DE102017124755A1

DE102017124755A1 - Chirp-modulation über eine chirp-neigungsumschaltung

Info

Publication number: DE102017124755A1
Application number: DE102017124755.6A
Authority: DE
Inventors: Oded Bialer; Igal Bilik
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-10-25
Filing date: 2017-10-23
Publication date: 2018-04-26
Anticipated expiration: 2037-10-24
Also published as: DE102017124755B4; CN107976672A; US20180113192A1; US10520583B2

Abstract

System und Verfahren zum Erzeugen eines Signals zum Übertragen über ein Radarsystem. Bit-Modulator zum Ausgeben eines Bits eines Binärcodes. Digitale Frequenzsteuerung zum Ausgeben eines Frequenzbereiches. Reihenfolge des Frequenzbereichs basierend auf dem Bit. Phasenregelschleife zum Erzeugen eines Signals zum Übertragen über das Radarsystem. Das Signal beinhaltet ein Chirp, das den Frequenzbereich in der durch die digitale Frequenzsteuerung ausgegebenen Reihenfolge beinhaltet.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Der Gegenstand der Erfindung betrifft die Chirp-Modulation über eine Chirp-Flankenschaltung.
HINTERGRUND
Bei einigen Radaranwendungen, wie beispielsweise Radaranwendungen bei Kraftfahrzeugen, können schnelle Frequenz-Chirps wünschenswert sein. Ein Chirp bezieht sich auf eine Frequenzerhöhung (die als Aufwärts-Chirp bezeichnet werden kann) oder Frequenzabnahme (die als Abwärts-Chirp bezeichnet werden kann) im Zeitverlauf des übertragenen Signals. So kann beispielsweise ein linearer Chirp, der sich auf eine lineare Erhöhung oder Abnahme der Frequenz im Zeitablauf bezieht, von jedem Element eines Multi-Input-Multi-Output (MIMO)-Radarsystems übertragen werden. Jedes Element kann ein Chirp mit einer anderen Anfangs- und Endfrequenz senden, sodass die Übertragungen von jedem Element kodiert werden. Typischerweise wird das Chirp-Signal mit einem Phasenschieber erzeugt. Gemäß einem konkreten Beispiel erzeugt eine digitale Frequenzsteuerung die am Chirp-Signal beteiligten Frequenzen, und eine Phasenregelschleife (PLL) erzeugt einen Sweep über die Frequenzen, die von der digitalen Frequenzsteuerung erzeugt werden. Eine Bit-Modulation wird an einen Phasenschieber angelegt, der die Ausgabe der PLL empfängt. Dieser Phasenschieber schaltet die Flanke des Chirp-Signals (oder hält die Flanke aufrecht) entsprechend der Bit-Modulation. Der Phasenschieber stellt jedoch zusätzliche Hardware im System mit der entsprechenden Komplexität und den entsprechenden Kosten dar. Dementsprechend ist es wünschenswert, ein Radarsystem bereitzustellen, das eine Chirp-Modulation ohne die Notwendigkeit eines Phasenschiebers implementiert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung beinhaltet ein Radarsystem einen Bit-Modulator, der konfiguriert ist, um ein Bit eines Binärcodes auszugeben; eine digitale Frequenzsteuerung, die konfiguriert ist, um einen Bereich von Frequenzen auszugeben, worin eine Reihenfolge des Bereichs von Frequenzen auf dem Bit basiert; und eine Phasenregelschleife, die konfiguriert ist, um ein Signal zum Übertragen durch das Radarsystem zu erzeugen, worin das Signal ein Chirp beinhaltet, das den Frequenzbereich in der von der digitalen Frequenzsteuerung ausgegebenen Reihenfolge umfasst.
In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Erzeugen eines Signals zum Übertragen durch ein Radarsystem das Bereitstellen eines Binärcodes; Ausgeben eines Frequenzbereichs, worin eine Reihenfolge des Frequenzbereichs auf dem Bit basiert; und Erzeugen eines Chirps des Signals, worin der Chirp den Frequenzbereich in der Reihenfolge umfasst.
Die vorstehend genannten Merkmale und Vorteile, sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung, sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen, leicht ersichtlich.
Figurenliste
Andere Merkmale, Vorteile und Details erscheinen nur exemplarisch in der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen und der ausführlichen Beschreibung, welche sich auf die folgenden Zeichnungen bezieht:

1 ist ein Blockdiagramm eines Radarsystems gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
2 stellt eine Plattform mit einem Radarsystem gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen dar; und
3 ist ein Prozessablauf eines Verfahrens zum Erzeugen eines Übertragungssignals in einem Radarsystem gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und nicht dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung in ihren An- oder Verwendungen zu beschränken. Es wird darauf hingewiesen, dass in allen Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen auf die gleichen oder entsprechenden Teile und Merkmale verweisen.
Wie bereits erwähnt, kann ein Radarsystem einen Phasenschieber zum Erzeugen des übertragenen Chirp-Signals (Erhöhung der Frequenz oder Abnahme der Frequenz) beinhalten. Die Phasenschieber werden verwendet, um eine Änderung der Flanke (erhöhende Frequenz oder abnehmende Frequenz) des Chirp-Signals zu implementieren, die den Binärcode des übertragenen Signals widerspiegelt. Die Phasenschieber stellen jedoch zusätzliche Kosten, zusätzlichen Platz und zusätzliche Komplexität im Zusammenhang mit dem Radarsystem dar. Wenn das Radarsystem Teil einer Plattform ist, wie beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, können die zusätzlichen Kosten - insbesondere der Platzbedarf für zusätzliche Komponenten - eine Herausforderung darstellen. Ausführungsformen der hierin aufgeführten Systeme und Verfahren beziehen sich auf die Implementierung einer Chirp-Binärcodierung ohne die Notwendigkeit von Phasenschiebern. Insbesondere gibt die Phasenregelschleife (PLL) selbst das binär codierte Chirp-Signal aus, anstatt ein Signal an einen Phasenschieber bereitzustellen, der die Bit-Modulation empfängt und den Code auf das Signal anwendet.
Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung ist 1 ein Blockdiagramm eines Radarsystems 100 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Das Radarsystem 100 beinhaltet einen Sendeabschnitt 110, einen Empfangsabschnitt 120 und einen Verarbeitungsabschnitt mit einem oder mehreren Prozessoren 130 und einem oder mehreren Speichervorrichtungen 135. Der Prozessor 130 und die Speichervorrichtung 135 können den Sendeabschnitt 110 beim Erzeugen der übertragenen Signale 116 unterstützen oder können vollständig vom Sendeabschnitt 110 getrennt sein. Zwei exemplarische Chirps 117a, 117b, die Teil des übertragenen Signals 116 sein können, sind in 1 mit der Zeit entlang der horizontalen Achse und der Frequenz entlang der vertikalen Achse dargestellt. Das exemplarische Chirp 117a ist ein Aufwärts-Chip-Signal, und das exemplarische Chirp 117b ist ein Abwärts-Chip-Signal.
Das exemplarische Radarsystem 100, dargestellt in 1, weist eine Multi-Input-Multi-Output (MIMO)-Konfiguration auf. Somit sind in 1 eine Anordnung von Sendeelementen 115 und eine Anordnung von Empfangselementen 121 dargestellt. Die Anzahl der Empfangselemente 121 kann sich von der Anzahl der Sendeelemente 115 unterscheiden. Die Reflexionen 122 von einem Ziel 140, die sich aus jedem Sendesignal 116 ergeben, werden von jedem Empfangselement 121 empfangen. Jedes der Sendeelemente 115 kann einen anderen Code senden, sodass die Reflexionen aus den Übertragungen jedes Sendeelements 115 unterschieden werden können. Der in 1 dargestellte Sendeabschnitt 110 kann jedes Sendeelement 115 versorgen. In alternativen Ausführungsformen ist jedem Sendeelement 115 ein separater Sendeabschnitt 110 zugeordnet. Die Anordnung der Sendeelemente 115 und der Empfangselemente 121 in 1 reflektiert nicht die physikalische Anordnung der Komponenten. Die Sendeelemente 115 und die Empfangselemente 121 können zum Beispiel in einer Anordnung verschachtelt sein.
Der Sendeabschnitt 110 beinhaltet einen Bit-Modulator 111, eine digitale Frequenzsteuerung 112 und eine PLL 113. Der Bit-Modulator 111 gibt jedes spezifische Codewort oder Bit (-1 oder 1) aus, welches Teil der Codefolge ist. Das Bit gibt an, ob ein Aufwärts-Chip (z. B. Bit +1 zugeordnet) oder ein Abwärts-Chip (z. B. Bit -1 zugeordnet) erzeugt werden soll. Die Codefolge, die jedem Sendeelement 115 zugeordnet ist, kann, wie bereits erwähnt, unterschiedlich sein. Als solches empfängt der Bit-Modulator 111 Eingaben vom Verarbeitungsabschnitt (einschließlich Prozessor 130 und Speichervorrichtung 135) oder einer Steuerung (z. B. Steuerung 220 (2)), um die richtige Bitfolge für das zugehörige Sendeelement 115 auszugeben.
Die digitale Frequenzsteuerung 112 gibt den Frequenzbereich des Chirp 117 aus, der jedem Bit des Bit-Modulators 111 entspricht. Die Reihenfolge, in der die Frequenzen ausgegeben werden, wird basierend auf dem Bit des Bit-Modulators 111 geändert. Ein Aufwärts-Chirp reicht zum Beispiel von einer Frequenz fm bis zur Frequenz fn (wobei fm kleiner ist als fn) und einem Bit +1 entspricht, und ein Abwärts-Chirp reicht von einer Frequenz fn bis zu einer Frequenz fm und entspricht einem Bit -1. Anschließend, gemäß der exemplarischen Ausführungsform, wenn der Bit-Modulator 111 eine +1 ausgibt, dann gibt die digitale Frequenzsteuerung 112 den Frequenzbereich fm bis fn aus, und wenn der Bit-Modulator eine -1 ausgibt, dann gibt die digitale Frequenzsteuerung 112 einen Frequenzbereich fn bis fm aus.
Die PLL 113 gibt ein Chirp 117 mit dem Frequenzbereich (fn bis fm oder fm bis fn) aus, der durch die digitale Frequenzsteuerung 112 spezifiziert ist. Dieses Chirp 117 ist Teil des Sendesignals 116, das über das zugehörige Sendeelement 115 übertragen wird. Die anderen Chirps 117 im Sendesignal 116 entsprechen den anderen Bits in der binären Codefolge, die dem Sendesignal 115 zugeordnet sind.
Der Bit-Modulator 111, die digitalen Frequenzsteuerungen 112 und PLL 113 sind bekannte Komponenten und daher sind die Implementierungen dieser Komponenten nicht weiter ausgeführt. Das Anordnen der Komponenten gemäß der einen oder den mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen hat die technische Wirkung, Aufwärts-Chirp- und Abwärts-Chirp-Signale ohne Phasenschieber zu erhalten.
2 stellt eine Plattform 200 mit einem Radarsystem 100 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen dar. Die Plattform 200 ist ein Automobil 201 gemäß der in 2 dargestellten exemplarischen Ausführungsform. Die Plattform 200 kann alternativ eine andere Art von Fahrzeug oder eine stationäre Vorrichtung sein. Das Automobil 201 beinhaltet weitere Sensoren 210 (z. B. Kamera, Lidarsystem) und eine Steuerung 220, die Eingaben vom Radarsystem 100 sowie von anderen Sensoren 210 empfangen kann. Die Steuerung 220 kann das Lenken, Bremsen und andere Funktionen des Automobils 201 steuern.
3 ist ein Prozessablauf eines Verfahrens zum Erzeugen eines Übertragungssignals 116 in einem Radarsystem 100 gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen. Bei Block 310 beinhalten die Prozesse das Bereitstellen eines Bits eines zu übertragenden Binärcodes. Das Bit des Binärcodes wird zum Beispiel vom Bit-Modulator 111 bereitgestellt. Bei Block 320 bezieht sich das Ausgeben eines Frequenzbereichs, der dem Bit des Binärcodes entspricht, auf das Ausgeben des Bereichs der Frequenz fm bis zur Frequenz fn (wenn das Bit ein Aufwärts-Chirp anzeigt) oder eines Bereichs der Frequenz fn bis zur Frequenz fm (wenn das Bit ein Abwärts-Chirp anzeigt), wenn fm kleiner ist als fn. Die digitale Frequenzsteuerung 112 gibt zum Beispiel die Frequenzen aus. Bei Block 330 bezieht sich das Erzeugen eines Chirp 117 mit Frequenzen über den Bereich (Ausgabe bei Block 320) auf das Erzeugen des Aufwärts-Chirp (117a) oder des Abwärts-Chirp (117b), das durch das Bit angezeigt wird. Die Erzeugung erfolgt durch die PLL 113 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform. Das Aufwärts-Chirp 117a oder Abwärts-Chirp 117b, das dem Bit entspricht (siehe Block 310), ist eines der Chirps, die das übertragene Signal 116 bilden. Die anderen Chirps 117 entsprechen den anderen Bits des Binärcodes. Diese anderen Chirps 117 werden basierend auf der Prüfung, bei Block 340, erhalten, um festzustellen, ob alle Bits des Binärcodes bereitgestellt wurden, wie in 3 angegeben. Die Iterationen zum Erhalten von Chirps 117 werden solange wiederholt, bis alle Bits des Binärcodes bereitgestellt wurden. Anschließend werden die Chirps 117 zum Erzeugen des Sendesignals 116 bei Block 350 verwendet. Wie bereits erwähnt, Wie zuvor erwähnt, erleichtern die Prozesse gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen das Weglassen der Phasenverschiebung eines erzeugten Signals basierend auf dem Bit, da das Bit beim Erzeugen des Frequenzbereichs berücksichtigt wird (bei Block 320).
Während die Erfindung mit Bezug auf exemplarische Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute auf dem Gebiet verstehen, dass verschiedene Änderungen vorgenommen, und die einzelnen Teile durch entsprechende andere Teile ausgetauscht werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Materialsituation an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Umfang abzuweichen. Daher ist vorgesehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten spezifischen Ausführungsformen beschränkt wird, sondern dass sie außerdem alle Ausführungsformen beinhaltet, die innerhalb des Umfangs der Anmeldung fallen.

Claims

Radarsystem, umfassend: einen Bit-Modulator, der konfiguriert ist, um ein Bit eines Binärcodes auszugeben; eine digitale Frequenzsteuerung, die konfiguriert ist, um einen Frequenzbereich auszugeben, worin eine Reihenfolge des Frequenzbereichs auf dem Bit basiert; und eine Phasenregelschleife, die konfiguriert ist, um ein Signal zum Übertragen durch das Radarsystem zu erzeugen, worin das Signal ein Chirp beinhaltet, das den Frequenzbereich in der von der digitalen Frequenzsteuerung ausgegebenen Reihenfolge umfasst.
System nach Anspruch 1, worin die Phasenregelschleife konfiguriert ist, um das Signal als ein Satz der Chirps zu erzeugen, und jedes Chirp des Satzes der Chirps entspricht einem der Bits des Binärcodes.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Anordnung von Sendeelementen.
System nach Anspruch 3, worin jedes Sendeelement zum Übertragen des Signals konfiguriert ist.
System nach Anspruch 4, worin der Binärcode zum Erzeugen jedes Signals, das jedem Sendeelement der Anordnung zugeordnet ist, unterschiedlich ist.
Verfahren zum Erzeugen eines Signals zum Übertragen über ein Radarsystem, das Verfahren umfassend: das Bereitstellen eines Bits eines Binärcodes; das Ausgeben eines Frequenzbereichs, worin eine Reihenfolge des Frequenzbereichs auf dem Bit basiert; und das Erzeugen eines Chirps des Signals, worin das Chirp den Frequenzbereich in der Reihenfolge umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend das Wiederholen des Bereitstellens des Bits, Ausgeben des Frequenzbereichs und Erzeugen des Chirps für jedes der Bits des Binärcodes.
Verfahren nach Anspruch 6, worin das Bereitstellen des Bits das Verwenden eines Bit-Modulators beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 6, worin das Ausgeben des Frequenzbereichs das Verwenden einer digitalen Frequenzsteuerung beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 6, worin das Erzeugen des Chirps das Verwenden einer Phasenregelschleife beinhaltet.