DE102017125156A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Verarbeiten von Radarsignalen - Google Patents

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Abstract

Eine Radarvorrichtung wird bereitgestellt, umfassend mindestens drei Einheiten, wobei jede Einheit einen Kaskadeneingangsport und einen Kaskadenausgangsport aufweist, wobei die mindestens drei Einheiten derart verkettet sind, dass der Kaskadenausgangsport einer ersten Einheit mit dem Kaskadeneingangsport einer nachfolgenden Einheit verbunden ist und dass der Kaskadeneingangsport der letzten Einheit der Kette mit dem Kaskadenausgangsport von dessen vorangehender Einheit verbunden ist, wobei der Kaskadenausgangsport der letzten Einheit der Kette mit einer externen Einheit verbindbar ist, und wobei die mindestens drei Einheiten dafür eingerichtet sind, eine Radarberechnung auf eine verteilte Weise auszuführen, so dass Zwischenergebnisse zu der letzten Einheit der Kette transportiert werden, wobei die letzte Einheit der Kette diese Ergebnisse kombiniert und diese zu seinem Kaskadenausgangsport liefert. Außerdem ist ein entsprechendes Verfahren vorgeschlagen.

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. Heck, Seite, Front), variierende Winkel (z.B. Azimut-Richtungswinkel) und/oder verschiedene Distanzen (kurz-, mittel- oder langreichweitig) ausgerichtet sein. Eine adaptive Geschwindigkeitsregelung kann zum Beispiel einen ±18 Grad betragenden Azimut-Richtungswinkel verwenden, wobei das Radarsignal von der Front 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, vorausfahrenden Auto.
  • Eine Radarverarbeitungsvorrichtung kann verschiedene Ausgabearten bereitstellen, beispielsweise einen Befehl an eine Steuereinheit, ein Objekt oder eine Objektliste, das/die durch die mindestens eine Steuereinheit nachverarbeitet werden soll/sollen, mindestens eine FFT-Spitze, die durch mindestens eine Steuereinheit nachverarbeitet werden soll. Verwenden von FFT-Spitzen ermöglicht ein Hochleistungsnachverarbeiten.
  • 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 entscheiden, ob das FFT-Signal ein potentielles Ziel anzeigt. CFAR berücksichtigt insbesondere Störpegel, Störechos und Störungen. Mehrere CFAR-Algorithmen sind bekannt. Für Einzelheiten wird auf http://en.wikipedia.org/wiki/Constant_false_alarm_rate verwiesen.
  • CFAR kann als ein Ansatz zum Auswählen von FFT-Spitzen verwendet werden, beispielsweise durch Vergleichen solcher Spitzen mit vordefinierten Schwellen.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Eine erste Ausführungsform betrifft eine Radarvorrichtung, die Folgendes umfasst:
    • - mindestens drei Einheiten, wobei jede Einheit einen Kaskadeneingangsport und einen Kaskadenausgangsport aufweist,
    • - wobei die mindestens drei Einheiten derart verkettet sind, dass der Kaskadenausgangsport einer ersten Einheit mit dem Kaskadeneingangsport einer nachfolgenden Einheit verbunden ist und dass der Kaskadeneingangsport der letzten Einheit der Kette mit dem Kaskadenausgangsport von dessen vorangehender Einheit verbunden ist,
    • - wobei der Kaskadenausgangsport der letzten Einheit der Kette mit einer externen Einheit verbindbar ist;
    • - wobei die mindestens drei Einheiten dafür eingerichtet sind, eine Radarberechnung auf eine verteilte Weise auszuführen, so dass Zwischenergebnisse zu der letzten Einheit der Kette transportiert werden,
    wobei die letzte Einheit der Kette diese Ergebnisse kombiniert und diese zu seinem Kaskadenausgangsport liefert.
  • Eine zweite Ausführungsform betrifft ein Verfahren zum Verarbeiten von Radarsignalen mittels der hier beschriebenen Radarvorrichtung.
  • Eine dritte Ausführungsform betrifft ein Computerprogrammprodukt, das direkt in einen Speicher einer digitalen Verarbeitungsvorrichtung ladbar ist, das Softwarecodeteile zum Durchführen der Schritte des hier beschriebenen Verfahrens umfasst.
  • Figurenliste
  • Ausführungsformen sind unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gezeigt und veranschaulicht. Die Zeichnungen dienen dazu, das Grundprinzip zu veranschaulichen, so dass nur für das Verständnis des Grundprinzips notwendige Aspekte veranschaulicht werden. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu. In den Zeichnungen bezeichnen die gleichen Bezugszeichen ähnliche Merkmale.
    • 1 zeigt eine beispielhafte Anordnung, die einige MMIC-Einheiten umfasst, wobei eine unidirektionale Kommunikationsverbindungsstrecke verwendet wird zum Transportieren von Berechnungsergebnissen zwischen den MMIC-Einheiten und wobei eine serielle Peripherieschnittstelle verwendet wird zum Transportieren von Befehlen von einem Digitalverarbeitungs-Master (d.h., die MMIC-Einheit an dem Ende der Kette von kaskadierten MMIC-Einheiten) zu den Digitalverarbeitungs-Slaves;
    • 2 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm zwischen MMIC-Einheiten zum Ermöglichen einer effizienten verteilten Berechnung;
    • 3 zeigt ein anderes beispielhaftes Flussdiagramm zwischen MMIC-Einheiten für eine effiziente verteilte Berechnung zu einer Winkelberechnung;
    • 4 zeigt einen Teil einer MMIC-Einheit, umfassend eine Kombiniereinheit, die beim Produzieren eines Berechnungsergebnisses hilft, welches an den Kaskadenausgangsport der MMIC-Einheit geliefert wird;
    • 5 zeigt einen Zeitablauf 501, der eine Erfassungsdauer n umfasst, während welcher Radarsignale von der MMIC-Einheit empfangen und verarbeitet werden;
    • 6 basiert auf 1 und zeigt ein Kreiskaskadierschema durch Verbinden des Kaskadenausgangsports der MMIC-Einheit, die als der Digitalverarbeitungs-Master wirkt, über einen Splitter mit dem Kaskadeneingangsport der ersten MMIC-Einheit in der Kette von kaskadierten MMIC-Einheiten;
    • 7 zeigt einen beispielhaften Datenfluss zwischen den MMIC-Einheiten, wodurch eine verteilte Berechnung visualisiert wird;
    • 8 zeigt ein alternatives Blockdiagramm, das auf 6 basiert, wobei jede MMIC-Einheit in eine Verarbeitungsvorrichtung und eine RF-Vorrichtung aufgeteilt ist;
    • 9 zeigt ein weiteres beispielhaftes Diagramm zum Ermöglichen einer koordinierten, verteilten (Vor-)Verarbeitung unter Nutzung eines Ethernet-Switches;
    • 10 zeigt ein alternatives Diagramm zum Ermöglichen einer koordinierten, verteilten (Vor-)Verarbeitung unter Nutzung einer bidirektionalen Verbindungsstrecke zwischen den Verarbeitungsvorrichtungen;
    • 11 zeigt ein anderes Diagramm zum Ermöglichen einer koordinierten, verteilten (Vor-)Verarbeitung, wobei eine Verarbeitungsvorrichtung mit zwei RF-Vorrichtungen gekoppelt ist.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Es gibt eine zunehmende Nachfrage nach Winkelauflösung, Azimut- und Elevationsverarbeitung, insbesondere wegen der zunehmenden Nachfrage nach Autonomfahr-Anwendungen von Fahrzeugen, z.B. Autos. Dies führt zu einer zunehmenden Anzahl von Empfangskanälen, die einer Signalverarbeitung auf dem Gebiet von Radaranwendungen unterzogen werden.
  • Eine Radareinheit kann als eine MMIC-Einheit (MMIC: monolithic microwave integrated circuit - integrierte Schaltung mit monolithischer Mikrowellenfunktionalität) aufweisend, mit oder ohne eine integrierte Verarbeitungsfähigkeit (beispielsweise ein integrierter Vorprozessor), realisiert sein. Jede Radareinheit kann somit mehr oder weniger autonom Radardaten vorverarbeiten und vorverarbeitete Radardaten an eine zentrale Verarbeitungskomponente, z.B. eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) des Fahrzeugs übergeben. Auch können Radarrohdaten (d.h. nicht vorverarbeitete) direkt an die zentrale Verarbeitungskomponente übergeben werden.
  • Andererseits muss eine MMIC-Einheit hinsichtlich ihrer Größe und der Anzahl von Pins (Beinchen bzw. Anschlüssen) effizient sein, was die Möglichkeiten zum Anschließen der MMIC-Einheit begrenzt. Allerdings kann Begrenzen der Gesamtanzahl von verfügbaren Pins pro MMIC-Einheit die Anzahl der MMIC-Einheiten erhöhen.
  • Somit wird vorgeschlagen, einen verteilten Verarbeitungsansatz vorzusehen, der einige, z.B. kaskadierte, MMIC-Einheiten in demselben Radarsystem verwendet. Die MMIC-Einheit kann ein RFCMOS (Funk-Frequenz-CMOS) Radarsystem auf einem Chip (System on Chip - System auf einem Chip) umfassen.
  • Solch eine verteilte (Vor-)Verarbeitung kann insbesondere auf eine koordinierte Weise ausgeführt werden.
  • Das digitale Vorverarbeiten kann insbesondere unter einigen MMIC-Einheiten verteilt werden. Die MMIC-Einheiten können eine identische Struktur (oder zumindest im Wesentlichen identische Struktur) aufweisen oder sie können einen strukturellen Anteil (d.h. einen Anteil einer Beschaltung) umfassen, der für alle MMIC-Einheiten identisch oder zumindest ähnlich ist. Somit ist das hier vorgeschlagene verteilte Vorverarbeitungskonzept flexibel skalierbar.
  • 1 zeigt eine beispielhafte Anordnung, umfassend einige MMIC-Einheiten 101, 102 und 103. Die MMIC-Einheiten 101 bis 103 zeigen allesamt die gleiche innere Struktur, d.h. jede der MMIC-Einheiten 101 bis 103 umfasst Folgendes:
    • - eine Sendereinheit 111 (welche einige mit mindestens einer Antenne verbundene Sender, insbesondere einen Sender pro Antenne umfassen kann);
    • - eine Empfängereinheit 112 (welche einige mit mindestens einer Antenne verbundene Empfänger, insbesondere einen Empfänger pro Antenne umfassen kann);
    • - eine Lokaloszillator(LO)-Eingabe-/Ausgabeeinheit 113 (auch als eine LO-Einheit bezeichnet, umfassend mindestens einen LO-Port);
    • - ein Analog-Frontend (AFE) und ein Digital-Frontend (DFE) 114;
    • - einen Rampengenerator und einen Taktgenerator 115;
    • - eine Debug-Schnittstelle 116;
    • - einen Kaskadeneingangsport 117;
    • - eine Verarbeitungseinheit 118, umfassend mindestens eines der Folgenden:
      • eine Signalverarbeitungseinheit (SPU), eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Arbeitsspeicher (z.B. RAM, ROM, Flash-Speicher oder dergleichen);
    • - eine serielle Peripherieschnittstelle (SPI) 119;
    • - einen Kaskadenausgangsport 120.
  • In dem in 1 gezeigten Beispiel wirkt die MMIC-Einheit 103 als Master und die MMIC-Einheiten 101, 102 wirken als Slaves. Die seriellen Peripherieschnittstellen 119 der MMIC-Einheiten 101 bis 103 sind miteinander verbunden. Auch ist der Kaskadenausgangsport 120 der MMIC-Einheit 101 mit dem Kaskadeneingangsport 117 der MMIC-Einheit 102 verbunden und ist der Kaskadenausgangsport 120 der MMIC-Einheit 102 mit dem Kaskadeneingangsport 117 der MMIC-Einheit 103 verbunden. Das Ergebnis der kaskadierten Verarbeitung wird durch die MMIC-Einheiten 101 bis 103 über den Kaskadenausgangsport 120 der MMIC-Einheit 103 zu der externen Einheit 105 übertragen.
  • In diesem Beispiel wird das Lokaloszillatorsignal von der LO-Einheit 113 der MMIC-Einheit 102 an die LO-Einheiten der MMIC-Einheiten 101 bis 103 geliefert.
  • Die MMIC-Einheit 103 ist der Digitalverarbeitungs-Master und sie ist derart angeordnet, dass sie die letzte in der Kette von MMIC-Einheiten ist, d.h. die letzte MMIC-Einheit unter den drei kaskadierten MMIC-Einheiten 101 bis 103.
  • Zusätzlich ist die MMIC-Einheit 102 in dem in 1 gezeigten Beispiel eine Funkfrequenz(RF)-Master-Vorrichtung. Die MMIC-Einheit 102 erzeugt das Lokaloszillator(LO)-Radarsignal und liefert es an die anderen MMIC-Einheiten 101 und 103, welche in diesem Beispiel die RF-Slave-Vorrichtungen sind.
  • Die hier beschriebenen Beispiele nutzen insbesondere flexibel das Konzept, über einen Digitalverarbeitungs-Master und einige Digitalverarbeitungs-Slaves sowie eine RF-Master-Vorrichtung und einige RF-Slave-Vorrichtungen zu verfügen, wobei sich der Digitalverarbeitungs-Master und die RF-Master-Vorrichtung dieselbe MMIC-Einheit teilen können oder auch nicht, aber unterschiedliche MMIC-Einheiten aufweisen. Es ist auch ein Vorteil, dass trotz der verschiedenen Master-/Slave-Rollen hinsichtlich von Digitalverarbeitung sowie RF-Verarbeitung, die identisch aufgebauten (oder ähnlich aufgebauten) MMIC-Einheiten hinsichtlich beider Master-/Slave-Rollen verwendet oder solchen flexibel zugewiesen werden können, d.h. sowohl Digitalverarbeitung als auch RF-Verarbeitung.
  • Dieses Konzept des Kaskadierens von MMIC-Einheiten nutzt eine schnelle kaskadierte Verbindungstrecke zu dem Digitalverarbeitungs-Master (hier die MMIC-Einheit 103) über die Kaskadeneingangsports 117 und die Kaskadenausgangsports 120 der Digitalverarbeitungs-Slaves (hier die MMIC-Einheiten 101 und 102).
  • Der Kaskadenausgangsport 120 der MMIC-Einheit 103 kann mit einer externen Einheit 105 verbunden sein, z.B. einem externen Schalter oder einer externen Vorrichtung. Die externe Einheit 105 kann eine andere Verarbeitungsvorrichtung sein oder sie kann mit einer solchen zusätzlichen Verarbeitungsvorrichtung verbunden sein, z.B. über eine Kommunikationsschnittstelle (in 1 nicht gezeigt). Die externe Einheit 105 kann Teil einer Verarbeitungsstruktur eines Fahrzeugs oder eines Autos sein. Die externe Einheit 105 kann eine ECU des Fahrzeugs sein.
  • Die SPIs 119 werden als eine beispielhafte Verbindungsstrecke zwischen den MMIC-Einheiten 101 bis 103 verwendet. Diese Verbindungsstrecke wird zum Übertragen von Befehlen (für Zwecke von Konfiguration, Überwachung und/oder Signalerfassung) von dem Digitalverarbeitungs-Master (d.h. die MMIC-Einheit 103) an die Digitalverarbeitungs-Slaves (d.h. die MMIC-Einheiten 101 und 102) und/oder von dem RF-Master (hier die MMIC-Einheit 102) verwendet.
  • Beispiel: Verteilte kooperative Radarverarbeitung
  • Verteilte kooperative Radarverarbeitung zwischen MMIC-Einheiten kann, als ein Beispiel, verwendet werden zum Berechnen von FFT-Spitzen und zum Übertragen von Energiewerten und/oder komplexen Werten dieser Peaks für jede Antenne. Auch können Informationen hinsichtlich benachbarter Spitzen geliefert werden.
  • Master-Slave-Kommunikation: In diesem Beispiel sind der Digitalverarbeitungs-Master und die Digitalverarbeitungs-Slaves über eine serielle Peripherieschnittstelle (SPI) gekoppelt, wie in 1 für die MMIC-Einheiten 101 bis 103 gezeigt ist.
  • Slave-Master-Kommunikation: In dem in 1 gezeigten Beispiel wird eine schnelle kaskadierende unidirektionale Verbindungsstrecke verwendet, um Informationen von der MMIC-Einheit 101 zu der MMIC-Einheit 102 und dann zu der MMIC-Einheit 103 zu übertragen. Die kaskadierende unidirektionale Verbindungsstrecke (auch als unidirektionale Kommunikation bezeichnet) nutzt die Kaskadeneingangsports 117 und die Kaskadenausgangsports 120 der MMIC-Einheiten 101 bis 103. In dieser Hinsicht sind die MMIC-Einheiten 101 bis 103 auf eine Weise verkettet, dass die MMIC-Einheit 103 (d.h. der Digitalverarbeitungs-Master) die letzte MMIC-Einheit der Kette ist. Somit wird eine schnelle Kommunikation verwendet, um Informationen unter Verwendung von kaskadierter unidirektionaler Kommunikation zu dem Signalverarbeitungs-Master zurück zu übertragen.
  • Die kaskadierende unidirektionale Verbindungsstrecke kann beispielsweise unter Verwendung eines Differenztaktsignals und eines Differenzdatensignals implementiert sein. Auch können Teilberechnungsergebnisse, wie Teil-Nicht-Kohärente-Integration von Daten durch die einzelnen MMIC-Einheiten geliefert werden. Ferner können Daten von ausgewählten FFT-Spitzen verarbeitet und weitergeleitet werden.
  • Master-zu-Auto-Kommunikation: Der Digitalverarbeitungs-Master (hier die MMIC-Einheit 103) kann vorteilhafterweise eine Verbindung mit der externen Einheit 105 aufweisen, z.B. einem Fahrzeug oder einem Auto (z.B. eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) des Autos) über dessen Kaskadenausgangsport 120. Der Kaskadenausgangsport 120 der MMIC-Einheit 103 ist beispielsweise über eine Gigabit-Ethernet-Verbindung mit dem Netzwerk des Autos verbunden. Differenz-Takt-Aus und Differenz-Daten-Aus können sich dieselben Pins teilen wie der Kaskadenausgangsport 120.
  • Möglicherweise ist die Kommunikationsverbindungsstrecke
    • - unidirektional dadurch, dass ein Kaskadenausgangsport vorhanden ist, der nur unidirektionale Kommunikation unterstützt;
    • - unidirektional dadurch, dass ein Kaskadenausgangsport vorhanden ist, der bidirektionale Kommunikation unterstützt, aber nur Ausgangssignale verwendet;
    • - bidirektional dadurch, dass ein Kaskadenausgangsport vorhanden ist, der bidirektionale Kommunikation unterstützt.
  • Eine Option besteht auch darin, dass insbesondere die die MMIC-Einheiten 101 und 102 umfassende Kette eine Beschaltung verwenden kann, die bidirektionale Kommunikation unterstützt; wobei eine solche Beschaltung allerdings derart angeordnet sein kann, dass nur Ausgangssignale als zu dem Kaskadeneingangsport der nachfolgenden MMIC-Einheit übertragene Signale verwendet werden.
  • 2 visualisiert einen beispielhaften Datenfluss zwischen den MMIC-Einheiten (101), 102 und 103.
  • Die Slave-MMIC-Einheit 102 führt in einem Schritt 201 eine Erststufen-FFT, dann in einem Schritt 202 eine Zweitstufen-FFT und in einem nachfolgenden Schritt 203 eine Teil-Nicht-Kohärente-Integration durch. Der Schritt 203 kann Informationen aus einem Schritt 214 nutzen. Der Schritt 214 wurde durch eine andere MMIC-Einheit (z.B. die MMIC-Einheit 101) durchgeführt und hat eine Teil-Nicht-Kohärente-Integration ausgeführt. Das Ergebnis dieser in Schritt 214 ausgeführten Operation kann optional der MMIC-Einheit 102 über dessen Kaskadeneingangsport 117 zugeführt werden, wie oben erläutert wurde.
  • Somit führen die MMIC-Einheiten gleichzeitig Erststufen-FFTs (Schritte 201, 206) und dann Zweitstufen-FFTs (Schritte 202, 207) aus. Die MMIC-Einheit 101 als die erste in der Signalverarbeitungskette befindliche berechnet in Schritt 214 eine Teil-Nicht-Kohärente-Integration und sendet diese an die MMIC-Einheit 102. Die MMIC-Einheit 102 berechnet dann in Schritt 203 eine Teil-Nicht-Kohärente-Integration auf Grundlage der Summe der von der MMIC-Einheit 101 empfangenen Teil-Nicht-Kohärente-Integration und auf Grundlage von deren lokaler Nicht-Kohärente-Integration und sendet sie an die MMIC-Einheit 103.
  • Die Master-MMIC-Einheit 103 führt in einem Schritt 206 eine Erststufen-FFT, dann in einem Schritt 207 eine Zweitstufen-FFT, in einem nächsten Schritt 208 eine Teil-Nicht-Kohärente-Integration und in einem nachfolgenden Schritt 209 eine End-Nicht-Kohärente-Integration durch. In dem Schritt 209 nutzt die MMIC-Einheit 103 Informationen aus dem Schritt 203, welche von der MMIC-Einheit 102 über deren Kaskadenausgangsport 120 übertragen werden und durch die MMIC-Einheit 103 über deren Kaskadeneingangsport 117 empfangen werden.
  • Als Nächstes kann die MMIC-Einheit 103 in einem Schritt 210 CFAR und FFT-Spitzenauswahl ausführen. In einem nachfolgenden Schritt 211 wählt die MMIC-Einheit 103 FFT-Spitzen aus und überträgt diese Auswahl über eine die seriellen Peripherieschnittstellen 119 nutzende Rundsendenachricht zu den MMIC-Einheiten (101 und 102), d.h. an die Digitalverarbeitungs-Slaves.
  • Die MMIC-Einheit 102 extrahiert in einem Schritt 204 der empfangenen Auswahl entsprechende Daten und kann in einem nachfolgenden Schritt 205 Daten der auf Grundlage von zusätzlichen von der MMIC-Einheit 101 erhaltenen Informationen ausgewählten Spitzen senden.
  • Die MMIC-Einheit 101 empfing auch die Rundsendenachricht, die die Auswahl von FFT-Spitzen umfasst, und kann diese für weitere Verarbeitung verwenden. In einem Schritt 215 sendet die MMIC-Einheit 101 eine Auswahl von Spitzen an die MMIC-Einheit 102, welche dann in dem Schritt 205 einer weiteren Auswahl unterzogen wird.
  • Wie oben beschrieben wurde, werden die Ergebnisse des Schritts 215 über den Kaskadenausgangsport 120 der MMIC-Einheit 101 an den Kaskadeneingangsport 117 der MMIC-Einheit 102 übertragen und die Ergebnisse des Schritts 205 werden über den Kaskadenausgangsport der MMIC-Einheit 102 an den Kaskadeneingangsport 117 der MMIC-Einheit 103 übertragen.
  • Die MMIC-Einheit 103 extrahiert in einem auf den Schritt 211 nachfolgenden Schritt 212 Daten der ausgewählten Spitzen und kombiniert in einem Schritt 213 Daten und liefert die kombinierten Daten, z.B. Daten der von der MMIC-Einheit 102 ausgewählten Spitzen (siehe den Schritt 205) und durch deren lokale Berechnung bestimmten Spitzen über deren Kaskadenausgangsport 120 an die externe Einheit 105 und/oder die ausgewählten Spitzen können für weitere Verarbeitungszwecke durch die MMIC-Einheiten 101 bis 103 verwendet werden, wie nachfolgend in 3 gezeigt ist.
  • Dieser verteilte Verarbeitungsmechanismus kann über verschiedene Berechnungsstufen über Radaranwendungen hinweg angewandt werden. Ein Beispiel ist Störungsabmilderung.
  • Das Folgende zeigt ein Beispiel für einen verteilten Verarbeitungsansatz auf der Grundlage der FFT-Spitzenauswahl, wie oben beschrieben wurde, wo jede MMIC-Einheit einen Winkel auf Grundlage einer Untermenge von bereitgestellten FFT-Spitzen berechnet.
  • 3 zeigt die MMIC-Einheiten 101, 102 und 103, wobei die MMIC-Einheit 103 der Digitalverarbeitungs-Master ist und die MMIC-Einheiten 101, 102 die Digitalverarbeitungs-Slaves sind.
  • Ein Signal 301 kann der Ausgabe des Schritts 213 von 2 entsprechen, der die ausgewählten FFT-Spitzen bereitstellt. In einem Schritt 302 verarbeitet die MMIC-Einheit 103 das Signal 301 und sendet einen Befehl über die serielle Peripherieschnittstelle 119 an die MMIC-Einheiten 101 und 102. Dieser Befehl kann als ein dedizierter Befehl an jede der MMIC-Einheiten 101, 102 gesendet werden oder er kann an die MMIC-Einheiten 101, 102 rundgesendet werden. Der Befehl kann definieren, welche der MMIC-Einheit 101, 102 welche Winkelberechnung berechnen soll, und kann definieren, welche der MMIC-Einheiten 101, 102 die FFT-Spitzen an die anderen MMIC-Einheiten senden soll.
  • Wie zuvor dargelegt und in 1 gezeigt ist, wird der Befehl über die SPI 119 übertragen, welche in jeder der MMIC-Einheiten 101 bis 103 vorhanden ist. Zusätzlich gibt es die unidirektionale Verbindungsstrecke (verkettete Verbindungsstrecke), die die Kaskadenausgangsports 120, 117 der jeweiligen MMIC-Einheiten 102 bis 103 nutzt.
  • Basierend auf dem Befehl extrahiert die MMIC-Einheit 102 in einem Schritt 307 Winkeldaten von ausgewählten Spitzen und überträgt diese über die unidirektionale Verbindung an die MMIC-Einheit 103.
  • Dementsprechend, auch basierend auf dem von der MMIC-Einheit 103 (über die SPI 119) empfangenen Befehl, extrahiert die MMIC-Einheit 101 in einem Schritt 311 Winkeldaten von ausgewählten Spitzen und überträgt diese über die unidirektionale Verbindung an die MMIC-Einheit 102.
  • In einem Schritt 308 empfängt die MMIC-Einheit 102 die Winkeldaten von der MMIC-Einheit 101 und die MMIC-Einheit 102 führt in einem nachfolgenden Schritt 309 Winkelberechnungen aus, basierend auf den durch die MMIC-Einheit 101 gelieferten Daten und basierend auf ihren eigenen Daten. In einem Schritt 310 werden die Berechnungsergebnisse (z.B. Winkelinformationen hinsichtlich ausgewählter Spitzen) über die unidirektionale Verbindung zu der MMIC-Einheit 103 übertragen.
  • In einem Schritt 304 empfängt die MMIC-Einheit 103 die Winkeldaten von der MMIC-Einheit 102 und die MMIC-Einheit 103 führt in einem nachfolgenden Schritt 305 Winkelberechnungen aus, basierend auf den durch die MMIC-Einheit 102 gelieferten Daten und basierend auf ihren eigenen Daten. In einem Schritt 306 führen die Berechnungsergebnisse des Schritts 305 sowie die durch die MMIC-Einheit 102 in dem Schritt 310 gelieferten Informationen zu Winkelspitzen (Ergebnisse der Winkelberechnungen) und diese werden über den Kaskadenausgangsport 120 der MMIC-Einheit 103 an die externe Einheit 105 , z.B. ein Auto (siehe Pfeil 315) geliefert.
  • Eine Option besteht darin, dass die verteilte Verarbeitung sogar die Verarbeitungsfähigkeiten der MMIC-Einheiten 101 und 103 auf eine (weitere) zirkulare Weise nutzt: In diesem Szenarium kann die MMIC-Einheit 103 in einem Schritt 303 Winkeldaten von ausgewählten Spitzen auswählen und überträgt diese extrahierten Daten beispielsweise über die unidirektionale Verbindung (zurück) an die MMIC-Einheit 101. Zu diesem Zweck ist der Kaskadenausgangsport 120 der MMIC-Einheit 103 mit dem Kaskadeneingangsport der MMIC-Einheit 101 verbunden. Die MMIC-Einheit 101 empfängt in einem Schritt 312 die Winkeldaten von der MMIC-Einheit 103 und die MMIC-Einheit 101 führt in einem nachfolgenden Schritt 313 Winkelberechnungen aus, basierend auf den durch die MMIC-Einheit 103 gelieferten Daten und basierend auf ihren eigenen Daten. In einem Schritt 314 werden die Berechnungsergebnisse über die unidirektionale Verbindung zu der MMIC-Einheit 102 übertragen. Somit kann die MMIC-Einheit 102 in dem Schritt 310 auch diese Berechnungsergebnisse von der MMIC-Einheit 101 (in diesem Schritt 314 geliefert) berücksichtigen.
  • Eine Option besteht auch darin, dass der Schritt 312 Winkeldaten von einer anderen MMIC-Einheit als den MMIC-Einheiten 102 oder 103 empfängt.
  • Eine weitere Option besteht darin, dass vor dem Abschluss aller Zweitstufen-FFTs eine Teil-Kohärente- oder Nicht-Kohärente-Integration auf einer MMIC-Einheit gestartet wird. Dies kann die Zeitlatenz der seriellen Kommunikation verringern.
  • Somit ist das hier beschriebene Konzept ein flexibler Ansatz dafür, eine verteilte Verarbeitung von beispielsweise Winkelberechnungen zu ermöglichen. Es sei allerdings angemerkt, dass dementsprechend verschiedene Berechnungen durchgeführt werden können.
  • Jede der MMIC-Einheiten 101 bis 103 kann daher in ihrem Arbeitsspeicher einen Teil eines sogenannten Datenwürfels aufweisen. Verarbeiten des Anteils des Datenwürfels auf eine verteilte Weise ermöglicht einen effizienten Ansatz, um schnell komplexe Operationen zu verarbeiten, z.B. Bestimmen von Winkelberechnungen zum Finden von Winkelspitzen, die weiterer Verarbeitung unterzogen werden können.
  • Ein Radardatenwürfel stellt einen intuitiven Weg zum Repräsentieren von Radarverarbeitung als eine Funktion von Raum und Zeit dar. Der Radardatenwürfel kann als ein dreidimensionaler Block aufgefasst werden, wobei die Radarantworten eines einzigen Pulses entlang einer ersten Achse, Antworten von zusätzlichen Empfängerelementen entlang einer zweiten Achse und eine Sammlung der Antworten von mehreren Pulsen entlang einer dritten Achse dargestellt werden (siehe beispielsweise https://de.mathworks.com/company/newsletters/articles/building-and-processing-a-radar-data-cube.html).
  • Basierend auf der hier beschriebenen verteilten Berechnung kann jede MMIC-Einheit 101 bis 103 einen Anteil der Gesamtberechnung bzw. des Gesamtberechnungsergebnisses an eine Nachfolgestufe weitergeben, wobei jede nächste Stufe insbesondere die Ergebnisse der vorherigen Stufe kombiniert. Stufe bezieht sich in diesem Sinne auf eine durch jede MMIC-Einheit 101 bis 103 bereitgestellte Verarbeitungsstufe.
  • Die MMIC-Einheit 103 als der Digitalverarbeitungs-Master ist die „letzte in der Reihe“ und kann die Ergebnisse der verteilten Berechnung effizient intern und/oder extern bereitstellen. Diese Ergebnisse können weiteren (verteilten oder linearen) Berechnungen unterzogen werden, um beispielsweise schließlich ein Objekt vor, hinter einem oder an einer Seite eines Fahrzeugs, insbesondere eines Autos, zu bestimmen.
  • Gemäß einem Beispiel kann der Digitalverarbeitungs-Master für jede detektierte Spitze Folgendes an eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) des Fahrzeugs senden:
    • - eine Reichweiteninformation,
    • - eine Doppler-Information,
    • - einen Winkel (Azimut und/oder Elevation) eines detektierten Objekts,
    • - eine Energieinformation.
  • Eine andere Option besteht darin, dass der Digitalverarbeitungs-Master Informationen liefert, z.B. Energiedaten von benachbarten Spitzen und/oder komplexe Daten für jede (physische oder virtuelle) Antenne von benachbarten Bins.
  • Master-Slave-Kommunikation
  • Eine Option besteht darin, eine (teilweise) Datenreduktion entlang den MMIC-Einheiten vorzusehen, die über die unidirektionale Verbindung „verkettet“ sind. Dies kann insbesondere auf die MMIC-Einheiten anderer als den Digitalverarbeitungs-Master zutreffen.
  • Statt die vollständigen Daten von der MMIC-Einheit 101 und von der MMIC-Einheit 102 zu der MMIC-Einheit 103 (d.h. an den Digitalverarbeitungs-Master) zu übertragen, kann eine (teilweise) Reduktion dieser Daten an jeder oder mindestens einer der Verarbeitungsstufen eingeführt werden.
  • Die Reduktion von Daten kann eine Teil-Nicht-Kohärente-Integration (NCI) oder eine Teil-Kohärente-Integration (CI) umfassen.
  • 4 zeigt einen Teil einer MMIC-Einheit, um ein Beispiel zu visualisieren, wie der Kaskadeneingangsport 117 und der Kaskadenausgangsport 120 verbunden werden können. Die in 4 gezeigte Verarbeitung kann in jeder der MMIC-Einheiten 101 bis 103 implementiert sein.
  • Ein Signal 401 von einer vorhergehenden Stufe (d.h. einer vorhergehenden MMIC-Einheit) wird dem Kaskadeneingangsport 117 zugeführt, welcher mit einer Kombiniereinheit 403 (z.B. einer Summiereinheit) verbunden ist. Der Kombiniereinheit 403 wird auch ein Signal 404 zugeführt. Dieses Signal 404 wird von der aktuellen Stufe (d.h. die die Kombiniereinheit 403 umfassende MMIC-Einheit) bereitgestellt. Die Kombiniereinheit 403 ist mit dem Kaskadenausgangsport 120 verbunden, welcher ein kumuliertes Signal 402 an die nächste Stufe liefert (d.h. eine nachfolgende MMIC-Einheit oder die externe Einheit 105).
  • Das Signal 401 kann ein Teil-NCI-Signal sein, die Kombiniereinheit kann eine Teil-Nicht-Kohärente-Integration ausführen und das kumulierte Signal 402 kann ein Teil-NCI-Signal sein.
  • Alternativ kann das Signal 401 ein Teil-CI-Signal sein, die Kombiniereinheit kann eine Teil-Kohärente-Integration ausführen und das kumulierte Signal 402 kann ein Teil-CI-Signal sein.
  • Datenverfolgung
  • Eine Option besteht darin, die unidirektionale Verbindung, d.h. die Kaskadenports, für Datenverfolgungszwecke zu nutzen, z.B. Verfolgen von analog-digital-gewandelten Daten. Dies kann insbesondere während dedizierter Zeitschlitze vorgenommen werden.
  • Zum Zwecke von Datenverfolgung können insbesondere Rohdaten verfolgt werden und solche Rohdaten können (zumindest zeitweise) an dem Kaskadenausgangsport 120 verfügbar gemacht werden. Die Rohdaten können in Ethernet-Nachrichten compiliert sein. Dies ermöglicht Nutzung verfügbarer Ethernetbasierter Werkzeuge für Rohdaten-Übermittlung und/oder Verarbeitung. Rohdaten können jegliche Daten sein, die analog-digital-gewandelt sind. Solche Rohdaten können insbesondere durch die AFE/DFE 114 geliefert werden.
  • Die als digitale Slave-Verarbeitungsvorrichtungen wirkenden Kaskadenausgangsports 120 der MMIC-Einheiten 101, 102 können zum Verfolgen von Rohdaten während Zeiträumen, wenn die unidirektionale Verbindung, d.h. dieser Port, nicht verwendet wird, verwendet werden. Während Datenverfolgung können die Kaskadeneingangsports so konfiguriert sein, keine Daten von einer vorhergehenden MMIC-Einheit zu erfassen, so dass es keine ungewollte Zunahme der Rechenbelastung für die involvierten MMIC-Einheiten gibt.
  • Der Kaskadenausgangsport 120 der MMIC-Einheit 103 (die der Digitalverarbeitungs-Master ist) kann mit einem Ethernet-Switch verbunden sein, der Auswählen zwischen für weitere Verarbeitung an die externe Einheit 105, z.B. die ECU, zu sendenden Daten und Verfolgungsdaten (insbesondere solchen Daten, die nicht an die externe Einheit 105 gesendet werden) ermöglicht. Die Auswahl kann über VLAN-Tags der Ethernet-Nachrichten erreicht werden (VLAN: virtuelles lokales Netzwerk). Der Ethernet-Switch kann durch die MMIC-Einheit 103 gesteuert werden, um zu gewährleisten, dass die Nutzdaten (d.h. für die externe Einheit 105 bestimmte Signale) von den Verfolgungsdaten getrennt werden.
  • Zeitablauf, Planung
  • 5 zeigt einen Zeitablauf 501, der eine Erfassungsperiode n umfasst. Während dieser Erfassungsperiode n werden in einem Schritt 502 an der mindestens einen Antenne einer MMIC-Einheit Radarsignale empfangen. Die empfangenen Analogsignale werden dann in Digitalsignale umgewandelt.
  • Als Nächstes wird in einem Schritt 503 eine Erststufen-FFT ausgeführt. Die Schritte 502 und 503 können nahezu gleichzeitig ausgeführt werden, mit Ausnahme einer gewissen Zeitdifferenz aufgrund von internen Pipelining-Effekten.
  • In einem nachfolgenden Schritt 504 werden eine Zweitstufen-FFT und eine Nicht-Kohärente-Integration (der Ergebnisse der Erststufen-FFT) ausgeführt.
  • In einem nächsten Schritt 505 werden die Ergebnisse der Nicht-Kohärente-Integration übermittelt.
  • In einem Folgeschritt 506 werden FFT-Spitzen bestimmt und an den Digital-Master-Prozessor (hier die MMIC-Einheit 103) übermittelt.
  • Dann kombiniert der Digitalverarbeitungs-Master die verfügbaren Informationen und sendet - in einem Schritt 507 - die FFT-Spitzen an die externe Einheit 105, z.B. die ECU des Fahrzeugs.
  • Alle Schritte 502 bis 507 können sequentiell ausgeführt werden und definieren die Dauer der Erfassungsperiode n.
  • Während der Schritte 502, 503 und 504 können die Rohdaten an den Kaskadenausgangsports (siehe Bezugszeichen 508) verfügbar gemacht werden, da diese Ports nur während der Übermittlungsschritte 505 und 506 verwendet werden. Somit können die Rohdaten, durch Multiplexen im Zeitbereich während der Erfassungsperiode n, für Verfolgungszwecke geliefert werden, sowie die berechneten Daten an die nachfolgende Stufe (oder die ECU) über die Kaskadenausgangsports 120 können übermittelt werden. Mit anderen Worten, können die Rohdaten an dem Kaskadenausgangsport 120 verfügbar gemacht werden, wenn dieser Port nicht für Datenübermittlungszwecke zu der nachfolgenden MMIC-Einheit (der externen Einheit 105) verwendet wird. In diesem Beispiel tritt eine solche Übermittlung nur während Schritten 505 und 506 auf; die verbleibende Zeit kann zum Liefern von Rohdaten an dem Kaskadenausgangsport 120 genutzt werden. Dies trifft auf die MMIC-Einheiten 101 bis 103 zu.
  • Kreiskaskadierung
  • Optional kann durch die MMIC-Einheiten ein Kreiskaskadierungsschema genutzt werden.
  • 6 basiert auf 1. Somit sind die MMIC-Einheiten 101 bis 103 auf effiziente Weise angeordnet, die eine kooperative verteilte Berechnung ermöglichen. Wieder ist die MMIC-Einheit 103 der Digitalverarbeitungs-Master und sie ist derart angeordnet, dass sie die letzte in der Kette von MMIC-Einheiten ist, d.h. die letzte MMIC-Einheit unter den drei kaskadierten MMIC-Einheiten 101 bis 103. Auch ist die MMIC-Einheit 102 die Funkfrequenz(RF)-Master-Vorrichtung. Die MMIC-Einheit 102 erzeugt das Lokaloszillator(LO)-Radarsignal und überträgt es über den Ausgangsport ihres LO 113 an die anderen MMIC-Einheiten 101 und 103, welche in diesem Beispiel die RF-Slave-Vorrichtungen sind.
  • Der als Digitalverarbeitungs-Master wirkende Kaskadenausgangsport 120 der MMIC-Einheit 103 ist mit einer Teilervorrichtung 601 verbunden. Die Teilervorrichtung 601 ist weiter mit einem Repeater 602 und der externen Einheit 105 verbunden. Es sei angemerkt, dass der Repeater 602 in allen der hier beschriebenen Ausführungsformen optional ist und weggelassen werden kann. Dieser Repeater 602 kann insbesondere zu der Signalstärke beitragen.
  • Der Kaskadenausgangsport 120 der MMIC-Einheit 103 kann Differenz-Takt-Aus-Pins und Differenz-Daten-Aus-Pins umfassen, welche mit oder ohne die Teilervorrichtung 601 verwendet werden können, um die Daten zum Repeater 602 (oder, falls der Repeater weggelassen wird, an den Kaskadeneingangsport 117 der MMIC-Einheit 101) und zu der externen Einheit 105 weiterzuleiten.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel können über den Kaskadenausgangsport 120 der MMIC-Einheit 103 übertragene Nachrichten andere Tags und/oder Kennungen aufweisen, die Filtern der ankommenden Daten durch die externe Einheit 105, z.B. die ECU, die mit einer solchen Radaranordnung verbunden ist, wie in 6 gezeigt ist, erlauben.
  • Optional kann der Teiler 601 ein LVDS-Signalteiler sein (LVDS: low voltage differential signaling - Niederspannungs-Differenzsignalisierung - gemäß ANSI/TIA/EIA-644-1995 oder darauf basierend).
  • Der Repeater 602 kann auch ein LVDS-Repeater sein. Optional können der LVDS-Signalteiler und/oder der LVDS-Repeater dieselben Kommunikationspins verwenden, wie sie für die Kaskadeneingangsports 117 und die Kaskadenausgangsports 120 verwendet werden.
  • Der Repeater 602 ist ferner mit dem Kaskadeneingangsport 117 der MMIC-Einheit 101 verbunden. Falls der Repeater 602 weggelassen ist, ist der Teiler 601 (direkt oder indirekt) mit dem Kaskadeneingangsport 117 der MMIC-Einheit 101 verbunden.
  • Somit erfordert der Kreiskaskadieransatz gemäß 6, im Gegensatz zu dem in 1 gezeigten Szenarium, keine Verbindung zwischen den MMIC-Einheiten 101 bis 103 über die SPI 119.
  • In der beispielhaften Anordnung von 6 wird ein kreisförmiger Datenfluss von der MMIC-Einheit 101 zu der MMIC-Einheit 102 und weiter zu der MMIC-Einheit 103 (die der Digitalverarbeitungs-Master ist) erreicht. Die MMIC-Einheit 103 überträgt (einen Teil) der Daten zurück an den Kaskadeneingangsport 117 der MMIC-Einheit 101. Jede der MMIC-Einheiten 101 bis 103 ist somit dafür eingerichtet, Teilberechnungen (CI und/oder NCI) zu liefern.
  • Dedizierte Hardware kann zum Ausführen der Teilberechnungen verwendet werden. Eine Option besteht darin, dass solch eine dedizierte Hardware zwischen dem Kaskadeneingangsport 117 und dem Kaskadenausgangsport 120 von jeder MMIC-Einheit angeordnet sein kann (siehe auch 4). Solch dedizierte Hardware kann durch physisches Design und/oder funktionales Design der MMIC-Einheit bereitgestellt sein. Die dedizierte Hardware kann insbesondere konfigurierbar sein, so dass entweder eine CI oder eine NCI durchgeführt wird.
  • Master-Slave-Kommunikation: In diesem Beispiel sind der Digitalverarbeitungs-Master (d.h. die MMIC-Einheit 103) und die Digitalverarbeitungs-Slaves (d.h. die MMIC-Einheiten 101 und 102) unter Nutzung eines Puffers gekoppelt, um Nachrichten weiterzuleiten und/oder zu verarbeiten.
  • Eine Option besteht insbesondere darin, dass der Kaskadenausgangsport 120 einen solchen Puffer aufweist.
  • Eine Option besteht auch darin, dass der Kaskadenausgangsport 120 der jeweiligen MMIC-Einheit zu einer bidirektionalen Kommunikation fähig ist.
  • Slave-Master-Kommunikation: In dem in 6 gezeigten Beispiel wird eine schnelle kaskadierende unidirektionale Verbindungsstrecke verwendet, um Informationen von der MMIC-Einheit 101 zu der MMIC-Einheit 102 und dann zu der MMIC-Einheit 103 zu übertragen. Die kaskadierende unidirektionale Verbindungsstrecke nutzt die Kaskadeneingangsports 117 und die Kaskadenausgangsports 120 der MMIC-Einheiten 101 bis 103.
  • Über diese schnelle kaskadierende unidirektionale Verbindungsstrecke können Differenz-Taktsignale und Differenz-Daten übertragen werden. Auch können Teilberechnungsergebnisse, wie Teil-Nicht-Kohärente-Integration von Daten durch die einzelnen MMIC-Einheiten geliefert werden. Ferner können Daten von ausgewählten FFT-Spitzen verarbeitet und weitergeleitet werden.
  • Master-zu-Auto-Kommunikation: Der Digitalverarbeitungs-Master (hier die MMIC-Einheit 103) kann vorteilhafterweise eine Verbindung mit der externen Einheit 105 aufweisen, z.B. dem Fahrzeug oder dem Auto (z.B. eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) des Autos) über dessen Kaskadenausgangsport 120.
  • Basierend auf der in 6 abgebildeten Kreiskommunikation kann jegliche MMIC-Einheit Daten mit einer beliebigen anderen MMIC-Einheit austauschen. Somit kann eine Kommunikation über SPI (oder die SPI als solche) weggelassen werden.
  • 7 visualisiert einen beispielhaften Datenfluss zwischen den MMIC-Einheiten 101, 102 und 103.
  • Wie zuvor wirkt die MMIC-Einheit 103 als der Digitalverarbeitungs-Master und die MMIC-Einheiten 101 und 102 wirken als die Digitalverarbeitungs-Slaves.
  • In einem Schritt 701 führt die MMIC-Einheit 103 eine Erststufen-FFT, dann in einem Schritt 702 eine Zweitstufen-FFT und in einem nachfolgenden Schritt 703 eine Teil-Kohärente-Integration (CI) durch.
  • Nachdem Schritt 702 ausgeführt wurde, weist die MMIC-Einheit 103 über Befehle (welche in 7 weggelassen wurden, um die Lesbarkeit zu verbessern) an, dass
    • - die MMIC-Einheit 101 eine Teil-Nicht-Kohärente-Integration (NCI) durchführen soll, welche einen Schritt 714 auslöst;
    • - die MMIC-Einheit 101 eine Teil-CI durchführen soll, welche einen Schritt 704 auslöst; und
    • - die MMIC-Einheit 102 eine Teil-NCI durchführen soll, welche einen Schritt 713 auslöst.
  • Die Befehle werden möglicherweise von der MMIC-Einheit 103 an die MMIC-Einheiten 101 und 102 über eine propagierte Nachrichtenübermittlung übertragen, die die in 6 gezeigte Kreisanordnung nutzt: Somit übermittelt die MMIC-Einheit 103 über deren Kaskadenausgangsport 120 die Befehle über mindestens eine Nachricht über den Teiler 601 hinweg zurück zu dem Kaskadeneingangsport 117 der MMIC-Einheit 101 (welche wie oben erläutert die erste MMIC-Einheit in der Kette ist.). Die MMIC-Einheit 101 empfängt diese mindestens eine Nachricht, analysiert deren Inhalt und bestimmt, ob es einen Befehl oder eine Anweisung für sie selbst gibt. Auch leitet die MMIC-Einheit 101 die mindestens eine Nachricht über deren Kaskadenausgangsport 120 an den Kaskadeneingangsport 117 der MMIC-Einheit 102 weiter. Die MMIC-Einheit 102 handelt dementsprechend, d.h. sie analysiert deren Inhalt und bestimmt, ob es einen Befehl oder eine Anweisung für sie selbst gibt. Auch leitet die MMIC-Einheit 102 die mindestens eine Nachricht über deren Kaskadenausgangsport 120 an den Kaskadeneingangsport 117 der nächsten Einheit in der Kette, hier die MMIC-Einheit 103, weiter. Durch Empfangen der mindestens einen Nachricht erfährt die MMIC-Einheit 103, dass die Kreiskommunikation zu den Digitalverarbeitungs-Slaves erfolgreich war und kann dementsprechend handeln. Von einem funktionalen Standpunkt gesehen kann diese propagierte Nachrichtenübermittlung als eine Rundsendenachricht wahrgenommen werden, die von der MMIC-Einheit 103 an die anderen MMIC-Einheiten 101 und 102 der Kette übertragen wird.
  • Durch Nutzung dieses propagierten Nachrichtenübermittlungsmechanismus ist die MMIC-Einheit 103 (die der Digitalverarbeitungs-Master ist) in der Lage, die MMIC-Einheiten 101 und 102 (die die Digitalverarbeitungs-Slaves sind) anzuweisen, was zu tun ist.
  • Somit wird auf den Schritt 703 folgend, welcher durch die MMIC-Einheit 103 durchgeführt wurde, das Ergebnis dieses Schritts 703 über die Kreiskommunikation an die MMIC-Einheit 101 übertragen, welche die nächste Stufe der Teil-CI in dem Schritt 704 vornimmt. Die MMIC-Einheit 101 kann die aus dem Schritt 703 resultierenden Daten nutzen sowie einen Teil der Teil-CI selbst berechnen und die Ergebnisse kombinieren, welche dann über ihren Kaskadenausgangsport 120 an den Kaskadeneingangsport 117 der MMIC-Einheit 102 übermittelt werden. Die MMIC-Einheit 102 in diesem Beispiel führt die End-CI in einem Schritt 705 auf Grundlage der durch die MMIC-Einheit 101 gelieferten Ergebnisse und (optional) auf Grundlage von von ihr selbst bestimmten Ergebnissen aus. In einem nachfolgenden Schritt 706 führt die MMIC-Einheit 102 CFAR und FFT-Spitzenauswahl aus. Das Ergebnis dieses Schritts 706 wird über ihren Kaskadenausgangsport 120 an den Kaskadeneingangsport 117 der MMIC-Einheit 103 übertragen. In einem Schritt 707 empfängt die MMIC-Einheit 103 die Spitzenauswahl.
  • Somit ist die CI über die MMIC-Einheit 103, die MMIC-Einheit 101 und die MMIC-Einheit 102 verteilt, welche die End-CI vornimmt und die Ergebnisse zu der MMIC-Einheit 103 zurück überträgt.
  • Wie oben erläutert wurde, wird die MMIC-Einheit 101 angestoßen, in dem Schritt 714 eine Teil-NCI auszuführen. Es sei angemerkt, dass die MMIC-Einheit 101 vor der Teil-NCI auch eine Erststufen- und eine Zweitstufen-FFT (in 7 nicht gezeigt) ausgeführt haben kann. Das Ergebnis der in Schritt 714 berechneten Teil-NCI wird über den Kaskadenausgangsport 120 der MMIC-Einheit 101 an den Kaskadeneingangsport 117 der MMIC-Einheit 102 übertragen. Die MMIC-Einheit 102 wurde angestoßen, um eine Teil-NCI auszuführen, was sie in einem Schritt 713 auf Grundlage von durch die MMIC-Einheit 101 gelieferten Ergebnissen und (optional) auf Grundlage von von ihr selbst bestimmten Ergebnissen ausführt. Die Ergebnisse der in Schritt 713 berechneten Teil-NCI werden über den Kaskadenausgangsport 120 der MMIC-Einheit 102 an den Kaskadeneingangsport 117 der MMIC-Einheit 103 übertragen. Die MMIC-Einheit 103 hat in einem Schritt 715 eine Teil-NCI ausgeführt und verwendet die Ergebnisse dieses Schritts 715 und die von der MMIC-Einheit 102 gelieferten Ergebnisse von Schritt 713, um in einem Schritt 716 eine End-NCI auszuführen. In einem nachfolgenden Schritt 717 führt die MMIC-Einheit 103 eine CFAR und eine FFT-Spitzenauswahl auf der Grundlage der Ergebnisse von Schritt 716, d.h. der End-NCI, aus.
  • In einem Schritt 708 werden die ausgewählten FFT-Spitzen, die das Ergebnis der CI (siehe Schritt 707) sind, sowie jene der NCI (siehe Schritt 717) an eine nächste Verarbeitungsstufe und/oder zu der externen Einheit 105 (siehe Pfeil 709) übermittelt.
  • Segmentierung der MMIC-Einheit in eine RF-Vorrichtung und eine Verarbeitungsvorrichtung
  • 8 zeigt ein auf 6 basierendes alternatives Blockdiagramm. Im Gegensatz zu 6 ist jede MMIC-Einheit 101 bis 103 in eine RF-Vorrichtung und eine Verarbeitungsvorrichtung aufgeteilt. Somit ist die MMIC-Einheit 101 in eine RF-Vorrichtung 801 und eine Verarbeitungsvorrichtung 804 aufgeteilt, ist die MMIC-Einheit 102 in eine RF-Vorrichtung 802 und eine Verarbeitungsvorrichtung 805 aufgeteilt und ist die MMIC-Einheit 103 in eine RF-Vorrichtung 803 und eine Verarbeitungsvorrichtung 806 aufgeteilt.
  • Jede RF-Vorrichtung 801 bis 803 kann Folgendes umfassen:
    • - eine Sendereinheit 111 (welche einige Sender und mindestens eine Antenne, insbesondere einen Sender pro Antenne umfassen kann);
    • - eine Empfängereinheit 112 (welche einige Empfänger und mindestens eine Antenne, insbesondere einen Empfänger pro Antenne umfassen kann);
    • - eine Lokaloszillator(LO)-Eingabe-/Ausgabeeinheit 113 (auch als eine LO-Einheit bezeichnet, umfassend mindestens einen LO-Port);
    • - ein Analog-Frontend (AFE) und ein Digital-Frontend (DFE) 114;
    • - einen Rampengenerator und einen Taktgenerator 115.
  • Jede Verarbeitungsvorrichtung 804 bis 806 kann Folgendes umfassen:
    • - eine Debug-Schnittstelle 116;
    • - einen Kaskadeneingangsport 117;
    • - eine Verarbeitungseinheit 118, umfassend mindestens eines der Folgenden: eine Signalverarbeitungseinheit (SPU), eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Arbeitsspeicher (RAM);
    • - optional: eine serielle Peripherieschnittstelle (SPI) 119;
    • - einen Kaskadenausgangsport 120;
    • - eine Schnittstelle 811, die mit der AFE/DFE 114 der verknüpften RF-Vorrichtung verbunden ist.
  • Dieses Szenarium hat den Vorteil, dass eine Verarbeitungsvorrichtung 804 bis 806 mit Schnittstellen zu mindestens einer RF-Vorrichtung 801 bis 803 versehen sein kann. Dies führt einen weiteren Flexibilitätsgrad ein. In einem beispielhaften Szenarium kann jede Verarbeitungsvorrichtung mit zwei oder mehr RF-Vorrichtungen zusammengeschaltet sein.
  • Kommunikation über Ethernet-Switch
  • 9 stellt ein weiteres beispielhaftes Diagramm zum Ermöglichen einer koordinierten, verteilten (Vor-)Verarbeitung dar.
  • Das Diagramm von 9 basiert auf der in 8 gezeigten Anordnung. Allerdings ist die RF-Vorrichtung 801 im Gegensatz zu 8 mit einer Verarbeitungsvorrichtung 901 gekoppelt, die RF-Vorrichtung 802 ist mit einer Verarbeitungsvorrichtung 902 gekoppelt und die RF-Vorrichtung 803 ist mit einer Verarbeitungsvorrichtung 903 gekoppelt.
  • Jede der Verarbeitungsvorrichtungen 901 bis 903 umfasst eine Kommunikationsschnittstelle 911 anstelle des Kaskadeneingangsports 117 und des Kaskadenausgangsports 120.
  • Die Kommunikationsschnittstellen 911 der Verarbeitungsvorrichtungen 901 bis 903 sind mit einem Ethernet-Switch 904 gekoppelt. Der Ethernet-Switch 904 ist auch mit der externen Einheit 105 gekoppelt.
  • Die SPI 119 der Verarbeitungsvorrichtung 903 kann mit dem Ethernet-Switch 904 verbunden sein, um eine Konfiguration des Ethernet-Switchs 904 und insbesondere eine Konfiguration der Kommunikation zwischen den Verarbeitungsvorrichtungen 901 bis 903 über den Ethernet-Switch 904 zu erlauben.
  • Dieses Beispiel erlaubt das Nutzen gemeinsamer Ethernet-Komponenten für Kommunikationszwecke. Es sei angemerkt, dass dementsprechend jegliches andere Bussystem als Ethernet verwendet werden kann.
  • Bidirektionale Kommunikation zwischen Verarbeitungsvorrichtungen
  • 10 stellt ein alternatives Diagramm zum Ermöglichen einer koordinierten, verteilten (Vor-)Verarbeitung dar.
  • Das Diagramm von 10 basiert auf 9. Allerdings ist die RF-Vorrichtung 801 im Gegensatz zu 9 mit einer Verarbeitungsvorrichtung 1001 gekoppelt, die RF-Vorrichtung 802 ist mit einer Verarbeitungsvorrichtung 1002 gekoppelt und die RF-Vorrichtung 803 ist mit einer Verarbeitungsvorrichtung 1003 gekoppelt.
  • Jede der Verarbeitungsvorrichtungen 1001 bis 1003 umfasst eine Kommunikationsschnittstelle 1011 und eine Kommunikationsschnittstelle 1012.
  • Eine bidirektionale Kommunikation zwischen der Verarbeitungsvorrichtung 1001 und der Verarbeitungsvorrichtung 1002 ist über eine bidirektionale Verbindung zwischen der Kommunikationsschnittstelle 1012 der Verarbeitungsvorrichtung 1001 und der Kommunikationsschnittstelle 1011 der Verarbeitungsvorrichtung 1002 implementiert. Ferner ist eine bidirektionale Kommunikation zwischen der Verarbeitungsvorrichtung 1002 und der Verarbeitungsvorrichtung 1003 über eine bidirektionale Verbindung zwischen der Kommunikationsschnittstelle 1012 der Verarbeitungsvorrichtung 1002 und der Kommunikationsschnittstelle 1011 der Verarbeitungsvorrichtung 1003 implementiert.
  • Dies ermöglicht eine flexible und bidirektionale Kommunikation zwischen den Verarbeitungsvorrichtungen 1001, 1002 und 1003.
  • Jede der Kommunikationsschnittstellen 1011 und 1012 kann eine bidirektionale Kommunikationsschnittstelle sein, die einen ersten Datenfluss in einer ersten Richtung und einen zweiten Datenfluss in einer zweiten Richtung, die der ersten entgegengesetzt ist, ermöglicht. Für Erklärungszwecke wird angenommen, dass die erste Richtung die zu der MMIC-Einheit 103 zeigende Richtung ist und die zweite Richtung die zu der MMIC-Einheit 101 zeigende Richtung ist.
  • Somit ist, wie mit Bezug auf 6 und 7 hinsichtlich der Kreiskommunikation erläutert wurde, die MMIC-Einheit 103 über ihren Kaskadenausgangsport 120 in der Lage, den Kaskadeneingangsport 117 der MMIC-Einheit 101 zu erreichen.
  • In dem in 10 gezeigten Beispiel ist die MMIC-Einheit 103 in der Lage, unter Nutzung der Kommunikationsschnittstellen 1011 und 1012 die MMIC-Einheit 101 in der zweiten Richtung zu erreichen (d.h. die zu der MMIC-Einheit 101 zeigende Richtung). In diesem Fall können eine zu übertragende Nachricht und/oder Daten von der MMIC-Einheit 103 an die MMIC-Einheit 101 durch Nutzung der Kommunikationsschnittstellen 1011 und 1012 in der zweiten Richtung übermittelt werden; in diesem Beispiel werden die Nachricht und/oder die Daten durch die MMIC-Einheit 102 weitergeleitet.
  • Nutzung eines Datenflusses in der Richtung zu der MMIC-Einheit 103 betreffend, werden die Kommunikationsschnittstellen 1011 und 1012, wie oben beschrieben, als Kaskadeneingangsports 117 und Kaskadenausgangsports 120 genutzt.
  • Zwei RF-Vorrichtungen verknüpft mit einer einzigen Verarbeitungsvorrichtung
  • 11 stellt noch ein weiteres Diagramm zum Ermöglichen einer koordinierten, verteilten (Vor-)Verarbeitung dar.
  • Das Diagramm von 11 basiert auf 8. Allerdings ist die RF-Vorrichtung 801 im Gegensatz zu 8 mit einer Verarbeitungsvorrichtung 1001 gekoppelt, die RF-Vorrichtung 802 ist mit einer Verarbeitungsvorrichtung 1101 gekoppelt und die RF-Vorrichtung 803 ist mit einer Verarbeitungsvorrichtung 1103 (d.h. der Schnittstelle 811 der Verarbeitungsvorrichtung 1103) gekoppelt.
  • Auch ist der Kaskadenausgangsport 120 der Verarbeitungsvorrichtung 1101 mit dem Kaskadeneingangsport 117 der Verarbeitungsvorrichtung 1103 verbunden.
  • Dies zeigt, dass die Verarbeitungsvorrichtung 1103 mit zwei RF-Vorrichtungen 801 und 802 gekoppelt ist.
  • Für alle oben gezeigten Szenarien kann die SPI 119 ebenfalls für (zusätzliche) Kommunikationszwecke verwendet werden (wie in 1 gezeigt ist). Auch ist die Rückkopplungsschleife von dem Kaskadenausgangsport 120 der Verarbeitungsvorrichtung 1103 zu dem Kaskadeneingangsport 117 der Verarbeitungsvorrichtung 1101 ebenfalls optional für den Fall, dass die Kommunikation zwischen den Verarbeitungsvorrichtungen 1101 und 1103 bidirektional ist (Einsetzen bidirektionaler Kommunikationsschnittstellen anstelle der Kaskadeneingangs-/- ausgangsports).
  • Vorteile und weitere Aspekte
  • Hier beschriebene Beispiele betreffen insbesondere Radarsysteme, die koordinierte verteilte Berechnung nutzen, wodurch verteilte Ressourcen, z.B. Arbeitsspeicher und/oder Verarbeitungsressourcen ermöglicht werden. Dieser verteilte Ansatz erlaubt effizientes Verwenden verschiedener Vorrichtungen und verbessert somit die Leistungsfähigkeit von Radarsignal-(Vor-)Verarbeitung.
  • Jede Einheit kann eine MMIC-Einheit oder eine Kombination von mindestens einer RF-Vorrichtung und einer Verarbeitungsvorrichtung sein. Einige derartige Einheiten werden zum Bereitstellen koordinierter verteilter Berechnung zum Liefern (vor-)verarbeiteter Radarsignale verwendet.
  • Eine Einheit ist der Digitalverarbeitungs-Master, die verbleibenden Einheiten sind die Digitalverarbeitungs-Slaves. Auch ist eine Einheit (die der Digitalverarbeitungs-Master oder ein beliebiger der Digitalverarbeitungs-Slaves ist) die RF-Master-Vorrichtung und die verbleibenden Einheiten sind die RF-Slave-Vorrichtungen. Somit kann die RF-Master-Vorrichtung unabhängig von einer Zuweisung des Digitalverarbeitungs-Masters zugewiesen werden.
  • Einige Einheiten können verlinkt (zusammengekettet) sein, wobei das letzte Glied der Kette der Digitalverarbeitungs-Master sein kann. Jede der Einheiten kann einen Kaskadeneingangsport und einen Kaskadenausgangsport aufweisen; der Kaskadenausgangsport ist mit dem Kaskadeneingangsport der nächsten Einheit verbunden und so fort. Der Kaskadeneingangsport der letzten Einheit der Kette (diese Einheit ist der Digitalverarbeitungs-Master) kann mit dem Kaskadenausgangsport der vorhergehenden Einheit verbunden sein. Der Kaskadenausgangsport des Digitalverarbeitungs-Masters kann somit das Ergebnis der Berechnung, z.B. an eine externe Einheit und/oder an eine vorhergehende Einheit der Kette liefern, insbesondere an die erste Einheit der Kette.
  • Eine Option besteht darin, dass Funktionalitäten der RF-Vorrichtung (Master oder Slave) mit Funktionalitäten der Digitalverarbeitungs-Vorrichtung (Master oder Slave) kombiniert werden können.
  • Basierend auf den verteilten Berechnungen kann eine Datenreduktion in mindestens einer Einheit erreicht werden, bevor die Daten an die nachfolgende Einheit weitergeleitet werden.
  • Eine Option besteht darin, dass eine Kreiskaskadierung eingesetzt wird, welche insbesondere eine unidirektionale Verbindung (Verbindungsstrecke) zwischen den Einheiten nutzt. Beispielsweise kann eine solche Kreiskaskadierung durch Übertragen von Daten von dem Digitalverarbeitungs-Master, der die letzte Einheit in der Kette ist, zu der ersten Einheit in der Kette (oder zumindest an mindestens eine vorherige Einheit dieser Kette von Einheiten) zurück bereitgestellt werden.
  • Eine Option besteht ebenfalls darin, dass der Digitalverarbeitungs-Master, der die letzte Einheit in der Kette ist, das Ergebnis der Radarsignalberechnung an eine externe Einheit liefert. Diese externe Einheit kann eine Steuerungseinheit eines Fahrzeugs oder irgendeine andere Verarbeitungsvorrichtung sein, die solche Ergebnisse nutzen kann. In einem Beispiel kann der Digitalverarbeitungs-Master eine Schnittstelle mit der externen Einheit gemeinsam nutzen. Der Digitalverarbeitungs-Master und die externe Einheit können mit einem Bussystem verbunden sein, z.B. einer Ethernet-Verbindung oder einem beliebigen gemeinsam genutzten Medium.
  • Die externe Einheit kann Daten zu der externen Einheit und auch an mindestens eine vorhergehende Einheit in der Kette liefern. Solche Daten können für Filterungszwecke markiert sein. Dies ermöglicht es der externen Einheit, nur die Ergebnisse und nicht die Zwischendaten zu filtern, die dafür bestimmt sind, zu den vorherigen Einheiten der Kette (re-)zirkuliert zu werden.
  • Auch ist Datenverfolgung (insbesondere Rohdaten, z.B. dezimierte analog-digital-gewandelte Ergebnisse) über die unidirektionale Kommunikation (kaskadierte Kommunikationsverbindungsstrecke) zu dem Digitalverarbeitungs-Master vorgesehen. Markieren kann zum Filtern der Daten, auch zum Erkennen von Verfolgungsdaten, z.B. an der Einheit, die die Verfolgungsdaten zusammenstellt und/oder nutzt, verwendet werden. Markierte Verfolgungsdaten können getrennt von den Nutzdaten (d.h. Berechnungsergebnissen oder Berechnungszwischenergebnissen) gefiltert und verarbeitet werden.
  • Jede Einheit kann eine gewisse Art eines Arbeitsspeichers und/oder Puffers (z.B. Flash-Speicher) umfassen. Somit können Zwischenergebnisse für einen bestimmten Bin, Chirp oder eine bestimmte Rampe gepuffert werden, bis die übrigen Parameter zum Ausführen der erforderlichen Berechnung verfügbar sind.
  • Ein „Kästchen“ (Bin) kann sich insbesondere auf mindestens eine Probe, eine Frequenz oder einen Frequenzbereich (beispielsweise eine Frequenzrampe) beziehen, die/der mit einem potentiellen Ziel (d.h. mindestens einem potentiellen Ziel) assoziiert sein könnte. Der Bin kann mindestens ein FFT-Ergebnis (welches möglicherweise durch den CFAR-Algorithmus identifiziert wird) umfassen, es kann sich insbesondere auf ein letztes FFT-Ergebnis beziehen oder auf diesem basieren.
  • Die Einheiten können über Nachrichten kommunizieren. Somit kann ein koordinierter Fluss von Nachrichten die verteilte Verarbeitung unter einigen Einheiten ermöglichen. Insbesondere können Nachrichten von der Einheit, die der Digitalverarbeitungs-Master ist, zu mindestens einem der Digitalverarbeitungs-Slaves verwendet werden zum Durchleiten von Parametern, die für die Berechnungen an den Digitalverarbeitungs-Slaves benötigt werden.
  • Eine Option besteht darin, dass die Verbindung mit der externen Einheit dieselbe serielle Kommunikation verwendet wie die Verbindung zwischen den Einheiten der Kette.
  • Die Kommunikation zwischen den Einheiten der Kette kann mindestens eines der Folgenden nutzen:
    • - eine unidirektionale Verbindung (Verbindungsstrecke),
    • - eine bidirektionale Verbindung,
    • - eine serielle Peripherieschnittstelle,
    • - Nachrichtenübermittlung,
    • - Nachrichtenübermittlung, die eine Einheit adressiert (Einzelsendung),
    • - Nachrichtenübermittlung, die mindestens zwei Einheiten (Gruppensendung) oder alle Einheiten (Rundsendung) adressiert.
  • Für Kommunikationszwecke können die Ports der Einheiten unidirektionale Ports oder bidirektionale Ports sein.
  • Eine Option besteht auch darin, dass die Kommunikation zwischen den Einheiten der Kette und/oder der externen Einheit durch einen Switch oder ein Gateway, beispielsweise einen Ethernet-Switch, erleichtert wird.
  • Somit löst der präsentierte Ansatz insbesondere das Problem kaskadierter Verarbeitung durch Nutzung einer geringen Menge zusätzlichen Arbeitsspeichers. Wobei die Lösung Störungen und/oder Datenextraktion aus interessierenden Gebieten in einer strukturierten und verteilten Weise detektiert.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Verarbeitungsbelastung der externen Einheit verringert wird, da das präsentierte Berechnungsschema Ergebnisse produziert, die direkt durch die externe Einheit, z.B. eine ECU eines Autos, verwendet werden können.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Hardware-Ressourcen der Einheiten (z.B. RFCMOS) effizient genutzt werden. Die Menge an Arbeitsspeicher und Leistungsfähigkeit pro Einheit kann auf die Anzahl von Radarempfangskanälen skaliert werden.
  • Ein anderer Vorteil ist die Flexibilität der Lösung. Aufgrund des verteilten Konzepts werden möglicherweise nur wenige Radarsendekanäle pro Einheit gehandhabt, insbesondere pro RFCMOS-MMIC.
  • Die hier 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 Vorrichtung, der Einrichtung oder des Systems kombiniert werden oder umgekehrt.
  • Eine Radarvorrichtung wird vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst:
    • - mindestens drei Einheiten, wobei jede Einheit einen Kaskadeneingangsport und einen Kaskadenausgangsport aufweist,
    • - wobei die mindestens drei Einheiten derart verkettet sind, dass der Kaskadenausgangsport einer ersten Einheit mit dem Kaskadeneingangsport einer nachfolgenden Einheit verbunden ist und dass der Kaskadeneingangsport der letzten Einheit der Kette mit dem Kaskadenausgangsport von dessen vorangehender Einheit verbunden ist,
    • - wobei der Kaskadenausgangsport der letzten Einheit der Kette mit einer externen Einheit verbindbar ist;
    • - wobei die mindestens drei Einheiten dafür eingerichtet sind, eine Radarberechnung auf eine verteilte Weise auszuführen, so dass Zwischenergebnisse zu der letzten Einheit der Kette transportiert werden, wobei die letzte Einheit der Kette diese Ergebnisse kombiniert und diese zu seinem Kaskadenausgangsport liefert.
  • Somit kann eine dedizierte Hardware der jeweiligen Einheit verwendet werden zum Bereitstellen eines Teils der gesamten Radarberechnung, und somit ihres Zwischenergebnisses (welches in gewissem Ausmaße auch ein Teil des Endergebnisses oder sogar ein Endergebnis sein kann, das noch weitergeleitet werden muss), für die letzte Einheit der Kette. Dies ermöglicht es, die Berechnung auf einige Einheiten aufzuteilen und dann die Ergebnisse durch die letzte Einheit in der Kette zu kombinieren.
  • Es sei auch angemerkt, dass die letzte Einheit der Kette Ergebnisse kombinieren kann, welche (Zwischen-)Ergebnisse aufweisen kann, die durch die letzte Einheit der Kette lokal berechnet wurden.
  • Bei einer Ausführungsform ist die Einheit eine MMIC-Einheit.
  • Bei einer Ausführungsform ist die Einheit eine MMIC-Einheit, die ein RFCMOS auf einem Chip umfasst.
  • Es ist eine Option, dass das System in einem Gehäuse geliefert wird. Beispielsweise können sich die RF-Entität und die Verarbeitungsentität ein Gehäuse teilen.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst die MMIC-Einheit ferner Folgendes:
    • - eine Sendereinheit,
    • - eine Empfängereinheit,
    • - eine Lokaloszillatoreinheit,
    • - eine Verarbeitungseinheit.
  • Bei einer Ausführungsform gilt:
    • - eine der MMIC-Einheiten ist ein Funkfrequenz-Master und die übrigen MMIC-Einheiten sind Funkfrequenz-Slaves,
    • - der Funkfrequenz-Master liefert ein durch die Lokaloszillatoreinheit erzeugtes Signal an die Funkfrequenz-Slaves.
  • Bei einer Ausführungsform unterscheidet sich der Funkfrequenz-Master von der MMIC-Einheit, die die letzte Einheit in der Kette ist, oder dass der Funkfrequenz-Master die letzte Einheit in der Kette ist.
  • Eine weitere Option besteht darin, dass der RF-Master derselbe ist wie die MMIC-Einheit, die die letzte Einheit in der Kette ist (d.h. der Digitalverarbeitungs-Master).
  • Bei einer Ausführungsform umfasst die Einheit eine Verarbeitungsvorrichtung.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst die Verarbeitungsvorrichtung ferner
    • - eine Verarbeitungseinheit,
    • - eine Schnittstelle, die mit einem Frontend von mindestens einer Funkfrequenzvorrichtung verbindbar ist.
  • Die Schnittstelle kann derart eingerichtet sein, dass sie fähig ist zum Empfangen von Zeitbereichsdaten.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst die Radarvorrichtung ferner einige Funkfrequenzvorrichtungen, wobei jede Funkfrequenzvorrichtung Folgendes umfasst:
    • - eine Sendereinheit,
    • - eine Empfängereinheit,
    • - eine Lokaloszillatoreinheit,
    • - ein Frontend, das mit einer Verarbeitungsvorrichtung gekoppelt ist.
  • Folglich ist jede Funkfrequenz(RF)-Vorrichtung mit einer Verarbeitungsvorrichtung gekoppelt. Jede Verarbeitungsvorrichtung ist mit mindestens einer RF-Vorrichtung gekoppelt. In einem Beispiel kann eine Verarbeitungsvorrichtung zwei oder mehr RF-Vorrichtungen versorgen.
  • Das Frontend kann mit der Verarbeitungsvorrichtung gekoppelt sein, um Zeitbereichsdaten zu übertragen.
  • Bei einer Ausführungsform gilt:
    • - eine der Funkfrequenzvorrichtungen ist ein Funkfrequenz-Master und die Funkfrequenzvorrichtungen sind Funkfrequenz-Slaves,
    • - der Funkfrequenz-Master liefert ein durch die Lokaloszillatoreinheit erzeugtes Signal an die Funkfrequenz-Slaves.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst die Radarberechnung auf eine verteilte Weise mindestens eines von Folgendem:
    • - eine CFAR-Berechnung,
    • - mindestens eine FFT-Berechnung,
    • - eine Winkelberechnung, insbesondere Berechnen eines Winkels und/oder einer Elevationsinformation,
    • - eine Spitzen-Berechnung,
    • - eine kohärente Integration,
    • - eine nicht-kohärente Integration,
    • - eine Störungsabmilderungsberechnung,
    • - Berechnen einer Reichweiteninformation,
    • - Berechnen einer Doppler-Information,
    • - Berechnen einer Energieinformation.
  • Bei einer Ausführungsform gilt:
    • - die letzte Einheit der Kette ist ein Digitalverarbeitungs-Master und die übrigen Einheiten der Kette sind Digitalverarbeitungs-Slaves,
    • - der Digitalverarbeitungs-Master koordiniert die Kommunikation zu der externen Einheit.
  • Bei einer Ausführungsform sendet der Digitalverarbeitungs-Master Anweisungen an mindestens eine der übrigen Einheiten.
  • Bei einer Ausführungsform gilt:
    • - jede der mindestens drei Einheiten umfasst eine serielle Schnittstelle,
    • - der Digitalverarbeitungs-Master sendet unter Nutzung der seriellen Schnittstelle mindestens eine der Anweisungen an mindestens einen der Digitalverarbeitungs-Slaves.
  • Bei einer Ausführungsform gilt:
    • - jede der mindestens drei Einheiten umfasst eine Kommunikationsschnittstelle,
    • - die Kommunikationsschnittstellen der mindestens drei Einheiten sind mit einem Switch verbunden,
    • - der Digitalverarbeitungs-Master sendet unter Nutzung der Kommunikationsschnittstelle mindestens eine der Anweisungen an mindestens einen der Digitalverarbeitungs-Slaves.
  • Bei einer Ausführungsform gilt:
    • - jede der mindestens drei Einheiten umfasst eine bidirektionale Schnittstelle,
    • - der Digitalverarbeitungs-Master sendet unter Nutzung der bidirektionalen Schnittstelle mindestens eine der Anweisung an mindestens einen der Digitalverarbeitungs-Slaves.
  • Bei einer Ausführungsform gilt:
    • - der Kaskadenausgangsport des Digitalverarbeitungs-Masters ist direkt oder indirekt mit dem Kaskadeneingangsport des Digitalverarbeitungs-Slaves, der die erste Einheit der Kette ist, verbunden;
    • - der Digitalverarbeitungs-Master sendet über diese Verbindung mindestens eine der Anweisungen an die erste Einheit der Kette.
  • Bei einer Ausführungsform ist der Kaskadenausgangsport des Digitalverarbeitungs-Masters direkt oder indirekt über einen Teiler und optional über einen Repeater mit dem Kaskadeneingangsport des Digitalverarbeitungs-Slaves, der die erste Einheit der Kette ist, verbunden.
  • Bei einer Ausführungsform ist jede der Einheiten eingerichtet zum Liefern von Verfolgungsdaten an den Kaskadenausgangsport, insbesondere während einer Zeit, zu der es keine Übermittlung an die nachfolgende Einheit gibt, oder, im Falle, dass die Einheit die letzte Einheit der Kette ist, an die externe Einheit.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst die externe Einheit einen externen Switch oder eine externe Vorrichtung, insbesondere eine elektronische Steuerungseinheit eines Fahrzeugs.
  • Bei einer Ausführungsform führt mindestens eine der Einheiten während der verteilten Radarberechnung eine Datenkomprimierung oder Datenreduktion aus.
  • Bei einer Ausführungsform überträgt die letzte Einheit der Kette markierte Daten zu der externen Einheit.
  • Bei einer Ausführungsform werden Verfolgungsdaten während vorbestimmter Zeitintervalle zu der letzten Einheit der Kette übertragen, von mindestens einer der mindestens einen anderen Einheiten als der letzten Einheit in der Kette.
  • Die vorbestimmten Zeitintervalle sind Zeitintervalle, zu denen die Kommunikationsverbindungsstrecke nicht für Übertragung anderer (Nutz-) Daten verwendet wird. Die Kommunikationsverbindungsstrecke kann insbesondere die Kommunikationsverbindungsstrecke sein, die die Kaskadeneingangsports/Kaskadenausgangsports zu der letzten Einheit in der Kette verwendet. Die letzte Einheit der Kette kann die Verfolgungsdaten zu der externen Einheit oder zu einer anderen Komponente als der externen Einheit liefern. Solches Filtern der Verfolgungsdaten kann durch eine Filtereinheit oder eine Filterfunktionalität erreicht werden. Die Verfolgungsdaten umfassen jegliche Daten zum Überwachen der Operationen der Einheiten der Kette.
  • Auch wird ein Verfahren zum Verarbeiten von Radarsignalen mittels der hier beschriebenen Radarvorrichtung vorgeschlagen.
  • Ferner wird ein Computerprogrammprodukt vorgesehen, welches direkt in einen Arbeitsspeicher einer digitalen Verarbeitungsvorrichtung ladbar ist und das Softwarecodeteile zum Durchführen der Schritte des wie hier beschriebenen Verfahrens umfasst.
  • Bei einem oder mehreren Beispielen können die hier 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 davon implementiert sein. Falls sie in Software implementiert sind, können die Funktionen als eine oder mehrere Anweisungen oder Code auf einem computerlesbaren Medium gespeichert oder über ein solches übertragen werden und können durch eine hardwarebasierte Verarbeitungseinheit ausgeführt werden. Computerlesbare Medien können computerlesbare Speichermedien beinhalten, die einem greifbaren Medium, wie etwa Datenspeichermedien, oder Kommunikationsmedien einschließlich eines beliebigen Mediums entsprechen, das einen Transfer 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 nichtflüchtig sind, oder (2) einem Kommunikationsmedium, wie etwa einem Signal oder einer Trägerwelle, entsprechen. Datenspeichermedien können beliebige verfügbare 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.
  • Als Beispiel und nicht als 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 wird eine beliebige Verbindung ordnungsgemäß als ein computerlesbares Medium, d.h. als ein computerlesbares Übertragungsmedium, bezeichnet. Falls zum Beispiel Anweisungen von einer Website, einem Server oder einer anderen fernen Quelle unter Verwendung eines Koaxialkabels, eines Glasfaserkabels, einer verdrillten Doppelleitung, eines digitalen Teilnehmeranschlusses (DSL - Digital Subscriber Line) oder drahtloser Technologien, wie etwa Infrarot, Funk und Mikrowellen, übertragen werden, dann sind das Koaxialkabel, das Glasfaserkabel, die verdrillte Doppelleitung, der DSL oder die drahtlosen 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 nichttransiente, greifbare Speichermedien abzielen. Disk und Disc beinhalten, so wie sie hier 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 üblicherweise magnetisch reproduzieren, wohingegen Discs Daten optisch mit Lasern reproduzieren. Kombinationen des Obigen sollten ebenfalls innerhalb des Umfangs von computerlesbaren Medien enthalten sein.
  • Anweisungen können durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden, wie etwa durch eine oder mehrere Zentralverarbeitungseinheiten (CPU), digitale Signalprozessoren (DSPs), Mehrzweckmikroprozessoren, anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs), feldprogrammierbare Logik-Arrays (FPGAs), oder eine andere äquivalente integrierte oder diskrete Logikschaltungsanordnung. Dementsprechend kann sich der Ausdruck „Prozessor“, so wie er hier verwendet wird, auf eine beliebige der vorausgehenden Strukturen oder eine beliebige andere für eine Implementation der vorliegend beschriebenen Techniken geeignete Struktur beziehen. Zusätzlich dazu kann die hier 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 integriert sein. Auch könnten die Techniken vollständig in einem oder mehreren Schaltkreisen oder Logikelementen implementiert sein.
  • Die Techniken dieser Offenbarung können in einer breiten Vielfalt an Vorrichtungen oder Einrichtungen implementiert werden, einschließlich eines drahtlosen Handapparats, eines integrierten Schaltkreises (IC) oder eines Satzes von ICs (z.B. eines Chipsatzes). Verschiedene Komponenten, Module oder Einheiten werden in dieser Offenbarung beschrieben, um funktionale Aspekte von Vorrichtungen 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 es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, die manche der Vorteile der Erfindung erzielen 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.

Claims (25)

  1. Radarvorrichtung, umfassend - mindestens drei Einheiten, wobei jede Einheit einen Kaskadeneingangsport und einen Kaskadenausgangsport umfasst; - wobei die mindestens drei Einheiten derart verkettet sind, dass der Kaskadenausgangsport einer ersten Einheit mit dem Kaskadeneingangsport einer nachfolgenden Einheit verbunden ist und dass der Kaskadeneingangsport der letzten Einheit der Kette mit dem Kaskadenausgangsport von dessen vorangehender Einheit verbunden ist; - wobei der Kaskadenausgangsport der letzten Einheit der Kette mit einer externen Einheit verbindbar ist; - wobei die mindestens drei Einheiten eingerichtet sind, eine Radarberechnung auf eine verteilte Weise auszuführen, so dass Zwischenergebnisse zu der letzten Einheit der Kette übermittelt werden, wobei die letzte Einheit der Kette diese Ergebnisse kombiniert und diese zu ihrem Kaskadenausgangsport liefert.
  2. Radarvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Einheit eine MMIC-Einheit ist.
  3. Radarvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Einheit eine MMIC-Einheit ist, die einen RFCMOS-auf-einem Chip aufweist.
  4. Radarvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die MMIC-Einheit weiterhin umfasst: - eine Sendereinheit, - eine Empfängereinheit, - eine Lokaloszillatoreinheit, - eine Verarbeitungseinheit.
  5. Radarvorrichtung nach Anspruch 2, - bei der eine der MMIC-Einheiten ein Funkfrequenz-Master ist und die übrigen MMIC-Einheiten Funkfrequenz-Slaves sind, - wobei der Funkfrequenz-Master ein durch die Lokaloszillatoreinheit erzeugtes Signal an die Funkfrequenz-Slaves liefert.
  6. Radarvorrichtung nach Anspruch 5, bei der sich der Funkfrequenz-Master von der MMIC-Einheit, die die letzte Einheit in der Kette ist, unterscheidet, oder dass der Funkfrequenz-Master die letzte Einheit in der Kette ist.
  7. Radarvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Einheit eine Verarbeitungsvorrichtung umfasst.
  8. Radarvorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Verarbeitungsvorrichtung weiterhin umfasst: - eine Verarbeitungseinheit, - eine Schnittstelle, die mit einem Frontend von mindestens einer Funkfrequenzvorrichtung verbindbar ist.
  9. Radarvorrichtung nach Anspruch 8, umfassend ferner einige Funkfrequenzvorrichtungen, wobei jede Funkfrequenzvorrichtung Folgendes umfasst: - eine Sendereinheit, - eine Empfängereinheit, - eine Lokaloszillatoreinheit, - ein Frontend, das mit einer Verarbeitungsvorrichtung gekoppelt ist.
  10. Radarvorrichtung nach Anspruch 9, - bei der eine der Funkfrequenzvorrichtungen ein Funkfrequenz-Master ist und die Funkfrequenzvorrichtungen Funkfrequenz-Slaves sind, - wobei der Funkfrequenz-Master ein durch die Lokaloszillatoreinheit erzeugtes Signal an die Funkfrequenz-Slaves liefert.
  11. Radarvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die verteilte Radarberechnung mindestens eines der Folgenden umfasst: - eine CFAR-Berechnung, - mindestens eine FFT-Berechnung, - eine Winkelberechnung, insbesondere Berechnen eines Winkels und/oder einer Elevationsinformation, - eine Spitzen-Berechnung, - eine kohärente Integration, - eine nicht-kohärente Integration, - eine Störungsabmilderungsberechnung, - Berechnen einer Reichweiteninformation, - Berechnen einer Doppler-Information, - Berechnen einer Energieinformation.
  12. Radarvorrichtung nach Anspruch 1, - bei der die letzte Einheit der Kette ein Digitalverarbeitungs-Master ist und die übrigen Einheiten der Kette Digitalverarbeitungs-Slaves sind, - wobei der Digitalverarbeitungs-Master die Kommunikation zu der externen Einheit koordiniert.
  13. Radarvorrichtung nach Anspruch 12, bei der der Digitalverarbeitungs-Master Anweisungen an mindestens eine der übrigen Einheiten sendet.
  14. Radarvorrichtung nach Anspruch 12, - bei der jede der mindestens drei Einheiten eine serielle Schnittstelle umfasst, - bei der der Digitalverarbeitungs-Master unter Nutzung der seriellen Schnittstelle mindestens eine der Anweisungen an mindestens einen der Digitalverarbeitungs-Slaves sendet.
  15. Radarvorrichtung nach Anspruch 12, - bei der jede der mindestens drei Einheiten eine Kommunikationsschnittstelle umfasst, - bei der die Kommunikationsschnittstellen der mindestens drei Einheiten mit einem Switch verbunden sind, - bei der der Digitalverarbeitungs-Master unter Nutzung der Kommunikationsschnittstelle mindestens eine der Anweisungen an mindestens einen der Digitalverarbeitungs-Slaves sendet.
  16. Radarvorrichtung nach Anspruch 12, - bei der jede der mindestens drei Einheiten eine bidirektionale Schnittstelle umfasst, - bei der der Digitalverarbeitungs-Master unter Nutzung der bidirektionalen Schnittstelle mindestens eine der Anweisung an mindestens einen der Digitalverarbeitungs-Slaves sendet.
  17. Radarvorrichtung nach Anspruch 12, - bei der der Kaskadenausgangsport des Digitalverarbeitungs-Masters direkt oder indirekt mit dem Kaskadeneingangsport des Digitalverarbeitungs-Slaves, der die erste Einheit der Kette ist, verbunden ist; - bei der der Digitalverarbeitungs-Master über diese Verbindung mindestens eine der Anweisungen an die erste Einheit der Kette sendet.
  18. Radarvorrichtung nach Anspruch 12, bei der der Kaskadenausgangsport des Digitalverarbeitungs-Masters direkt oder indirekt über einen Splitter und optional über einen Repeater mit dem Kaskadeneingangsport des Digitalverarbeitungs-Slaves, der die erste Einheit der Kette ist, verbunden ist.
  19. Radarvorrichtung nach Anspruch 1, bei der jede der Einheiten eingerichtet ist zum Liefern von Verfolgungsdaten an den Kaskadenausgangsport, insbesondere während einer Zeit, zu der es keine Übermittlung an die nachfolgende Einheit gibt, oder, im Falle, dass die Einheit die letzte Einheit der Kette ist, an die externe Einheit.
  20. Radarvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die externe Einheit einen externen Switch oder eine externe Vorrichtung, insbesondere eine elektronische Steuerungseinheit eines Fahrzeugs umfasst.
  21. Radarvorrichtung nach Anspruch 1, bei der mindestens eine der Einheiten während der verteilten Radarberechnung eine Datenkomprimierung oder Datenreduktion durchführt.
  22. Radarvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die letzte Einheit der Kette markierte Daten zu der externen Einheit überträgt.
  23. Radarvorrichtung nach Anspruch 1, bei der Verfolgungsdaten während vorbestimmter Zeitintervalle zu der letzten Einheit der Kette übertragen werden, von mindestens einer der mindestens einen anderen Einheiten als der letzten Einheit in der Kette.
  24. Verfahren zum Verarbeiten von Radarsignalen über die Radarvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23.
  25. Computerprogrammprodukt, das direkt in einen Arbeitsspeicher einer digitalen Verarbeitungsvorrichtung ladbar ist, umfassend Softwarecodeteile zum Durchführen der Schritte des Verfahrens nach Anspruch 24.
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