DE102016115040A1

DE102016115040A1 - Verfahren und Einrichtung zum Verarbeiten von Radarsignalen

Info

Publication number: DE102016115040A1
Application number: DE102016115040.1A
Authority: DE
Inventors: Romain Ygnace; André Roger
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2016-08-12
Filing date: 2016-08-12
Publication date: 2018-02-15
Also published as: US20180045810A1

Abstract

Ein Verfahren zum Verarbeiten von Radarsignalen in einer Verarbeitungsstufe wird vorgeschlagen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: (I) Bestimmen von FFT-Ergebnissen mit einer ersten Genauigkeit und (ii) Speichern einer ersten Gruppe der FFT-Ergebnisse mit einer zweiten Genauigkeit, wobei die zweite Genauigkeit niedriger als die erste Genauigkeit ist. Außerdem werden dementsprechend eine Einrichtung und ein Computerprogramm bereitgestellt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen Radaranwendungen, insbesondere eine effiziente Weise zum Verarbeiten von Radarsignalen, die durch mindestens einen Radarsensor, z.B. über mindestens eine Antenne, erhalten werden. In dieser Hinsicht betrifft das Verarbeiten von Radarsignalen insbesondere Radarsignale, die durch einen Sensor oder eine Antenne empfangen werden.
Einige Radarvarianten werden in Autos für verschiedene Anwendungen verwendet. Zum Beispiel kann Radar für Totwinkel-Detektion (Einparkhilfe, Fußgängerschutz, Querverkehr), Kollisionsmilderung, Spurwechselunterstützung und adaptive Geschwindigkeitsregelung verwendet werden. Zahlreiche Anwendungsfallszenarien für Radargeräte können in verschiedene Richtungen (z.B. Rückseite, Seite, Vorderseite), variierende Winkel (z.B. Azimut-Richtungswinkel) und/oder verschiedene Abstände (kurz-, mittel- oder langreichweitig) ausgerichtet sein. Eine adaptive Geschwindigkeitsregelung kann zum Beispiel einen ±18 Grad betragenden Azimut-Richtungswinkel verwenden, wobei das Radarsignal von der Vorderseite des Autos emittiert wird, was eine Detektionsreichweite von bis zu mehreren hundert Metern ermöglicht.
Eine Radarquelle emittiert ein Signal und ein Sensor detektiert ein zurückgekehrtes Signal. Eine Frequenzverschiebung zwischen dem emittierten Signal und dem detektierten Signal (basierend auf z.B. einem sich bewegenden Auto, das das Radarsignal emittiert) kann dazu verwendet werden, Informationen zu erhalten, die auf der Reflexion des emittierten Signals basieren. Eine Frontend-Verarbeitung des durch den Sensor erhaltenen Signals kann eine schnelle Fourier-Transformation (FFT) umfassen, die ein Signalspektrum ergeben kann, d.h. ein über die Frequenz verteiltes Signal. Die Amplitude des Signals kann eine Stärke eines Echos anzeigen, wobei eine Spitze ein Ziel repräsentieren kann, das detektiert werden soll, und kann für eine weitere Verarbeitung verwendet werden, beispielsweise zum Anpassen der Geschwindigkeit des Autos basierend auf einem anderen, voraus fahrenden Auto.
KURZDARSTELLUNG
Eine erste Ausführungsform betrifft ein Verfahren zum Verarbeiten von Radarsignalen in einer Verarbeitungsstufe, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

– Bestimmen von FFT-Ergebnissen mit einer ersten Genauigkeit,
– Speichern einer ersten Gruppe der FFT-Ergebnisse mit einer zweiten Genauigkeit, wobei die zweite Genauigkeit niedriger als die erste Genauigkeit ist.

Eine zweite Ausführungsform betrifft eine Einrichtung zum Verarbeiten von Radarsignalen, die eine FFT-Verarbeitungseinheit und einen Speicher umfasst, wobei die FFT-Verarbeitungseinheit ausgelegt ist zum

– Bestimmen von FFT-Ergebnissen mit einer ersten Genauigkeit;
– Speichern einer ersten Gruppe der FFT-Ergebnisse mit einer zweiten Genauigkeit im Speicher, wobei die zweite Genauigkeit niedriger als die erste Genauigkeit ist.

Eine dritte Ausführungsform richtet sich auf ein Computerprogrammprodukt, das direkt in einen Speicher einer digitalen Verarbeitungseinrichtung ladbar ist, das Softwarecodeteile zum Durchführen der Schritte des vorliegend beschriebenen Verfahrens umfasst.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen dargestellt und veranschaulicht. Die Zeichnungen dienen dazu, das Grundprinzip zu veranschaulichen, so dass nur für das Verständnis der Grundprinzipien notwendige Aspekte veranschaulicht werden. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu. In den Zeichnungen bezeichnen die gleichen Bezugszeichen ähnliche Merkmale.
1 stellt ein schematisches Diagramm dar, das ein beispielhaftes Radarsystem umfasst, das Radarsignale emittiert und zurückgekehrte Radarsignale empfängt, wobei das Radarsystem eine Entfernung, eine Geschwindigkeit und einen Azimutwinkel bestimmt;
2 stellt eine beispielhafte Verarbeitungsstufe dar, die einen DMA-Eingang und einen DMA-Ausgang zum Zugreifen (Lesen/Schreiben) auf einen Speicher umfasst;
3 stellt eine beispielhafte Anordnung eines FFT-Verarbeitungswegs dar, der einen Analog-Digital-Wandler, zwei FFT-Verarbeitungseinheiten und zwei Speicher umfasst, wobei die FFT-Verarbeitungsstufen eine Entfernungsinformation und eine Geschwindigkeitsinformation bereitstellen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
In einer Radar-Verarbeitungsumgebung emittiert eine Radarquelle ein Signal und ein Sensor detektiert ein zurückgekehrtes Signal. Das zurückgekehrte Signal kann in einem Zeitbereich durch mindestens eine Antenne erfasst werden, insbesondere durch mehrere Antennen. Das zurückgekehrte Signal kann dann durch ein Durchführen einer schnellen Fourier-Transformation (FFT) in den Frequenzbereich umgewandelt werden, was ein Signalspektrum ergeben kann, d.h. ein über die Frequenz verteiltes Signal. Frequenzspitzen können dafür verwendet werden, potentielle Ziele, z.B. entlang einer Bewegungsrichtung eines Fahrzeugs, zu bestimmen.
Eine diskrete Fourier-Transformation (DFT) kann in Computern mittels numerischen Algorithmen oder dedizierter Hardware implementiert sein. Eine derartige Implementation kann FFT-Algorithmen einsetzen. Somit können die Begriffe „FFT“ und „DFT“ austauschbar verwendet werden.
Eine konstante Falschalarmzurückweisung (CFAR), die auch als konstante Falschalarmrate bezeichnet wird, ist insbesondere als ein Schwellenverfahren zur FFT-Ergebnisanalyse bekannt, die auf einer Signalleistung basieren kann. CFAR ermöglicht ein Anpassen einer Schwelle, um zu entschieden, ob das FFT-Signal ein potentielles Ziel anzeigt. CFAR berücksichtigt insbesondere Hintergrundrauschen, Störflecken und Interferenzen. Mehrere CFAR-Algorithmen sind bekannt. Für Einzelheiten wird auf http://en.wikipedia.org/wiki/Constant_false_alarm_rate verwiesen.
1 stellt ein schematisches Diagramm dar, das ein beispielhaftes Radarsystem 101 umfasst, das Radarsignale 102 emittiert und zurückgekehrte Radarsignale 103 empfängt. Das Radarsystem 101 bestimmt basierend auf den zurückgekehrten Radarsignalen 103 eine Entfernung 104, eine Geschwindigkeit 105 und einen Azimutwinkel 106.
Durch das Verwenden mehrerer Empfangsantennen kann eine Phasendifferenz des empfangenen zurückgekehrten Radarsignals 103 verwendet werden, um den Azimutwinkel 106 über eine Drittstufen-FFT zu bestimmen. Eine Erststufen-FFT, die auf den empfangenen zurückgekehrten (z.B. reflektierten emittierten) Radarsignalen 103 basiert, wird verwendet, um die Entfernung 104 zu bestimmen, eine Zweitstufen-FFT, die auf der Entfernung 104 basiert, wird verwendet, um die Geschwindigkeit 105 zu bestimmen, und die Drittstufen-FFT, die auf der Geschwindigkeit 105 basiert, wird verwendet, um den Azimutwinkel 106 zu bestimmen.
In einem beispielhaften Szenario können die emittierten Radarsignale 102 von zwei Sendeantennen zu einem beispielhaften Objekt hin ausgehen. Die Signale 102 werden am Objekt reflektiert und kommen an mehreren (z.B. vier) Empfangsantennen, in Abhängigkeit vom Azimutwinkel, unter verschiedenen Phasenpositionen an. Somit werden die Abstände zwischen dem Einzelobjekt, den Sendeantennen und den Empfangsantennen möglicherweise als unterschiedlich angenommen.
FFT-Verarbeitungseinheiten (auch als FFT-Beschleuniger bezeichnet) sind in Kraftfahrzeuganwendungsfällen weit verbreitet. Sie werden zum Detektieren von Objekten vor oder hinter einem Auto verwendet. Aufgrund eines erhöhten Bedarfs für (semi-)autonomes Fahren besteht eine erhebliche Tendenz, Autos mit Radarsystemen auszustatten. Die Radarsysteme benötigen eine wesentliche Menge an Verarbeitungsleistung. Eine höhere Effizienz zum Verarbeiten von Radardaten kann effektivere Radarsysteme und/oder kostengünstigere Hardware zur Folge haben, was weniger Platz und/oder Energie benötigen kann.
Eine FFT-Verarbeitungseinheit kann verschiedene Datenformate verwenden, z.B.:

– ein Festkomma-Datenformat mit 16 Bit oder 32 Bit, wobei das letztgenannte für Zwecke mit höherer Genauigkeit verwendet wird;
– ein Gleitkomma-Datenformat mit 16 Bit oder 32 Bit.

Vorliegend dargelegte Beispiele sind insbesondere auf eine Architektur ausgerichtet, die mit einer verringerten Anzahl von Verarbeitungsressourcen zurechtkommt oder – wenn ihr die gleichen Verarbeitungsressourcen zur Verfügung stehen – eine erhöhte Leistung ermöglicht.
Eine beispielhafte Aufgabe von Radaranwendungen, insbesondere Kraftfahrzeug-Radaranwendungen, besteht darin, Daten zu verarbeiten, vorläufige Daten zu speichern und Datenergebnisse zu speichern. In beispielhaften Szenarios kann ein internes Verarbeitungssystem ein bestehendes Bussystem mit einer begrenzten Bandbreite und einen Prozessor (CPU) mit begrenztem Verarbeitungsvermögen nutzen. Eine Erhöhung der Effizienz eines Radarverarbeitungsansatzes führt zu einem erheblichen Vorteil hinsichtlich der Gesamtleistung eines derartigen Systems.
Durch die Einführung von komplexeren FFT-Algorithmen und dadurch, dass mehrere FFT-Stufen nacheinander verarbeitet werden, können bestehende Lösungen entweder auf ein Datenformat mit niedriger Genauigkeit begrenzt sein oder würde mehr Verarbeitungsleistung benötigt werden, was im Gegenzug den Gesamtenergieverbrauch und die Kosten des Radarsystems erhöhen würde.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine FFT-Verarbeitungseinheit bereitgestellt, die interne Berechnungen durchführen kann, die ein Gleitkomma-Datenformat mit 32 Bit nutzen. Die FFT-Verarbeitungseinheit stellt die Flexibilität bereit, zwischen 32-Bit-Gleitkomma und 16-Bit-Gleitkomma als Eingangsvariablen und/oder Ausgangsvariablen auszuwählen.
Es wird angemerkt, dass 16-Bit- und 32-Bit-Gleitkomma beispielhafte Genauigkeiten sind. Allgemein kann der FFT-Beschleuniger zum Verarbeiten von Daten mit einer ersten Genauigkeit ausgelegt sein und zur gleichen Zeit kann er mit Eingangsdaten mit dieser ersten Genauigkeit oder mit einer zweiten Genauigkeit versorgt werden. Die Ausgangsdaten des FFT-Beschleunigers können mit der ersten oder mit einer dritten Genauigkeit bereitgestellt werden. Die zweite Genauigkeit und die dritte Genauigkeit können im Vergleich zur ersten Genauigkeit jeweils eine niedrigere Genauigkeit sein. Die zweite Genauigkeit und die dritte Genauigkeit können identisch sein oder können sich voneinander unterscheiden.
Es ist auch eine Option, dass die FFT-Verarbeitungseinheit in der Lage ist, Datenformate mit mehr als zwei oder mehr als drei Genauigkeiten zu bearbeiten.
Die FFT-Verarbeitungseinheit bearbeitet eine interne Berechnung mit der hohen Genauigkeit (der ersten Genauigkeit im obigen Beispiel). Dies ermöglicht, dass die volle Genauigkeit (falls benötigt) zur Verfügung gestellt wird, und verringert das Risiko, die Genauigkeit innerhalb von Signalverarbeitungsschleifen, z.B. FFT-Stufen, zu verlieren. Hohe Genauigkeit kann sich insbesondere auf zwei Aspekte beziehen: eine absolute Genauigkeit (eine ein Signal repräsentierende Anzahl von Bits betreffend) oder einen Dynamikbereich des Signals. Ein Signal mit 16-Bit-Eingängen weist eine bessere Ausgangs Genauigkeit auf, nachdem es durch eine FFT, die eine 32-Bit-Genauigkeit verwendet, verarbeitet worden ist, da der zugelassene Dynamikbereich erheblich höher ist.
Zusätzlich dazu liefert der Ansatz eine hohe Flexibilität hinsichtlich Vorverarbeitungs- und Nachbearbeitungsfähigkeiten: Beispielsweise kann eine reduzierte Genauigkeit von 16-Bit-Gleitkomma als das Eingangs- und Ausgangsdatenformat verwendet werden. Dies führt zu einer erheblichen Speicherverringerung (nur die Hälfte der Speichergröße wird benötigt, wenn 16-Bit- anstelle von 32-Bit-Gleitkomma verwendet wird). Zusätzlich dazu wird auch die Bandbreite auf dem Bussystem verringert, was ferner zu einem geringeren Stromverbrauch und somit zu einer höheren Energieeffizienz führt.
2 stellt eine beispielhafte Verarbeitungsstufe 202 dar (die eine FFT-Verarbeitungseinheit sein oder umfassen kann, die auch als FFT-Beschleuniger oder FFT-Einrichtung bezeichnet wird). Die Verarbeitungsstufe 202 kann einen DMA-Eingang 203 (DMA: Speicherdirektzugriff) und einen DMA-Ausgang 204 zum Zugreifen (Lesen/Schreiben) auf einen Speicher 201, der ein Radarspeicher sein kann, umfassen.
Die Verarbeitungsstufe 202 kann eine Dekomprimierungsfunktionalität über den DMA-Eingang 203 und eine Komprimierungsfunktionalität über den DMA-Ausgang 204 bereitstellen.
Die Dekomprimierungsfunktionalität kann ein Eingangsdatenformat in ein Verarbeitungsdatenformat umwandeln, wobei das Eingangs- oder das Verarbeitungsdatenformat ein Festkomma- oder ein Gleitkomma-Datenformat sein kann. Das Eingangsdatenformat besitzt eine niedrigere Genauigkeit im Vergleich zum Verarbeitungsdatenformat.
Die folgenden Anpassungen oder Umwandlungen können zum Beispiel durch die Dekomprimierung zutreffen: ein Festkomma-Datenformat mit 16 Bit zu einem Festkomma-Datenformat mit 32 Bit oder ein Gleitkomma-Datenformat mit 8 Bit zu einem Festkomma-Datenformat mit 16 Bit.
Dementsprechend kann die Komprimierungsfunktionalität eine niedrigere Genauigkeit im Vergleich zu der tatsächlichen Genauigkeit, die durch die Verarbeitungsstufe verwendet wird, erzeugen, d.h. ein Ausgangsdatenformat kann eine reduzierte Genauigkeit im Vergleich zum Verarbeitungsdatenformat aufweisen.
Das Verarbeitungsdatenformat kann zum Beispiel Gleitkomma-32-Bit sein, wohingegen das Eingangsdatenformat Gleitkomma(oder Festkomma)-16-Bit sein kann und das Ausgangsdatenformat Gleitkomma(oder Festkomma)-16-Bit sein kann.
Daten werden vom Speicher 201 über den DMA-Eingang 203 gelesen. Die Verarbeitungsstufe 202 verwendet die Daten, um Operationen effizient durchzuführen. Die Verarbeitungsstufe 202 kann dafür ausgelegt sein, eine lineare Verarbeitung bei einer Anzahl von Daten durchzuführen. Die Verarbeitungsstufe 202 kann zum Beispiel eine FFT-Verarbeitungsstufe sein, die FFT-Ergebnisse für eine Anzahl von 256, 512 oder 1024 Abtastwerten liefert.
Es sei angemerkt, dass die Verarbeitungsstufe 202 eine beliebige der Folgenden sein kann: eine erste FFT-Verarbeitungsstufe, eine zweite FFT-Verarbeitungsstufe, eine dritte FFT-Verarbeitungsstufe, eine vierte FFT-Verarbeitungsstufe, eine Fensterungsstufe, eine Strahlformungsstufe, eine Verarbeitungsstufe, die eine kohärente Integration bereitstellt, eine Verarbeitungsstufe, die eine nicht kohärente Integration bereitstellt, eine Verarbeitungsstufe, die lokale Maximumsuchen durchführt, oder eine Verarbeitungsstufe, die Statistik bereitstellt.
Es wird ferner angemerkt, dass mindestens ein Eingangspuffer 205 zwischen dem Speicher 201 und dem DMA-Eingang 203 bereitgestellt sein kann und mindestens ein Ausgangspuffer 206 zwischen dem DMA-Ausgang 204 und dem Speicher 201 bereitgestellt sein kann. Als eine Option kann der Eingangspuffer 205 Teil des DMA-Eingangs 203 oder der Verarbeitungsstufe 202 sein. Dementsprechend kann der Ausgangspuffer 206 Teil des DMA-Ausgangs 204 oder der Verarbeitungsstufe 202 sein. Der Eingangspuffer 205 und/oder der Ausgangspuffer 206 kann bzw. können auch als ein separater Speicher/separate Speicher bereitgestellt sein.
Die in der Verarbeitungsstufe 202 berechneten Ergebnisse können in einem beliebigem Speicher gespeichert werden. Es kann insbesondere eine Option sein, die Ergebnisse an dem Ort im Speicher 201 zu speichern, von dem die zu diesen Ergebnissen zu verarbeitenden Daten gelesen wurden. In diesem Fall kann mindestens ein Ausgangspuffer 206 bereitgestellt sein, der von der Verarbeitungsstufe 202 gefüllt wird. Der DMA-Ausgang 204 kann somit die Daten vom Ausgangspuffer 206 zurück in den Speicher 201 schreiben.
Es wird angemerkt, dass sowohl der DMA-Eingang 202 als auch der DMA-Ausgang 204 kombiniert werden können, wodurch eine kombinierte DMA(Eingangs- und Ausgangs-)Funktionalität bereitgestellt wird.
Es wird ferner angemerkt, dass die Ausgabe der Verarbeitungsstufe 202 an denselben Ort (dieselben Adressen) des Speichers 201, von dem die jeweilige Eingabe gelesen wurde, geschrieben werden kann. Dies kann für Radaranwendungen, bei denen z.B. Rohdaten nur erforderlich sind, um Erststufen-FFT-Daten zu berechnen (woraufhin die Rohdaten nie wieder verwendet würden), effizient sein: somit werden die Erststufen-FFT-Daten über die Rohdaten geschrieben. Dies kann entsprechend auf Höher-Stufen-FFT-Berechnungen anwendbar sein. Es ist ebenfalls eine Option, die Daten im Speicher 201 nicht zu überschreiben, insbesondere die von der Verarbeitungsstufe 202 berechneten Ergebnisse in andere Adressen des Speichers 201 zu schreiben.
Es wird somit angemerkt, dass die FFT-Verarbeitungseinheit die Verarbeitungsstufe 202 mit dem DMA-Eingang bzw. -Ausgang 203, 204 und optional die Puffer 205, 206 umfassen kann.
3 stellt eine beispielhafte Anordnung dar, die einen Analog-Digital-Wandler ADC 305 umfasst, der mit den Antennen 301 bis 304 verbunden ist. Die Antennen 301 bis 304 empfangen Reflexionen eines emittierten Radarsignals. Diese Reflexionen werden über den ADC 305 abgetastet und als 16-Bit-Werte zu einer FFT-Verarbeitungseinheit 306 übermittelt.
Die FFT-Verarbeitungseinheit 306 verarbeitet diese abgetasteten Signale und bestimmt eine Entfernungsinformation 314. FFT-Ergebnisse (Erststufen-FFT-Ergebnisse) 310 werden in einem Speicher 307 gespeichert. Die FFT-Ergebnisse 310 können eine Auflösung (auch als Genauigkeit bezeichnet) von 16 Bit aufweisen. Zusätzlich dazu kann die FFT-Verarbeitungseinheit 306 Spitzen 311 (16-Bit- oder 32-Bit-Werte) bestimmen, die im Speicher 307 gespeichert werden. Derartige Spitzen können das Ergebnis von Schwellenoperationen (z.B. CFAR) sein, die durch die FFT-Verarbeitungseinheit 306 durchgeführt werden, um relevantere Entfernungsinformationen, die Objekte bei bestimmten Abständen anzeigen, zu bestimmen. Die Spitzen 311 können mit einer höheren Genauigkeit im Vergleich zu den FFT-Ergebnissen 310 gespeichert werden.
In einer Nächste-Stufe-FFT werden die Ergebnisse dieser FFT weiter verarbeitet, was dann mit einer höheren Genauigkeit für derartige Objekte, die schon Spitzen in den Entfernungsinformationen zeigten, ausgeführt werden kann. Wenn die nächste FFT-Stufe die Geschwindigkeit derartiger Objekte bestimmt, ist es vorteilhaft, eine höhere Genauigkeit zur Verfügung zu haben, so dass auch bessere Ergebnisse hinsichtlich der Geschwindigkeitsinformation und potentiell hinsichtlich eines Azimutwinkels in einer anschließenden Drittstufen-FFT bereitgestellt werden können.
Eine FFT-Verarbeitungseinheit 308 liest Daten 312 aus dem Speicher 307 und führt eine Zweitstufen-FFT durch, um eine Geschwindigkeitsinformation 315 zu bestimmen. Die Daten 312 können die durch die vorherige FFT-Verarbeitungseinheit 306 bereitgestellten Ergebnisse, d.h. die FFT-Ergebnisse 310 und die Spitzen 311, umfassen. Die FFT-Verarbeitungseinheit 308 kann Werte mit 16 Bit und/oder Werte mit 32 Bit, wie vom Speicher 307 gelesen oder vom Speicher 307 dekomprimiert, verarbeiten. Die FFT-Verarbeitungseinheit 308 kann eine Schwellen- oder Filterungsfähigkeit umfassen, um FFT-Ergebnisse 313 an einen Speicher 309 bereitzustellen.
3 stellt beispielhaft zwei FFT-Stufen dar, die die FFT-Verarbeitungseinheit 306 und die FFT-Verarbeitungseinheit 308 umfassen. Es wird angemerkt, dass diese FFT-Verarbeitungseinheiten 306 und 308 durch eine einzelne physische FFT-Verarbeitungseinheit, die zweimal verwendet wird, umgesetzt werden können. Außerdem können der Speicher 307 und der Speicher 309 derselbe physische Speicher sein. Daher führt die FFT-Verarbeitungseinheit die Erststufen-FFT durch, die die Entfernungsinformationen 314 bestimmt, und speichert Werte, z.B. mit einer anderen Genauigkeit, im Speicher. Dann kann dieselbe FFT-Verarbeitungseinheit die im Speicher gespeicherten Werte lesen, dekomprimiert optional diese Werte zu einer höheren Genauigkeit, führt die Zweitstufen-FFT durch, die die Geschwindigkeitsinformationen 315 bestimmt, und speichert Werte, z.B. mit einer anderen Genauigkeit, im selben Speicher.
Es wird ferner angemerkt, dass eine Drittstufen-FFT durch dieselbe FFT-Verarbeitungseinheit angewendet werden kann, um eine Azimutwinkelinformation basierend auf den zuvor im Speicher gespeicherten Werten zu bestimmen.
Gemäß einer beispielhaften Implementierung kann ein FFT-Datenweg, der die im Speicher gespeicherten und vom Speicher gelesenen Werte sowie die jeweilige FFT-Verarbeitungsstufe umfasst, bei einer Genauigkeit mit 32-Bit-Gleitkomma arbeiten. Die in 2 dargestellten Puffer 205, 206 können das gleiche Datenformat von 32-Bit-Gleitkomma verwenden. Die FFT-Verarbeitungsstufe 202 kann eine Datenumwandlung (optional: eine Dekomprimierung, wenn Daten vom Speicher 210 über den Eingangspuffer 205 gelesen werden; eine Komprimierung, wenn Daten über den Ausgangspuffer 206 in den Speicher 201 geschrieben werden) durchführen. Eine derartige Datenumwandlung kann mit einer einzelnen Variable oder mit einem Satz von Variablen durchgeführt werden. Eine Option besteht darin, einen breiten Bus als eine Speicherschnittstelle zu verwenden.
Es ist auch eine Option, dass im Speicher gespeicherte Werte durch eine beliebige Verarbeitungsentität umgewandelt werden.
Es ist eine Option, dass verschiedene Komprimierungs- und/oder Dekomprimierungsmechanismen verwendet werden können, z.B.

– Fest- oder Gleitkomma: 16-Bit-Eingang und 16-Bit-Ausgang;
– Fest- oder Gleitkomma: 32-Bit-Eingang und 16-Bit-Ausgang;
– Fest- oder Gleitkomma: 16-Bit-Eingang und 32-Bit-Ausgang;
– Fest- oder Gleitkomma: 32-Bit-Eingang und 32-Bit-Ausgang.

Die Umwandlung (Komprimierung oder Dekomprimierung) kann mittels Hardware und/oder Software erzielt werden.
Eine interne Operation der Verarbeitungsstufe kann z.B. 16-Bit- oder 32-Bit-Gleitkomma-Operationen unterstützen.
Daher ist es von Vorteil, dass die Verarbeitungsstufe in der Lage ist, interne Operationen mit einer Genauigkeit von 32-Bit-Gleitkomma bereitzustellen, wohingegen sie in der Lage ist, 16-Bit-Gleitkomma als Eingangswerte zu bearbeiten, und in der Lage ist, 16-Bit-Gleitkomma als Ausgangswerte zu liefern. Daher können Gleitkomma-Operationen auf eine flexible und speichereffiziente Weise verwendet werden. Dies trifft insbesondere zu, falls ein Clustering (Filterung, Schwellenbildung) durchgeführt wird, um Werte, die vorteilhaft mit einer höheren Genauigkeit gespeichert sind, für eine anschließende Verarbeitungsstufe zu identifizieren. Es ist insbesondere von Vorteil, (nur) diese Werte, die durch das Clustering identifiziert wurden, mit der höheren Genauigkeit zu speichern und andere Werte mit reduzierter Genauigkeit zu speichern.
Die vorliegend vorgeschlagenen Beispiele können insbesondere auf mindestens einer der folgenden Lösungen basieren. Insbesondere könnten Kombinationen der folgenden Merkmale benutzt werden, um ein gewünschtes Ergebnis zu erreichen. Die Merkmale des Verfahrens könnten mit einem oder mehreren beliebigen Merkmalen der Einrichtung, der Vorrichtung oder des Systems kombiniert werden oder umgekehrt.
Ein Verfahren zum Verarbeiten von Radarsignalen in einer Verarbeitungsstufe ist bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

Daher werden die FFT-Ergebnisse durch eine FFT-Verarbeitungseinheit bestimmt, die mit einem Gleitkomma-Datenformat, das eine erste Genauigkeit nutzt, arbeiten kann. Die FFT-Verarbeitungseinheit stellt eine Komprimierungsfunktionalität bereit, indem die erste Gruppe von FFT-Ergebnissen mit einer reduzierten Genauigkeit, z.B. Gleit- oder Festkomma, gespeichert wird.
Die Verarbeitungsfähigkeit mit z.B. Hoch Genauigkeit(z.B. 32-Bit)-Gleitkomma kann durch die FFT-Verarbeitungseinheit verwendet werden, wohingegen Daten zumindest teilweise mit einer reduzierten Genauigkeit gespeichert werden. Die FFT-Verarbeitungseinheit ist daher vollkommen flexibel, um mit Datenformaten mit reduzierter Genauigkeit zurechtzukommen.
Dieser Ansatz ermöglicht eine kostengünstige und energieeffiziente Verarbeitung von FFT-Ergebnissen.
Bei einer Ausführungsform umfassen die Radarsignale digitalisierte Daten, die durch mindestens eine Radarantenne empfangen werden, und Bestimmen der FFT-Ergebnisse mit einer ersten Genauigkeit basierend auf den empfangenen digitalisierten Daten.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren Folgendes:

– Speichern einer zweiten Gruppe der FFT-Ergebnisse mit der ersten Genauigkeit.

Bei einer Ausführungsform umfasst die zweite Gruppe von FFT-Ergebnissen FFT-Ergebnisse, die auf einer Schwellen- oder Filterungsoperation basieren.
Es ist insbesondere eine Option, dass nur die erste Gruppe von FFT-Ergebnissen mit der zweiten (reduzierten) Genauigkeit gespeichert wird und eine andere zweite Gruppe von FFT-Ergebnissen mit der ersten Genauigkeit oder mit einer Genauigkeit, die zwischen der zweiten und der ersten Genauigkeit liegt, gespeichert wird. Die zweite Gruppe von FFT-Ergebnissen kann das Ergebnis einer Filterungs-, CFAR- oder Schwellenoperation sein, die z.B. Objekte angibt, die einer weiteren Verarbeitung (z.B. in einer anschließenden FFT-Stufe) ausgesetzt werden.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren Folgendes:

– Lesen von Werten aus einem Speicher mit einer dritten Genauigkeit, wobei die dritte Genauigkeit niedriger als die erste oder gleich der ersten Genauigkeit ist,
– Bestimmen der FFT-Ergebnisse mit einer ersten Genauigkeit basierend auf den gelesenen Werten,
– Speichern der ersten Gruppe der FFT-Ergebnisse mit der zweiten Genauigkeit.

Es ist eine Option, dass die FFT-Verarbeitungseinheit Daten (Gleitkomma- oder Festkomma-Datenformat) mit einer dritten Genauigkeit erhält, die gleich der ersten Genauigkeit ist oder niedriger als die erste Genauigkeit ist. Diesbezüglich kann die FFT-Verarbeitungseinheit eine Dekomprimierungsfunktionalität bereitstellen.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren Folgendes:

– Anpassen der zweiten Genauigkeit basierend auf einer Stufe der FFT-Verarbeitung.

Daher kann die zweite Genauigkeit, d.h. der Komprimierungsgrad, in Abhängigkeit von der tatsächlichen FFT-Stufe (z.B. Erst-, Zweit- oder Drittstufen-FFT) angepasst werden. Eine Erststufen-FFT kann zum Beispiel einen anderen Komprimierungsgrad im Vergleich zu einer Zweitstufen-FFT benötigen.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren Folgendes:

– Anpassen der zweiten Genauigkeit basierend auf einer vordefinierten Bedingung.

Bei einer Ausführungsform umfasst die vordefinierte Bedingung mindestens eines der Folgenden:

– eine Wetterbedingung;
– eine Lichtbedingung;
– eine Bedingung basierend auf der Umgebung;
– eine Bedingung basierend auf dem Umfeld;
– einen Messzyklus.

Die zweite Genauigkeit, d.h. der Komprimierungsgrad, kann in Abhängigkeit von verschiedenen Bedingungen oder Parametern angepasst werden. Das Ergebnis des Erkennens von Objekten kann z.B. von den Wetter- oder Lichtbedingungen abhängen, die im Gegenzug zu einer Anpassung der genutzten zweiten Genauigkeit führen.
Bei einer Ausführungsform ist die erste Genauigkeit eine der Folgenden:

– ein Festkomma-Datenformat mit 16 Bit;
– ein Festkomma-Datenformat mit 32 Bit;
– ein Gleitkomma-Datenformat mit 16 Bit;
– ein Gleitkomma-Datenformat mit 32 Bit.

Bei einer Ausführungsform ist die zweite Genauigkeit eine der Folgenden:

– ein Festkomma-Datenformat mit 8 Bit;
– ein Festkomma-Datenformat mit 16 Bit;
– ein Gleitkomma-Datenformat mit 8 Bit;
– ein Gleitkomma-Datenformat mit 16 Bit.

Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner Folgendes:

– Durchführen einer Mehrstufen-FFT, wobei jede Stufe Folgendes umfasst: – Bestimmen von FFT-Ergebnissen mit einer ersten Genauigkeit, – Speichern einer ersten Gruppe der FFT-Ergebnisse mit einer zweiten Genauigkeit, wobei die zweite Genauigkeit niedriger als die erste Genauigkeit ist.

Es ist insbesondere eine Option, dass mehrere FFT-Stufen nacheinander durch eine FFT-Verarbeitungseinheit auf mindestens einem Speicher verarbeitet werden. Bei einem Beispiel können drei aufeinanderfolgende FFT-Stufen verwendet werden, um die Entfernung, die Geschwindigkeit und den Azimutwinkel eines Objekts, z.B. vor einem Auto oder hinter dem Auto, zu bestimmen.
Bei einer Ausführungsform sind die FFT-Ergebnisse Erststufen-FFT-Ergebnisse, Zweitstufen-FFT-Ergebnisse oder Drittstufen-FFT-Ergebnisse.
Bei einer Ausführungsform wird das Bestimmen von FFT-Ergebnissen mit einer ersten Genauigkeit durch eine einzelne Einrichtung, insbesondere einen einzelnen Chip, bereitgestellt.
Außerdem wird eine Einrichtung zum Verarbeiten von Radarsignalen vorgeschlagen, die eine FFT-Verarbeitungseinheit und einen Speicher umfasst, wobei die FFT-Verarbeitungseinheit ausgelegt ist zum

Bei einer Ausführungsform

– umfassen die Radarsignale digitalisierte Daten, die durch mindestens eine Radarantenne empfangen werden,
– ist die FFT-Verarbeitungseinheit zum Bestimmen der FFT-Ergebnisse mit einer ersten Genauigkeit basierend auf den empfangenen digitalisierten Daten ausgelegt.

Bei einer Ausführungsform ist die FFT-Verarbeitungseinheit zum Speichern einer zweiten Gruppe der FFT-Ergebnisse mit der ersten Genauigkeit ausgelegt.
Bei einer Ausführungsform umfasst die zweite Gruppe von FFT-Ergebnissen FFT-Ergebnisse, die auf einer Schwellen- oder Filterungsoperation basieren.
Bei einer Ausführungsform ist die FFT-Verarbeitungseinheit ausgelegt zum

Außerdem ist ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, das direkt in einen Speicher einer digitalen Verarbeitungseinrichtung ladbar ist, das Softwarecodeteile zum Durchführen der wie vorliegend beschriebenen Schritte des Verfahrens umfasst.
Zusätzlich dazu wird das oben dargelegte Problem durch ein computerlesbares Medium, z.B. eine Speicherung beliebiger Art, gelöst, das computerausführbare Anweisungen aufweist, die dazu ausgelegt sind, zu bewirken, dass ein Computersystem das wie vorliegend beschriebene Verfahren durchführt.
Bei einem oder mehreren Beispielen können die vorliegend beschriebenen Funktionen zumindest teilweise in Hardware implementiert sein, wie etwa als spezielle Hardwarekomponenten oder als ein Prozessor. Allgemeiner können die Techniken in Hardware, Prozessoren, Software, Firmware oder einer beliebigen Kombination dieser implementiert sein. Wenn in Software implementiert, können die Funktionen in einer oder mehreren Anweisungen oder Code auf einem computerlesbaren Medium gespeichert oder über ein solches übertragen sein und können von einer hardwarebasierten Verarbeitungseinheit ausgeführt werden. Computerlesbare Medien können computerlesbare Speichermedien beinhalten, die einem greifbaren Medium entsprechen, wie etwa Datenspeichermedien, oder Kommunikationsmedien einschließlich jeglichen Mediums, das ein Übertragen eines Computerprogramms von einer Stelle zu einer anderen, z.B. gemäß einem Kommunikationsprotokoll, ermöglicht. Auf diese Weise können computerlesbare Medien allgemein (1) greifbaren, computerlesbaren Speichermedien, die nicht flüchtig sind, oder (2) einem Kommunikationsmedium, wie etwa einem Signal oder einer Trägerwelle, entsprechen. Datenspeichermedien können beliebige verfügbaren Medien sein, auf die von einem oder mehreren Computern oder von einem oder mehreren Prozessoren zugegriffen werden kann, um Anweisungen, Code und/oder Datenstrukturen zur Implementierung der in dieser Offenbarung beschriebenen Techniken abzurufen. Ein Computerprogrammprodukt kann ein computerlesbares Medium beinhalten.
Auf beispielhaftem Wege und nicht durch Beschränkung können derartige computerlesbare Speichermedien RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM oder andere optische Plattenspeicher, magnetische Plattenspeicher oder andere magnetische Speichervorrichtungen, Flash-Speicher oder ein beliebiges anderes Medium, das zum Speichern von gewünschtem Programmcode in der Form von Anweisungen oder Datenstrukturen verwendet werden kann und auf das von einem Computer zugegriffen werden kann, umfassen. Ebenfalls ist jede Verbindung genau als ein computerlesbares Medium, d.h. als ein computerlesbares Übertragungsmedium, bezeichnet. Wenn zum Beispiel Anweisungen von einer Website, einem Server oder anderen entfernten Quellen unter Verwendung eines Koaxialkabels, Glasfaserkabels, einer verdrillten Doppelleitung, digitalen Teilnehmerleitungen (DSL) oder drahtlosen Technologien, wie etwa Infrarot, Funk und Mikrowellen, übertragen werden, dann sind das Koaxialkabel, Glasfaserkabel, die verdrillte Doppelleitung, DSL oder drahtlose Technologien, wie etwa Infrarot, Funk und Mikrowellen, in der Definition von Medium eingeschlossen. Es versteht sich allerdings, dass computerlesbare Speichermedien und Datenspeichermedien keine Verbindungen, Trägerwellen, Signale oder andere transiente Medien beinhalten, sondern stattdessen auf nicht transiente, greifbare Speichermedien abzielen. Disk und Disc beinhalten, so wie sie vorliegend verwendet werden, eine Compact Disc (CD), eine Laser Disc, eine optische Disc, eine Digital Versatile Disc (DVD), eine Floppy-Disk und eine Blu-ray Disc, wobei Disks Daten gewöhnlicherweise magnetisch reproduzieren, wohingegen Discs Daten optisch mit Lasern reproduzieren. Kombinationen des Obigen sollten ebenfalls innerhalb des Umfangs von computerlesbaren Medien eingeschlossen sein.
Anweisungen können durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden, wie etwa durch eine oder mehrere Zentralverarbeitungseinheiten (CPU), Digitale Signalprozessoren (DSPs), Allzweck-Mikroprozessoren, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbare Logik-Arrays (FPGAs), oder anderen äquivalenten integrierten oder diskreten Logikschaltungen. Dementsprechend kann sich der Ausdruck „Prozessor“, so wie er vorliegend verwendet wird, auf eine beliebige der vorgenannten Strukturen oder eine beliebige andere für eine Implementation der vorliegend beschriebenen Techniken geeignete Struktur beziehen. Zusätzlich dazu kann die vorliegend beschriebene Funktionalität bei manchen Aspekten innerhalb dedizierter Hardware- und/oder Software-Module bereitgestellt sein, die zum Codieren und Decodieren konfiguriert sind oder in einem kombinierten Codec realisiert sind. Auch könnten die Techniken vollständig in einer oder mehreren Schaltungen oder Logikelementen implementiert sein.
Die Techniken dieser Offenbarung können in einer breiten Vielfalt von Einrichtungen oder Vorrichtungen implementiert werden, einschließlich einem drahtlosen Handapparat, einer integrierten Schaltung (IC) oder einem Satz von ICs (z.B. einem Chip-Set). Verschiedene Komponenten, Module oder Einheiten werden in dieser Offenbarung beschrieben, um funktionale Aspekte von Einrichtungen zu betonen, die dazu konfiguriert sind, die offenbarten Techniken durchzuführen, aber nicht notwendigerweise eine Realisierung durch verschiedene Hardwareeinheiten erfordern. Eher können, wie oben beschrieben, verschiedene Einheiten in einer einzigen Hardwareeinheit kombiniert oder durch eine Ansammlung von interoperativen Hardwareeinheiten bereitgestellt werden, einschließlich, wie oben beschrieben, eines oder mehrerer Prozessoren zusammen mit geeigneter Software und/oder Firmware.
Obwohl verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung offenbart worden sind, wird für Fachleute ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, die manche der Vorteile der Erfindung erreichen werden, ohne vom Wesen und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Es wird für einen Durchschnittsfachmann offensichtlich, dass andere Komponenten, die dieselben Funktionen durchführen, geeignet substituiert werden können. Es sollte erwähnt werden, dass Merkmale, die mit Bezugnahme auf eine spezielle Figur erklärt wurden, mit Merkmalen anderer Figuren kombiniert werden können, selbst in jenen Fällen, in denen dies nicht ausdrücklich erwähnt worden ist. Ferner können die Verfahren der Erfindung entweder in reinen Softwareimplementierungen unter Verwendung der geeigneten Prozessoranweisungen oder in Hybridimplementierungen, die eine Kombination von Hardwarelogik und Softwarelogik benutzen, um dieselben Ergebnisse zu erzielen, erzielt werden. Derartige Modifikationen des erfinderischen Konzepts sollen durch die angehängten Ansprüche abgedeckt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

http://en.wikipedia.org/wiki/Constant_false_alarm_rate verwiesen [0013]

Claims

Verfahren zum Verarbeiten von Radarsignalen in einer Verarbeitungsstufe, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: – Bestimmen von FFT-Ergebnissen mit einer ersten Genauigkeit, – Speichern einer ersten Gruppe der FFT-Ergebnisse mit einer zweiten Genauigkeit, wobei die zweite Genauigkeit niedriger als die erste Genauigkeit ist.
Verfahren nach Anspruch 1, – bei dem die Radarsignale digitalisierte Daten umfassen, die durch mindestens eine Radarantenne empfangen werden, und Bestimmen der FFT-Ergebnisse mit einer ersten Genauigkeit basierend auf den empfangenen digitalisierten Daten.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend: – Speichern einer zweiten Gruppe der FFT-Ergebnisse mit der ersten Genauigkeit.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die zweite Gruppe von FFT-Ergebnissen FFT-Ergebnisse umfasst, die auf einer Schwellen- oder Filterungsoperation basieren.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend: – Lesen von Werten aus einem Speicher mit einer dritten Genauigkeit, wobei die dritte Genauigkeit niedriger als die erste oder gleich der ersten Genauigkeit ist, – Bestimmen der FFT-Ergebnisse mit einer ersten Genauigkeit basierend auf den gelesenen Werten, – Speichern der ersten Gruppe der FFT-Ergebnisse mit der zweiten Genauigkeit.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend: – Anpassen der zweiten Genauigkeit basierend auf einer Stufe der FFT-Verarbeitung.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend: – Anpassen der zweiten Genauigkeit basierend auf einer vordefinierten Bedingung.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die vordefinierte Bedingung mindestens eine/s der Folgenden umfasst: – eine Wetterbedingung; – eine Lichtbedingung; – eine Bedingung basierend auf der Umgebung; – eine Bedingung basierend auf dem Umfeld; – einen Messzyklus.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Genauigkeit eine der Folgenden ist: – ein Festkomma-Datenformat mit 16 Bit; – ein Festkomma-Datenformat mit 32 Bit; – ein Gleitkomma-Datenformat mit 16 Bit; – ein Gleitkomma-Datenformat mit 32 Bit.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die zweite Genauigkeit eines der Folgenden ist: – ein Festkomma-Datenformat mit 8 Bit; – ein Festkomma-Datenformat mit 16 Bit; – ein Gleitkomma-Datenformat mit 8 Bit; – ein Gleitkomma-Datenformat mit 16 Bit.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: – Durchführen einer Mehrstufen-FFT, wobei jede Stufe Folgendes umfasst: – Bestimmen von FFT-Ergebnissen mit einer ersten Genauigkeit, – Speichern einer ersten Gruppe der FFT-Ergebnisse mit einer zweiten Genauigkeit, wobei die zweite Genauigkeit niedriger als die erste Genauigkeit ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die FFT-Ergebnisse Erststufen-FFT-Ergebnisse, Zweitstufen-FFT-Ergebnisse oder Drittstufen-FFT-Ergebnisse sind.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bestimmen von FFT-Ergebnissen mit einer ersten Genauigkeit durch eine einzelne Vorrichtung, insbesondere einen einzelnen Chip, bereitgestellt wird.
Einrichtung zum Verarbeiten von Radarsignalen, die eine FFT-Verarbeitungseinheit und einen Speicher umfasst, wobei die FFT-Verarbeitungseinheit eingerichtet ist zum – Bestimmen von FFT-Ergebnissen mit einer ersten Genauigkeit; – Speichern einer ersten Gruppe der FFT-Ergebnisse mit einer zweiten Genauigkeit in dem Speicher, wobei die zweite Genauigkeit niedriger als die erste Genauigkeit ist.
Einrichtung nach Anspruch 14, bei der – die Radarsignale digitalisierte Daten, die durch mindestens eine Radarantenne empfangen werden, umfassen – die FFT-Verarbeitungseinheit zum Bestimmen der FFT-Ergebnisse mit einer ersten Genauigkeit basierend auf den empfangenen digitalisierten Daten eingerichtet ist.
Einrichtung nach Anspruch 14, bei der die FFT-Verarbeitungseinheit zum Speichern einer zweiten Gruppe der FFT-Ergebnisse mit der ersten Genauigkeit eingerichtet ist.
Einrichtung nach Anspruch 16, bei der die zweite Gruppe von FFT-Ergebnissen FFT-Ergebnisse umfasst, die auf einer Schwellen- oder Filterungsoperation basieren.
Einrichtung nach Anspruch 14, bei der die FFT-Verarbeitungseinheit eingerichtet ist zum – Lesen von Werten aus einem Speicher mit einer dritten Genauigkeit, wobei die dritte Genauigkeit niedriger als die erste oder gleich der ersten Genauigkeit ist, – Bestimmen der FFT-Ergebnisse mit einer ersten Genauigkeit basierend auf den gelesenen Werten, – Speichern der ersten Gruppe der FFT-Ergebnisse mit der zweiten Genauigkeit.
Computerprogrammprodukt, das direkt in einen Speicher einer digitalen Verarbeitungseinrichtung ladbar ist, das Softwarecodeteile zum Durchführen der Schritte des Verfahrens nach Anspruch 1 umfasst.