CN116209918A - 一种雷达信号处理单元及波形处理的方法 - Google Patents

一种雷达信号处理单元及波形处理的方法 Download PDF

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Abstract

一种应用于毫米波雷达的雷达信号处理单元(100)及波形处理的方法。雷达信号处理单元(100)包括：处理电路(10)、数字信号处理器(20)和硬件加速电路(300)，其中，处理电路(10)用于生成可配置的波形参数，并根据波形参数配置与雷达信号处理单元(100)相耦合的射频单元(200)的发射参数，以使得射频单元(200)基于发射参数发射探测信号；数字信号处理器(20)用于获取波形参数，并发送给硬件加速电路(300)；硬件加速电路(300)用于从射频单元(200)接收探测信号的回波信号，并基于波形参数，对回波信号进行距离维‑多普勒维计算，得到探测结果。该雷达信号处理单元(100)及波形处理的方法可实现对不同波形的支持和处理。

Description

一种雷达信号处理单元及波形处理的方法 技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种雷达信号处理单元及波形处理的方法。
背景技术
随着自动驾驶技术的不断发展,越来越多的车辆安装了毫米波雷达。毫米波雷达是能够在全天候场景下快速感知0-200米范围内周边环境物体距离、速度、角度等信息的传感器件。在自动驾驶中具有非常重要的作用。因此，未来会有越来越多的自动驾驶系统采用毫米波雷达。
随着毫米波雷达越来越多，当毫米波雷达发射的波形相同时，会导致毫米波雷达之间的干扰比较严重。此外，面向自动驾驶的高分辨率、高精度的4D雷达(包括数字高程模型(Digital Elevation Model简称DEM)、数字正射影像图(Digital Orthophoto Map简称DOM)、数字线划地图(Digital Line Graphic简称DLG)、数字栅格地图(Digital Raster Graphic简称DRG)等类型)是当前业界研究热点和重要技术方向，需要不断提升关键测量指标如距离、速度或角度的测量精度。在此背景下，通过增加毫米波雷达的波形种类可以降低毫米波雷达之间的干扰，提升毫米波雷达的测量精度。但是现有的毫米波雷达难以实现对不同波形的支持和处理。
发明内容
本申请实施例所要解决的技术问题在于，提供一种雷达信号处理单元及波形处理的方法，以实现对不同波形的支持和处理。
第一方面，本申请的实施例提供了一种应用于毫米波雷达的雷达处理单元，包括：处理电路、数字信号处理器和硬件加速电路，其中，处理电路可以生成可配置的波形参数，然后将波形参数发送给数字信号处理器以及与处理电路相耦合的射频单元，根据波形参数来配置射频单元的发射参数，使得射频单元基于发射参数来发射探测信号。数字信号处理器在获取波形参数之后可以发送给硬件加速电路，硬件加速电路可以用射频单元接收探测信号对应的回波信号，然后根据波形参数对回波信号进行距离维-多普勒维计算，得到探测结果。
在本申请中，由于波形参数是灵活可配置的，因此可以通过配置不同的波形参数来实现多种波形甚至是多种波形的组合波形，使得毫米波雷达可以实现各种波形的生成、发射和接收，提升了雷达对不同波形的支持和灵活处理的能力；且下层的硬件加速电路可以由数字信号处理器进行统一调度，可以更进一步提升雷达信号处理的灵活性和实时性。
在一种可能的实现方式中，所述波形参数包括发射所述探测信号的发射天线类型和循环图案，所述发射天线类型用于表示一个啾啾信号长度内发射天线发射的波形，所述循环图案用于表示至少一个发射天线类型的循环。
通过发射天线类型可以实现对单波形的灵活设计、分类及识别，通过循环图案的设计 可以实现发射天线类型的组合和循环，得到更多复杂和灵活波形。使得毫米波雷达可以支持的波形数目得到极大的提升，且只要通过简单的波形参数的配置就可以实现，对硬件架构和成本的要求较低。
在一种可能的实现方式中，所述硬件加速电路包括距离维傅里叶变换FFT模块；所述距离维FFT模块用于根据所述循环图案和所述发射天线类型对所述回波信号进行解析，提取所述回波信号的距离维信息和多普勒维信息，根据所述距离维信息和所述多普勒维信息对所述回波信号进行立方体分类并确定所述回波信号的存储地址，根据所述立方体分类结果和存储地址将各类立方体分别存储到存储器中，将所述立方体分类结果和存储地址发送给所述数字信号处理器。
在一种可能的实现方式中，所述雷达信号处理单元还包括多普勒维FFT模块，所述数字信号处理器还用于接收所述距离维FFT模块发送的所述立方体分类结果和存储地址，根据所述立方体分类结果调用所述多普勒FFT模块分别对各类立方体进行多普勒维FFT处理。
通过子帧-立方体的分层处理，每个子帧可以配置不同的波形或业务，从而可以实现不同业务的灵活配置，也提升了雷达业务切换的灵活性，分立方体处理则可以优化后续硬件的处理效率，实现灵活波形处理的高效性。
在一种可能的实现方式中，所述发射天线类型根据以下任意一种确定：啾啾信号长度；波形形状；相同发射天线和相同啾啾信号长度下多普勒维的速度；相同发射天线和相同啾啾信号长度下多普勒维的精度；相同发射天线和相同啾啾信号长度下多普勒维的功能。
通过发射天线类型和循环图案便可以实现各种灵活波形以及波形组合的生成，也为波形的识别和分类处理提供了基础。
在一种可能的实现方式中，相同类别立方体的距离-多普勒谱图大小相同。
通过立方体的分类和集中处理，可以提升雷达信号处理的效率。
在一种可能的实现方式中，所述距离维FFT模块在确定回波信号的存储地址时具体用于根据以下方法对所述回波信号中的每个啾啾信号分别进行处理：根据所述发射天线类型和循环图案确定所述回波信号中当前处理的啾啾信号所属的发射天线类型；根据所述当前处理的啾啾信号所属的发射天线类型查询对应的啾啾信号长度；根据所述啾啾信号长度输出算法参数标识；根据所述算法参数标识确定存储地址的计算参数；根据预设算法和所述计算参数计算所述当前处理的啾啾信号的存储地址。
通过信号识别和分类存储，利于相同类型chirp信号的存储和调用处理，为后续的距离维FFT和CFAR等处理提供良好的基础，提升了灵活波形的处理灵活性和处理效率。
在一种可能的实现方式中，所述距离维FFT模块具体用于将所述回波信号按照发射天线信息、发射天线类型信息、距离维信息和多普勒维信息的存储格式存储到存储器中。
在一种可能的实现方式中，所述处理电路生成可配置的波形参数，具体包括：根据雷达探测性能确定并生成可配置的波形参数，所述波形参数用于表示在一个帧内发射的探测信号的波形参数或用于表示在一个子帧内发射的探测信号的波形参数。
第二方面，本申请的实施例提供了一种应用于毫米波雷达的波形处理的方法，包括：先生成可配置的波形参数，然后根据所述波形参数配置与所述雷达信号处理单元相耦合的 射频单元的发射参数，以使得所述射频单元基于所述发射参数发射探测信号；接着从所述射频单元接收所述探测信号的回波信号，并基于所述波形参数，对所述回波信号进行距离维-多普勒维计算，得到探测结果。
在一种可能的实现方式中，所述波形参数包括发射所述探测信号的发射天线类型和循环图案，所述发射天线类型用于表示一个啾啾信号长度内发射天线发射的波形，所述循环图案用于表示至少一个发射天线类型的循环。
在一种可能的实现方式中，所述基于所述波形参数，对所述回波信号进行距离维-多普勒维计算，得到探测结果，包括：根据所述循环图案和所述发射天线类型对所述回波信号进行解析，提取所述回波信号的距离维信息和多普勒维信息，根据所述距离维信息和所述多普勒维信息对所述回波信号进行立方体分类并确定所述回波信号的存储地址，根据所述立方体分类结果和存储地址将各类立方体分别存储到存储器中，根据所述立方体分类结果分别对各类立方体进行多普勒维FFT处理。
在一种可能的实现方式中，所述发射天线类型根据以下任意一种确定：啾啾信号长度；波形形状；相同发射天线和相同啾啾信号长度下多普勒维的速度；相同发射天线和相同啾啾信号长度下多普勒维的精度；相同发射天线和相同啾啾信号长度下多普勒维的功能。
在一种可能的实现方式中，相同类别立方体的距离-多普勒(RD)谱图大小相同。
在一种可能的实现方式中，所述确定回波信号的存储地址，具体包括根据以下方法对所述回波信号中的每个啾啾信号分别进行处理：根据所述发射天线类型和循环图案确定所述回波信号中当前处理的啾啾信号所属的发射天线类型；根据所述当前处理的啾啾信号所属的发射天线类型查询对应的啾啾信号长度；根据所述啾啾信号长度输出算法参数标识；根据所述算法参数标识确定存储地址的计算参数；根据预设算法和所述计算参数计算所述当前处理的啾啾信号的存储地址。
在一种可能的实现方式中，所述根据所述立方体分类结果和存储地址将各类立方体分别存储到存储器中，包括：根据所述立方体分类结果和存储地址将所述回波信号按照发射天线信息、发射天线类型信息、距离维信息和多普勒维信息的存储格式存储到存储器中。
在一种可能的实现方式中，所述生成可配置的波形参数，包括：根据雷达探测性能确定并生成的可配置的波形参数，所述波形参数用于表示在一个帧内发射的探测信号的波形参数或用于表示在一个子帧内发射的探测信号的波形参数。
第三方面，本申请的实施例提供了一种波形处理的装置，包括：处理单元，用于生成可配置的波形参数，并根据所述波形参数配置与所述雷达信号处理单元相耦合的射频单元的发射参数，以使得所述射频单元基于所述发射参数发射探测信号；收发单元，用于从所述射频单元接收所述探测信号的回波信号；所述处理单元还用于基于所述波形参数，对所述回波信号进行距离维-多普勒维计算，得到探测结果。
在一种可能的实现方式中，所述波形参数包括发射所述探测信号的发射天线类型和循环图案，所述发射天线类型用于表示一个啾啾信号长度内发射天线发射的波形，所述循环图案用于表示至少一个发射天线类型的循环。
在一种可能的实现方式中，所述处理单元具体用于：根据所述循环图案和所述发射天 线类型对所述回波信号进行解析，提取所述回波信号的距离维信息和多普勒维信息，根据所述距离维信息和所述多普勒维信息对所述回波信号进行立方体分类并确定所述回波信号的存储地址，根据所述立方体分类结果和存储地址将各类立方体分别存储到存储器中，根据所述立方体分类结果分别对各类立方体进行多普勒维FFT处理。
在一种可能的实现方式中，所述发射天线类型根据以下任意一种确定：啾啾信号长度；波形形状；相同发射天线和相同啾啾信号长度下多普勒维的速度；相同发射天线和相同啾啾信号长度下多普勒维的精度；相同发射天线和相同啾啾信号长度下多普勒维的功能。
在一种可能的实现方式中，相同类别立方体的距离-多普勒谱图大小相同。
在一种可能的实现方式中，所述处理单元确定所述回波信号的存储地址，具体用于根据以下方法对所述回波信号中的每个啾啾信号分别进行处理：根据所述发射天线类型和循环图案确定所述回波信号中当前处理的啾啾信号所属的发射天线类型；根据所述当前处理的啾啾信号所属的发射天线类型查询对应的啾啾信号长度；根据所述啾啾信号长度输出算法参数标识；根据所述算法参数标识确定存储地址的计算参数；根据预设算法和所述计算参数计算所述当前处理的啾啾信号的存储地址。
在一种可能的实现方式中，所述处理单元具体用于：根据所述立方体分类结果和存储地址将所述回波信号按照发射天线信息、发射天线类型信息、距离维信息和多普勒维信息的存储格式存储到存储器中。
在一种可能的实现方式中，所述处理单元还用于根据雷达探测性能确定并生成的可配置的波形参数，所述波形参数用于表示在一个帧内发射的探测信号的波形参数或用于表示在一个子帧内发射的探测信号的波形参数。
第四方面，本申请的实施例提供了一种波形处理的装置，可包括：
处理器、存储器和总线，所述处理器和存储器通过总线连接，其中，所述存储器用于存储一组程序代码，所述处理器用于调用所述存储器中存储的程序代码，执行本申请实施例第二方面或第二方面任一实现方式中的步骤。
第五方面，本申请的实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，实现上述第二方面或第二方面任一实现方式所述的方法。
第六方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括：计算机程序代码，当所述计算机程序代码在计算机上运行时，使得计算机执行上述第二方面及第二方面中任一种可能实现方式中的方法。
第七方面，本申请实施例提供了一种毫米波雷达，包括：如第一方面或第一方面任一实现方式所述的雷达信号处理单元；以及与所述雷达信号处理单元相耦合的射频单元，用于基于所述雷达信号处理单元配置的发射参数发射探测信号；接收所述探测信号的回波信号，将所述回波信号发送给所述雷达信号处理单元进行距离维-多普勒维计算，得到探测结果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例或背景技术中所 需要使用的附图进行说明。
图1为本申请实施例应用的一种系统架构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种雷达信号处理单元的架构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种帧-子帧多种业务种类配置的波形的示意图；
图4为本申请提供的一种波形的示意图；
图5为本申请提供的另一种波形的示意图；
图6为本申请提供的一种波形组合的示意图；
图7为本申请提供的一种波形存储结构示意图；
图8为本申请提供的一种波形中不同立方体的示意图；
图9为本申请实施例提供的一种波形处理的方法的流程示意图；
图10为本申请实施例提供的一种波形处理的装置的架构示意图。
具体实施方式
下面结合本申请实施例中的附图对本申请的实施例进行描述。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
毫米波雷达测距原理大致如下：雷达先把无线电波(毫米波)发出去，然后接收回波，根据收发的时间差测得目标的位置数据和相对距离。根据电磁波的传播速度，可以确定目标的距离公式为：s＝ct/2，其中s为目标距离，t为电磁波从雷达发射出去到接收到目标回波的时间，c为光速。毫米波雷达测速则是基于多普勒效应原理。当声音、光和无线电波等振动源与观测者以相对速度v运动时，观测者所收到的振动频率与振动源所发出的频率有不同。也就是说，当发射的电磁波和被探测目标有相对移动，回波的频率会和发射波的频率不同。当目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射信号频率；反之，当目标远离天线而去时，反射信号频率将低于发射信号频率。由多普勒效应所形成的频率变化叫做多普勒频移，它与相对速度v成正比，与振动的频率成反比。如此，通过检测这个频率差，可以测得目标相对于雷达的移动速度，也就是目标与雷达的相对速度。由于毫米波雷达的数目越来越多，为了避免干扰采用了越来越多的波形或波形组合，这就对毫米波雷达的波形处理提出了更高的要求。
请参照图1，为本方面实施例中应用的一种系统架构示意图。其中可以包括雷达信号处理单元(Radar Signal Process Unit，简称RSPU)100和射频单元200。其中，雷达信号处理单元100主要用于对接收到的波形进行处理。
射频单元200，又可以称为天线、射频模块或收发信机，其可以由单片微波集成电路(Monolithic Microwave Integrated Circuit，简称MMIC)来实现。可用于发射和接收信号。如根据图1所示处理电路10的指示发出特定波形的探测信号来测距、测速、测方位等。
RSPU100可包括：处理电路10，数字信号处理器(Digital Signal Processor，简 称DSP)20，距离维傅里叶变换(Fast Fourier Transform，简称FFT)模块30，存储器40，多普勒傅里叶变换模块50，以及相干累加(Coherent integration，简称CI)/恒虚警检测模块(Constant False Alarm Rate Detection，简称CFAR)60。
其中，处理电路10可以是中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)，微处理器(Microprocessor，简称MPU)，或者专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)。当处理电路10为某种处理器时，可以是单核或多核的处理器，其可以预先存储各种波形的参数，或者根据业务需要或雷达探测性能或用户选择生成波形参数并下发波形参数给射频单元200，以便射频单元200向外发出符合波形参数的探测信号。其还可以向DSP20发送波形参数，由DSP20来调度硬件加速电路中包含的各个硬件加速器(hardware accelerator,简称HAC)如距离维FFT模块30，多普勒维FFT模块50等来对接收到的探测信号的回波信号进行识别，分类和处理等。
DSP20，其可接收处理电路10下发的波形参数并通知其他HAC，调度相应的HAC完成本实施例中的波形处理方法，实现对各种波形的支持和灵活处理。
距离维傅里叶变换模块40，主要用于对接收到的回波信号进行距离维FFT处理，将处理后的波形根据分类存储到存储器50中，可选地，还可以对距离维FFT处理后的信号进行立方体(Cube)分类，并将存储地址和分类结果上报DSP20，以便DSP20进行后续的调度处理，或者，也可以只上报存储地址，由DSP20进行Cube分类。
存储器40，可用于存储距离维FFT处理后的数据。
多普勒维FFT模块50，可用于对距离维FFT处理后的信号进行分Cube的多普勒维FFT处理，然后输出给CI/CFAR模块60进行相关的处理。
下面，对RSPU100的组成及执行的方法进行详细的介绍。
请参见图2，为本申请实施例提供的一种雷达信号处理单元的架构示意图，包括：
处理电路10，用于生成可配置的波形参数，并根据所述波形参数配置与所述雷达信号处理单元相耦合的射频单元的发射参数，以使得所述射频单元基于所述发射参数发射探测信号。
其中，所述波形参数包括发射所述探测信号的发射天线类型和循环图案，所述发射天线类型用于表示一个啾啾信号长度内发射天线发射的波形，所述循环图案用于表示至少一个发射天线类型的循环。
可配置的波形参数可以根据雷达的探测性能要求进行灵活配置，如探测的距离、精度、范围等。也可以根据业务需求如长距探测业务、短距探测业务或侦听业务的不同需求进行灵活配置，还可以由用户根据自身的需求进行灵活配置，此处不作任何限定。
数字信号处理器20，用于获取所述波形参数，并发送给硬件加速电路300。
所述硬件加速电路300，用于从所述射频单元接收所述探测信号的回波信号，并基于所述波形参数，对所述回波信号进行距离维-多普勒维计算，得到探测结果。
可选地，所述硬件加速电路300包括距离维FFT模块30，所述距离维FFT模块30,用于根据所述循环图案和所述发射天线类型对所述回波信号进行解析，提取所述回波信号的距离维信息和多普勒维信息，根据所述距离维信息和所述多普勒维信息对所述回波信号进行立方体分类并确定所述回波信号的存储地址，根据所述立方体分类结果和存储地址将各 类立方体分别存储到存储器40中，将所述立方体分类结果和存储地址发送给所述数字信号处理器20。
进一步地，所述雷达信号处理单元还包括多普勒维FFT模块50，所述数字信号处理器20还用于接收所述距离维FFT模块30发送的所述立方体分类结果和存储地址，根据所述立方体分类结果调用所述多普勒FFT模块50分别对各类立方体进行多普勒维FFT处理。
存储器40，用于根据所述距离维FFT模块确定的存储地址存储所述回波信号的数据。
可选地，处理电路10接收到的波形参数可以是在一个帧内发射的探测信号的波形参数(可称为帧级波形参数)，也可以是在一个子帧内发射的探测信号波形参数(可称为子帧级波形参数)，处理电路10可以将这些波形参数下发给射频单元和数字信号处理器20。
1个帧可以包含多个子帧如4个子帧，每个子帧都可以配置独立的子帧级波形参数。从而实现帧-到子帧的分层处理机制。
如果处理电路10下发给数字信号处理器20的是帧级波形参数，则所述数字信号处理器20可以解析帧级波形参数，获取其中包含的各个子帧的子帧级波形参数。
当处理完第一个子帧上发射的探测信号对应的回波信号之后，所述数字信号处理器20还用于：
获取第二子帧对应的子帧级波形参数；
根据所述第二子帧对应的子帧级波形参数对在所述第二子帧上发射的探测信号对应的回波信号进行处理。
如果还包括第三子帧，则依次对第三子帧进行类似的处理。
其分层处理的模式可以参见图3，为本申请实施例提供的一种帧-子帧多种业务种类配置的波形的示意图。如图3所示，该帧一共包括第一子帧、第二子帧、第三子帧和第四子帧共4个子帧，分别对应不同的业务，如第一子帧对应侦听业务，第二子帧对应长距-目标检测业务，第三子帧对应中距-目标检测业务，第四子帧对应校准/测量业务，每个子帧都有其独立的波形配置。每个子帧的波形可以相同也可以不同，可以采用时分复用(Time Division Multiplexing,简称TDM)或码分复用(Code Division Multiplexing，简称CDM)的方式在单天线或多天线上依次进行发送和接收处理。
在本申请实施例中由于需要支持多波形的处理，因此，可以首先由距离维FFT模块对多波形进行识别和分类。可以定义发射天线类型(Tx Ant Type)来对不同的波形进行分类。
可选地，所述发射天线类型根据以下任意一种确定：
啾啾信号长度；
波形形状；
相同发射天线和相同啾啾信号长度下多普勒维的速度；
相同发射天线和相同啾啾信号长度下多普勒维的精度；
相同发射天线和相同啾啾信号长度下多普勒维的功能。
例如，可参见图4-图5，为各种不同波形的示意图。如图4中所示，为chirp信号长度不等长的波形类型，图5所示为chirp信号波形形状不同的波形类型。而相同发射天线和相同chirp信号长度的分类，则可以根据多普勒维的速度、精度或功能来进行分类，例如可参见图3，其中，第一子帧和第四子帧的发射天线相同且chirp信号长度也相同，则 此时可以根据其业务功能的不同来进行分类。
进一步地，还可以将多种不同的波形进行组合得到组合波形。针对组合波形，可以采用循环图案(Loop pattern)来进行区分，其可以定义一个子帧中有多少组的发射天线类型进行循环。可选地，所述循环图案包括至少一种发射天线类型。
以4天线时分复用、一个发射512个chirp信号为例，如Loop pattern为{TX1、TX2、TX3、TX4}，则循环周期为4，循环组数为512/4＝128，如Loop pattern为{TX1、TX2、TX3、TX4、TX4、TX3、TX2、TX1}，则循环周期为8，循序组数为512/8＝64。
即以发射天线类型(Tx ant Type)为粒度，共发射N个chirp信号，Loop pattern为{Tx ant Type0、Tx ant Type1、Tx ant Type2、……、Tx ant TypeN}，则循环周期为N_Tx_ant_type，循环组数为N chirp/N_Tx_ant_type。
更进一步地，在一个子帧中，可以有多组Loop pattern，如Loop pattern 1、Loop pattern 2等。
Tx Ant Type及Loop pattern的示例可以参见图6，其中示出了2个Loop pattern，一个包含Tx ant Type0/1/2/3/4/5/6/7，另外一个包含Tx ant Type0/2/3/4/5/7。
Tx Ant type0配置为4天线(图6中加粗的天线)的码分复用(T0～T3)，Tx ant Type1配置4天线的码分复用(T4～T7)，Tx ant Type2配置为单天线时分复用(T0)。
通过发射天线类型和循环图案便可以实现各种灵活波形以及波形组合的生成，也为波形的识别和分类处理提供了基础。
所述距离维FFT模块30在确定回波信号的存储地址时具体用于根据以下方法对所述回波信号中的每个啾啾信号分别进行处理：
根据所述发射天线类型和循环图案确定所述回波信号中当前处理的啾啾信号所属的发射天线类型；
根据所述当前处理的啾啾信号所属的发射天线类型查询对应的啾啾信号长度；
根据所述啾啾信号长度输出算法参数标识；
根据所述算法参数标识确定存储地址的计算参数；
根据预设算法和所述计算参数计算所述当前处理的啾啾信号的存储地址。
具体地的分类过程可以包括：
(1)解析波形参数；
(2)当接收到每个chirp信号的数据，根据Loop pattern判断当前chirp属于哪个Tx ant Type；
(3)查询该Tx ant type的chirp信号长度；
(4)输出该Tx ant type的算法参数ID(如窗系数、FFT size)给内部子模块；
(5)计算当前chirp数据输出的偏移地址即存储地址；
(6)输出该chirp的数据和消息；消息含子帧号、chirp号、Tx ant type号；
(7)各类型的多普勒维计数+1；
(8)判断该类型的chirp信号发送是否结束；
(9)各类型的chirp发送计数累加，判断是否到达最大chirp数目。如果达到，则发送子帧结束消息。
可以预配置距离维FFT模块30，多少chirp后发一次消息。
距离维FFT模块30输出的回波信号的存储格式请参见图7，如图7所示，以2个发射天线(包括发射天线0和发射天线1)、2个发射天线类型(发射天线类型0和发射天线类似1)为例进行说明。2个发送天线类型的chirp长度、多普勒维长度均不同，因此每个发射天线类型独立存储。如上述处理流程所示，距离维FFT模块30在收到每个chirp数据时，判断该chirp属于哪个发射天线类型，并输出偏移地址。最终通过发射天线、发射天线类型、距离维、多普勒维的存储格式将各个灵活波形解析出来并进行存储。其中，chirp号用于指示chirp信号的编号，M和N用于指示各个存储组织结构中chirp信号的个数。
通过本实施例中的信号识别和分类存储，利于相同类型chirp信号的存储和调用处理，为后续的距离维FFT和CFAR等处理提供良好的基础，提升了灵活波形的处理灵活性和处理效率。
在对Cube进行分类时，相同类别立方体的距离-多普勒谱图大小相同。如果物理上存在2个发射天线，4个接收天线，则可以组合得到2*4＝8个虚拟天线，由于chirp信号的长度/多普勒维长度变化，最终会导致距离-多普勒谱图(RD map)不一样，因此RD map形状一样的虚拟天线可以当成一种Cube，不同形状的Cube单独处理。对于chirp信号的长度/多普勒维长度变化，由于多个子帧可以分别承载不同的业务，每个子帧可能包含2种或更多种波形，导致距离维FFT后可能出现多种cube，如RD map 512*512、RD map 512*256、RD map 512*128等。这样，可以对立方体进行分类，并进一步的进行分类后的集中处理，实现帧-子帧-立方体的分层处理。
请参见图8，为本申请实施例提供的一种波形中不同立方体的示意图，如图8所示，其可以对应一个子帧中的波形，其采用4天线的时分复用的方式进行发射。其中，虚拟天线T0的多普勒维长度占了一半，而虚拟天线T1/T2/T3的多普勒维长度之和占了另一半。RD map形成两种形状：T0RD(1024*384)Cube1，T1～T3RD(1024*128)Cube2,因此该子帧形成2类Cube，在后续的多普勒维FFT和CFAR等处理中，可以根据不同立方体的分类进行分别处理。此处的Cube形状参数1024*384和1024*128仅用作举例说明，其也可以是其他的参数，本申请实施例不作任何限定。此外，图7所示的波形由T0～T3一共4个虚拟天线发射的波形进行组合得到，在实际场景中，可以由2个或以上的虚拟天线发射的波形进行组合，组合得到的波形中可以包括2类或以上的Cube。
在本申请实施例中，通过对波形和波形组合的灵活分类，提升了雷达对灵活波形的处理能力；通过帧-子帧-立方体的分层处理，每个子帧可以配置不同的波形或业务，从而可以实现不同业务的灵活配置，也提升了雷达业务切换的灵活性；且下层的硬件加速器由DSP进行统一调度，可以更进一步提升雷达信号处理的灵活性和实时性。
RSPU100具体执行的方法请参见图9，图9为本申请实施例提供的一种波形处理的方法的流程示意图；具体包括如下步骤：
S901.生成可配置的波形参数，并根据所述波形参数配置与所述雷达信号处理单元相耦合的射频单元的发射参数，以使得所述射频单元基于所述发射参数发射探测信号。
其中，所述子帧级波形参数包括发射所述探测信号的发射天线类型和循环图案，所述发射天线类型用于表示一个啾啾(chirp)信号长度内发射天线发射的波形，所述循环图案 用于表示至少一个发射天线类型的循环。
S902.从所述射频单元接收所述探测信号的回波信号，并基于所述波形参数，对所述回波信号进行距离维-多普勒维计算，得到探测结果。
在步骤S902中，所述基于所述波形参数，对所述回波信号进行距离维-多普勒维计算，得到探测结果，包括：
根据所述循环图案和所述发射天线类型对所述回波信号进行解析，提取所述回波信号的距离维信息和多普勒维信息，根据所述距离维信息和所述多普勒维信息对所述回波信号进行立方体分类并确定所述回波信号的存储地址，根据所述立方体分类结果和存储地址将各类立方体分别存储到存储器中。
根据所述立方体分类结果分别对各类立方体进行多普勒维FFT处理。
可选地，所述发射天线类型根据以下任意一种确定：
啾啾信号长度；
波形形状；
相同发射天线和相同啾啾信号长度下多普勒维的速度；
相同发射天线和相同啾啾信号长度下多普勒维的精度；
相同发射天线和相同啾啾信号长度下多普勒维的功能。
其中，相同类别立方体的距离-多普勒(RD)谱图大小相同。
可选地，所述确定回波信号的存储地址，具体包括根据以下方法对所述回波信号中的每个啾啾信号分别进行处理：
根据所述发射天线类型和循环图案确定所述回波信号中当前处理的啾啾信号所属的发射天线类型；
根据所述当前处理的啾啾信号所属的发射天线类型查询对应的啾啾信号长度；
根据所述啾啾信号长度输出算法参数标识；
根据所述算法参数标识确定存储地址的计算参数；
根据预设算法和所述计算参数计算所述当前处理的啾啾信号的存储地址。
可选地，所述根据所述立方体分类结果和存储地址将各类立方体分别存储到存储器中，包括：
根据所述立方体分类结果和存储地址将所述回波信号按照发射天线信息、发射天线类型信息、距离维信息和多普勒维信息的存储格式存储到存储器中。
可选地，所述生成可配置的波形参数，包括：
根据雷达探测性能确定并生成的可配置的波形参数，所述波形参数用于表示在一个帧内发射的探测信号的波形参数或用于表示在一个子帧内发射的探测信号的波形参数。
可选地，所述方法还包括：
获取所述波形参数中所包含的第二子帧对应的子帧级波形参数；
根据所述第二子帧对应的子帧级波形参数对所述在第二子帧上发射的探测信号对应的回波信号进行处理。
具体的波形识别、分类和处理方法可以参见图2及相关内容的描述，此处不再赘述。
请参照图10，为本申请实施例提供的一种波形处理的装置的架构示意图；可包括：
处理单元1000，用于生成可配置的波形参数，并根据所述波形参数配置与所述雷达信号处理单元相耦合的射频单元的发射参数，以使得所述射频单元基于所述发射参数发射探测信号；
收发单元2000，用于从所述射频单元接收所述探测信号的回波信号；
所述处理单元1000还用于基于所述波形参数，对所述回波信号进行距离维-多普勒维计算，得到探测结果。
可选地，所述波形参数包括发射所述探测信号的发射天线类型和循环图案，所述发射天线类型用于表示一个啾啾信号长度内发射天线发射的波形，所述循环图案用于表示至少一个发射天线类型的循环。
可选地，所述处理单元1000具体用于：
根据所述循环图案和所述发射天线类型对所述回波信号进行解析，提取所述回波信号的距离维信息和多普勒维信息，根据所述距离维信息和所述多普勒维信息对所述回波信号进行立方体分类并确定所述回波信号的存储地址，根据所述立方体分类结果和存储地址将各类立方体分别存储到存储器中，根据所述立方体分类结果分别对各类立方体进行多普勒维FFT处理。
可选地，所述发射天线类型根据以下任意一种确定：
啾啾信号长度；
波形形状；
相同发射天线和相同啾啾信号长度下多普勒维的速度；
相同发射天线和相同啾啾信号长度下多普勒维的精度；
相同发射天线和相同啾啾信号长度下多普勒维的功能。
可选地，相同类别立方体的距离-多普勒谱图大小相同。
可选地，所述处理单元1000确定所述回波信号的存储地址，具体用于根据以下方法对所述回波信号中的每个啾啾信号分别进行处理：
根据所述发射天线类型和循环图案确定所述回波信号中当前处理的啾啾信号所属的发射天线类型；
根据所述当前处理的啾啾信号所属的发射天线类型查询对应的啾啾信号长度；
根据所述啾啾信号长度输出算法参数标识；
根据所述算法参数标识确定存储地址的计算参数；
根据预设算法和所述计算参数计算所述当前处理的啾啾信号的存储地址。
可选地，所述处理单元1000具体用于：根据所述立方体分类结果和存储地址将所述回波信号按照发射天线信息、发射天线类型信息、距离维信息和多普勒维信息的存储格式存储到存储器中。
可选地，所述处理单元1000还用于根据雷达探测性能确定并生成的可配置的波形参数，所述波形参数用于表示在一个帧内发射的探测信号的波形参数或用于表示在一个子帧内发射的探测信号的波形参数。该波形处理的装置所涉及的与本申请实施例提供的技术方案相关的概念，解释和详细说明及其他步骤请参见前述方法或其他实施例中关于RSPU的内容的描述，此处不做赘述。
本领域技术人员可以理解，为了便于说明，图2中仅示出了一个存储器和中央处理器。在实际的场景中，可以存在多个处理器和存储器。存储器也可以称为存储介质或者存储设备等，本申请实施例对此不做限制。
该存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据。存储器的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。
在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。
根据本申请实施例提供的RSPU、方法和装置，本申请实施例还提供一种毫米波雷达，其包括前述的RSPU100和射频单元200等。具体可以参见图1所示，毫米波雷达包括RSPU100以及射频单元200，RSPU100的主要功能和作用可以参见图2所示实施例的描述，射频单元200主要用于接收RSPU100中的中央处理器10发送的波形参数，根据所述波形参数发射波形信号；接收回波信号，将所述回波信号中包含的待处理波形发送给所述RSPU100进行处理。
在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各种说明性逻辑块(illustrative logical block，简称ILB)和步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、 数字用户线)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘)等。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (19)

  1. 一种应用于毫米波雷达的雷达信号处理单元，其特征在于，包括：
    处理电路，用于生成可配置的波形参数，并根据所述波形参数配置与所述雷达信号处理单元相耦合的射频单元的发射参数，以使得所述射频单元基于所述发射参数发射探测信号；
    数字信号处理器，用于获取所述波形参数，并发送给硬件加速电路；
    所述硬件加速电路，用于从所述射频单元接收所述探测信号的回波信号，并基于所述波形参数，对所述回波信号进行距离维-多普勒维计算，得到探测结果。
  2. 根据权利要求1所述的雷达信号处理单元，其特征在于，所述波形参数包括发射所述探测信号的发射天线类型和循环图案，所述发射天线类型用于表示一个啾啾信号长度内发射天线发射的波形，所述循环图案用于表示至少一个发射天线类型的循环。
  3. 根据权利要求2所述的雷达信号处理单元，其特征在于，所述硬件加速电路包括距离维傅里叶变换FFT模块；
    所述距离维FFT模块，用于根据所述循环图案和所述发射天线类型对所述回波信号进行解析，提取所述回波信号的距离维信息和多普勒维信息，根据所述距离维信息和所述多普勒维信息对所述回波信号进行立方体分类并确定所述回波信号的存储地址，根据所述立方体分类结果和存储地址将各类立方体分别存储到存储器中，将所述立方体分类结果和存储地址发送给所述数字信号处理器。
  4. 根据权利要求3所述的雷达信号处理单元，其特征在于，所述雷达信号处理单元还包括多普勒维FFT模块，所述数字信号处理器还用于接收所述距离维FFT模块发送的所述立方体分类结果和存储地址，根据所述立方体分类结果调用所述多普勒FFT模块分别对各类立方体进行多普勒维FFT处理。
  5. 根据权利要求2所述的雷达信号处理单元，其特征在于，所述发射天线类型根据以下任意一种确定：
    啾啾信号长度；
    波形形状；
    相同发射天线和相同啾啾信号长度下多普勒维的速度；
    相同发射天线和相同啾啾信号长度下多普勒维的精度；
    相同发射天线和相同啾啾信号长度下多普勒维的功能。
  6. 根据权利要求3所述的雷达信号处理单元，其特征在于，相同类别立方体的距离-多普勒谱图大小相同。
  7. 根据权利要求3所述的雷达信号处理单元，其特征在于，所述距离维FFT模块在确定回波信号的存储地址时具体用于根据以下方法对所述回波信号中的每个啾啾信号分别进行处理：
    根据所述发射天线类型和循环图案确定所述回波信号中当前处理的啾啾信号所属的发射天线类型；
    根据所述当前处理的啾啾信号所属的发射天线类型查询对应的啾啾信号长度；
    根据所述啾啾信号长度输出算法参数标识；
    根据所述算法参数标识确定存储地址的计算参数；
    根据预设算法和所述计算参数计算所述当前处理的啾啾信号的存储地址。
  8. 根据权利要求3所述的雷达信号处理单元，其特征在于，所述距离维FFT模块具体用于将所述回波信号按照发射天线信息、发射天线类型信息、距离维信息和多普勒维信息的存储格式存储到存储器中。
  9. 根据权利要求1-8任一项所述的雷达信号处理单元，其特征在于，所述处理电路生成可配置的波形参数，具体包括：根据雷达探测性能确定并生成可配置的波形参数，所述波形参数用于表示在一个帧内发射的探测信号的波形参数或用于表示在一个子帧内发射的探测信号的波形参数。
  10. 一种应用于毫米波雷达的波形处理的方法，其特征在于，包括：
    生成可配置的波形参数，并根据所述波形参数配置与所述雷达信号处理单元相耦合的射频单元的发射参数，以使得所述射频单元基于所述发射参数发射探测信号；
    从所述射频单元接收所述探测信号的回波信号，并基于所述波形参数，对所述回波信号进行距离维-多普勒维计算，得到探测结果。
  11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述波形参数包括发射所述探测信号的发射天线类型和循环图案，所述发射天线类型用于表示一个啾啾信号长度内发射天线发射的波形，所述循环图案用于表示至少一个发射天线类型的循环。
  12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述基于所述波形参数，对所述回波信号进行距离维-多普勒维计算，得到探测结果，包括：
    根据所述循环图案和所述发射天线类型对所述回波信号进行解析，提取所述回波信号的距离维信息和多普勒维信息，根据所述距离维信息和所述多普勒维信息对所述回波信号进行立方体分类并确定所述回波信号的存储地址，根据所述立方体分类结果和存储地址将各类立方体分别存储到存储器中，根据所述立方体分类结果分别对各类立方体进行多普勒维FFT处理。
  13. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述发射天线类型根据以下任意一种确定：
    啾啾信号长度；
    波形形状；
    相同发射天线和相同啾啾信号长度下多普勒维的速度；
    相同发射天线和相同啾啾信号长度下多普勒维的精度；
    相同发射天线和相同啾啾信号长度下多普勒维的功能。
  14. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，相同类别立方体的距离-多普勒谱图大小相同。
  15. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述确定回波信号的存储地址，具体包括根据以下方法对所述回波信号中的每个啾啾信号分别进行处理：
    根据所述发射天线类型和循环图案确定所述回波信号中当前处理的啾啾信号所属的发射天线类型；
    根据所述当前处理的啾啾信号所属的发射天线类型查询对应的啾啾信号长度；
    根据所述啾啾信号长度输出算法参数标识；
    根据所述算法参数标识确定存储地址的计算参数；
    根据预设算法和所述计算参数计算所述当前处理的啾啾信号的存储地址。
  16. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述根据所述立方体分类结果和存储地址将各类立方体分别存储到存储器中，包括：
    根据所述立方体分类结果和存储地址将所述回波信号按照发射天线信息、发射天线类型信息、距离维信息和多普勒维信息的存储格式存储到存储器中。
  17. 根据权利要求10-16任一项所述的方法，其特征在于，所述生成可配置的波形参数，包括：
    根据雷达探测性能确定并生成的可配置的波形参数，所述波形参数用于表示在一个帧内发射的探测信号的波形参数或用于表示在一个子帧内发射的探测信号的波形参数。
  18. 一种毫米波雷达，其特征在于，包括：
    如权利要求1-9任一项所述的雷达信号处理单元；以及
    与所述雷达信号处理单元相耦合的射频单元，用于基于所述雷达信号处理单元配置的发射参数发射探测信号；接收所述探测信号的回波信号，将所述回波信号发送给所述雷达信号处理单元进行距离维-多普勒维计算，得到探测结果。
  19. 一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括：
    所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，实现如权利要求10-17任一项所述的方法。
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