

Claims (17)

1.一种雷达设备，包括：
第一处理单元；
雷达电路；
至少一个安全性电路；
至少一个安全存储器；以及
安全接口，其被布置用于与所述雷达设备外部的第二处理单元进行通信，
其中，所述第一处理单元被布置成基于通过所述安全接口从所述第二处理单元获得的参数来配置、监测和/或运行所述雷达设备。
2.根据权利要求1所述的雷达设备，其中，所述第二处理单元通过所述第一处理单元来认证。
3.根据权利要求1所述的雷达设备，其中，所述第一处理单元与所述第二处理单元之间的通信至少部分地被加密。
4.根据前述权利要求中任一项所述的雷达设备，其中，所述雷达设备是MMIC或MMIC的一部分。
5.根据前述权利要求中任一项所述的雷达设备，其中，所述雷达设备提供应用编程接口以实现与所述第二处理单元的通信。
6.根据前述权利要求中任一项所述的雷达设备，其中，所述安全接口利用了安全数据交换存储器。
7.根据前述权利要求中任一项所述的雷达设备，其中，所述雷达电路包括以下至少之一：
锁相环；
发射电路；
接收电路；
模数转换器；
过滤器。
8.根据前述权利要求中任一项所述的雷达设备，其中，所述安全性电路包括用于进行对称加密或非对称加密、认证、至少一个哈希函数和/或签名处理的装置。
9.根据前述权利要求中任一项所述的雷达设备，其中，所述至少一个安全存储器包括至少一个密钥和/或至少一个种子。
10.根据权利要求9所述的雷达设备，其中，所述至少一个密钥与所述雷达电路和/或所述第一处理单元的特征的激活或去激活相关联。
11.根据权利要求9或10中任一项所述的雷达设备，其中，所述至少一个密钥设置所述雷达电路的范围，特别是以下范围中的至少一个：
发射功率；
发射带宽；
采样率。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的雷达设备，其中，所述至少一个密钥设置可用发射通道的数量和/或可用接收通道的数量。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的雷达设备，其中，所述至少一个密钥与由所述雷达电路利用FMCW调制或PMCW调制发送的唯一标识符相关联。
14.根据前述权利要求中任一项所述的雷达设备，其中，所述至少一个安全存储器包括用于引导所述第一处理单元的数据。
15.一种车辆，包括至少一个根据权利要求1至14中任一项所述的雷达设备。
16.一种用于操作和/或配置雷达设备的方法，
其中，所述雷达设备包括：
第一处理单元；
雷达电路；
至少一个安全性电路；
至少一个安全存储器；以及
安全接口，其被布置用于与所述雷达设备外部的第二处理单元进行通信，
其中，所述方法包括：
基于通过所述安全接口从所述第二处理单元获得的参数，通过所述第一处理单元来操作和/或配置所述雷达设备。
17.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序包括用于执行根据权利要求16所述的方法的步骤的软件代码部分。
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