JP2016109678A - レーダ信号を処理するための方法および装置 - Google Patents

レーダ信号を処理するための方法および装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 レーダ信号を処理するための方法および装置を提供する。【解決手段】 一例は、レーダ信号を処理するための方法に関し、レーダ信号が、少なくとも1つのレーダ・アンテナによって受信されるデジタル化データを含み、この方法は、(i)受信されたデジタル化データに基づいてFFT結果を求めるステップと、(ii)このFFT結果の第1のグループを記憶するステップとを含み、FFT結果のこの第1のグループが、少なくとも2つの部分を含み、FFT結果の第1の部分が第1の確度で記憶され、FFT結果の第2の部分が第2の確度で記憶される。【選択図】 図4

Description

本発明の実施形態はレーダ用途に関し、詳細には、少なくとも1つのレーダ・センサによって、たとえば少なくとも1つのアンテナを用いて得られるレーダ信号を処理するための効率的な方式に関する。この点に関して、レーダ信号を処理することは、具体的にはセンサまたはアンテナが受信するレーダ信号に関連する。
様々な用途において、いくつかのレーダの変形形態が車で使用される。たとえば、死角検出(駐車支援、歩行者保護、交差交通)、衝突緩和、車線変更支援、および適応走行制御においてレーダを使用することができる。レーダ機器における数多くの使用ケースの場面では、様々な方向(たとえば、後、横、前)、変化する角度(たとえば、方位角)、および/または様々な距離(短距離、中距離、もしくは長距離)を対象としてもよい。たとえば、適応走行制御は、±18度までの方位角を利用してもよく、レーダ信号が車の前部から放射され、これにより、検出距離が数百メートル先まで可能になる。
レーダ光源が信号を放射し、戻ってきた信号をセンサが検出する。(たとえば、移動する車がレーダ信号を放射するのに基づく)放射信号と検出信号の間の周波数偏移を使用して、放射信号の反射に基づく情報を得ることができる。センサによって得られる信号のフロントエンド処理は、高速フーリエ変換(FFT)を含んでもよく、その結果、信号スペクトル、すなわち、ある周波数にわたって分散された信号が得られる。信号の振幅は反射波の量を示すことができ、ピークは、さらに処理するために、たとえば別の車が前方を移動するのに基づいて、車の速度を調節するために検出して使用する必要があるターゲットを表すことができる。
定フォールスアラームレートとも呼ばれる定フォールスアラームリジェクション(CFAR)は、具体的には、FFTの結果分析用の閾値法として知られており、信号電力に基づいてもよい。CFARにより、閾値を適応させて、FFT信号が潜在的なターゲットを示すかどうか判定することが可能になる。CFARは、具体的には背景雑音、クラッタ、および干渉を考慮に入れる。いくつかのCFARアルゴリズムが知られている。詳細については、http://en.wikipedia.org/wiki/Constant_false_alarm_rateを参照する。
CFARアルゴリズムは複雑になることが多く、かなりの量の時間および/またはリソース、たとえば費用の高い計算パワーと必要とする。結果を出すためにCFARアルゴリズムが数クロック・サイクルを必要とする場合、後処理が遅延し、その結果、システム全体のリアルタイムの(または、ほぼリアルタイムの)性能が制限されることになる。
第1の実施形態は、レーダ信号を処理するための方法に関し、前記レーダ信号が、少なくとも1つのレーダ・アンテナによって受信されるデジタル化データを含み、この方法は、
− 受信されたデジタル化データに基づいてFFT結果を求めるステップと、
− このFFT結果の第1のグループを記憶するステップと
を含み、
FFT結果のこの第1のグループが少なくとも2つの部分を含み、FFT結果の第1の部分が第1の確度で記憶され、FFT結果の第2の部分が第2の確度で記憶される。
第2の実施形態は、レーダ信号を処理するための装置に関し、この装置は、
− 少なくとも1つのアンテナから受信したデジタル化データに基づいてFFT結果を求めるためのFFTエンジンと、
− このFFT結果の第1のグループを記憶するための圧縮エンジンと
を備え、
FFT結果のこの第1のグループが少なくとも2つの部分を含み、FFT結果の第1の部分が第1の確度で記憶され、FFT結果の第2の部分が第2の確度で記憶される。
第3の実施形態は、レーダ信号を処理するための装置に関し、前記レーダ信号が、少なくとも1つのレーダ・アンテナによって受信されるデジタル化データを含み、この装置は、
− 受信されたデジタル化データに基づいてFFT結果を求める手段と、
− このFFT結果の第1のグループを記憶する手段と
を含み、
FFT結果のこの第1のグループが少なくとも2つの部分を含み、FFT結果の第1の部分が第1の確度で記憶され、FFT結果の第2の部分が第2の確度で記憶される。
第4の実施形態は、本明細書に記載の方法の各ステップを実行するためのソフトウェア・コード部分を含む、デジタル処理装置のメモリに直接ロードできるコンピュータ・プログラム製品を対象とする。
図面を参照しながら、各実施形態を示して説明する。各図面は、基本原理を示す働きをするので、この基本原理を理解するのに必要な態様だけを示す。各図面は、縮尺通りではない。各図面において、同じ参照文字は同様の機能を表す。
レーダ信号を放射し、戻ってきたレーダ信号を受信する、例示的なレーダ・システムを含む概略図を示す。 レーダ用途においてどのようにしてデータを処理できるのかについてのステップを含む、例示的な流れ図を示す。 FFTエンジンとビン除去エンジンの組合せを利用する、例示的な概略アーキテクチャを示す。 FFTビンをどのようにして圧縮するのかについての第1の例を表す図を示す。 FFTビンにおけるプログレッシブ圧縮方式の別の例を示す。 FFTビンにおけるプログレッシブ圧縮方式のさらに別の例を示す。
レーダ処理環境においては、レーダ光源が信号を放射し、戻ってきた信号をセンサが検出する。戻ってきた信号は、少なくとも1つのアンテナ、具体的にはいくつかのアンテナによって時間領域で獲得してもよい。次いで、戻ってきた信号は、高速フーリエ変換(FFT)を実行することによって周波数領域に変換してもよく、その結果、信号スペクトル、すなわち、ある周波数にわたって分散された信号を得ることができる。周波数のピークを使用して、たとえば車両の移動方向に沿って、潜在的なターゲットを確定してもよい。
数値アルゴリズムまたは専用ハードウェアによって、離散フーリエ変換(DFT)をコンピュータに実装してもよい。このような実装形態は、FFTアルゴリズムを利用してもよい。したがって、用語「FFT」および「DFT」は交換可能に使用してもよい。
図1には、レーダ信号102を放射し、戻ってきたレーダ信号103を受信する、例示的なレーダ・システム101を含む概略図が示してある。レーダ・システム101は、戻ってきたレーダ信号103に基づいて、距離104、速度105、および方位角106を求める。
いくつかの受信用アンテナを使用することにより、戻ってきた受信レーダ信号103の位相差を使用して、第3ステージのFFTを介して方位角106を求めてもよい。戻ってきた(たとえば、反射して放射された)受信レーダ信号103に基づいた第1ステージのFFTを使用して距離104を求め、この距離104に基づいた第2ステージのFFTを使用して速度105を求め、この速度105に基づいた第3ステージのFFTを使用して前記方位角106を求める。
例示的な場面では、放射されたレーダ信号102を、2つの送信機アンテナによって生成して例示的な対象物に向けてもよい。信号102は、対象物で反射され、互いに異なる位相位置を有する方位角に応じて、いくつかの(たとえば4つの)受信アンテナに到達する。したがって、単一の対象物と、送信機アンテナと、受信機アンテナとの間の距離は様々であると考えてもよい。
単一の対象物が各アンテナから著しく遠くに離れている場合、各ビーム経路は、互いに平行であるものと扱ってもよい。
図2には、レーダ用途においてどのようにしてデータを処理できるのかについてのステップを含む、例示的な流れ図が示してある。ステップ201で、センサの受け取ったサンプルが記憶される。ステップ202で、第1ステージのFFTが実行され、ステップ203で、その結果が記憶される。ステップ204において、ステップ203で記憶したデータに任意選択のCFARアルゴリズムを実行してもよい。後続のステップ205で、選択されたビンに第2ステージのFFTを実行してもよく、ステップ206で、選択されたビンに第3ステージのFFTを実行してもよい。
ここでのビンとは、具体的には少なくとも1つのサンプル、ある周波数、または周波数範囲(たとえば、周波数のランプ)を指し、これは潜在的なターゲット(すなわち、少なくとも1つの潜在的なターゲット)に関連づけることもできる。ビンは、(CFARアルゴリズムによって識別できる)少なくとも1つのFFT結果を含んでもよく、これは、具体的には少なくとも1つのFFT結果を指してもよく、またはそれに基づいてもよい。
1つの選択肢として、ステップ206の後、非コヒーレント積分を実行してもよい。たとえば、同じアンテナについて次のFFTを計算する代わりに、次のアンテナについての後続のFFT結果を求め、補償値(該当する場合)と乗算し、前の合計値に加算してもよい。したがって、第3ステージのFFT結果は、複数のアンテナにまたがって計算し、バッファに記憶してもよい。最後のアンテナについての最後のFFTが計算され(また、該当する場合にはその補償値と乗算され)、かつバッファに加えられた後、このバッファは、N個のアンテナにまたがる非コヒーレント積分を含む。次いで、これをメモリに保存してもよい。
このように、図1および図2には、さらに処理する目的でFFT結果(中間スペクトル)がメモリに保存される様子が示してある。本明細書において具体的に提示される例により、必要となるメモリを削減することが可能になり、それによって、チップ上のメモリ領域が削減され、したがってレーダ装置の費用効率が改善される。別の利点は、転記動作の削減であり、これによって計算時間が短縮され、装置の電力消費が低減される。
周波数変調連続波(FMCW)レーダは、連続波周波数変調(CWFM)レーダとも呼ばれており、距離を測定できるように設定された短距離測定レーダである。これにより、速度測定とともに距離測定をおこなうことによって信頼性が向上し、これは、レーダ・アンテナに到達する反射源が2つ以上存在する場合に有益である。送信信号はまた、ダウン・コンバージョンのための局部発振器信号として使用してもよく、中間周波数が対象物の距離に比例する。したがって、第1ステージのFFTによって求められた中間周波数スペクトルによって、潜在的なターゲットの範囲(距離)を明らかにすることができる。
第1ステージのFFTの後、同じ範囲に出現する可能性のあるいくつかの対象物は、第1ステージのFFT結果(および各受信アンテナ)の各ビンについて第2ステージのFFTを実行することによって分離することができ、それにより、それぞれの対象物の速度を求めることができる。
速度ビンに基づく第3ステージのFFTを使用して、それぞれの対象物の方位角を求める。
したがって、第1ステージのFFTが、カバー範囲を各ビン(ビン結果とも呼ぶ)に分離する。各FFTビン(結果)は、放射されたレーダ・ランプ(周波数が上昇する放射信号)に基づくアンテナ毎の受信信号に対応してもよく、この信号は第1ステージのFFTによって処理されたものである。少なくとも1つの第1ステージのFFTビンに基づいたランプに沿った方向で、第2ステージのFFTを求めることができる。少なくとも1つの第2ステージのFFTビンに基づいて、アンテナをまたいで第3ステージのFFTを求めることができる。したがって、各FFTステージは、さらなる処理の対象になる可能性があるいくつかのビンを生成してもよい。
ビンを記憶するにはメモリが必要になる。記憶するビンが増えれば、必要となるメモリも増える。
本明細書において具体的に提示される例は、全てのビンを記憶するとは限らないことによってメモリを節減することを提案する。具体的には、記憶するビンおよび/または記憶しないビンを選択することが有利になる場合がある。ビンを記憶しないことは、具体的には、このようなビンのデータを記憶しないこと、および/または、その値をゼロもしくは所定の値もしくは閾値で置き換えることを含む。
レーダ装置が車両の一部である場合、この車両の速度は、車両の前方に対象物が存在するかどうか判定するのにどの情報が必要となるのかを示すことができる。車両が街中を移動している場合、ハイウェイ上を高速で運転する車両と比較して、この車両の前方におけるかなり近接した距離、および相対的に広い角度が関心の対象となることがある。
たとえば、レーダ装置は、周波数ランプ(すなわち、第1の値から第2の値までの周波数範囲)において、1024個のサンプル(ビン)を求めることができる。これら1024個のサンプルは、車両の前方200mになる距離をカバーすることができる。したがって、各ビンは、約20cmになる区間に対応してもよい。この例では、
− 0m〜1mの間、および
− 160m〜200mの間
の範囲の測定値は無視してもよく、これにより、記憶するビン(サンプル)の数が約20%削減されることになる。メモリ・サイズに関しては、これによって1.2MBのメモリの代わりに1MBのメモリを使用できるようになるはずである。
図3には、FFTエンジン301とビン除去エンジン302の組合せを利用する、例示的な概略アーキテクチャが示してある。状態機械303が、FFTエンジン301およびビン除去エンジン302に接続されている。FFTエンジン301からのFFT結果は、出力FIFO305(FIFOとは「先入れ先出し」のことであり、ここで出力FIFO305は少なくとも1つのFIFOレジスタを有してもよい)、遅延ユニット304、およびビン除去エンジン302に伝達することができる。ビン除去エンジン302によって計算された結果308を使用して、遅延ユニット304に記憶されたFFT結果を出力FIFO305に書き込むことができる。ビン除去エンジン302には、レジスタ307からの値を供給してもよく、これにより、レジスタ307の値に従って対象となるビンにアドレス指定することが可能になる。FIFO305の出力は、DMAユニット306(DMAとは「直接メモリ・アクセス」である)に伝達され、これを使用してメモリ装置に結果を書き込む。
ビン除去エンジン302は内部アドレス・カウンタを含んでもよく、対象となる新規のビンを検査するたびに、このカウンタを更新してもよい。
ビン除去エンジン302が使用可能でない場合、FFTエンジン301からのFFT結果を、バイパス経路を介して(好ましくは全速力で)FFTエンジン301から出力FIFO305まで伝達するよう、状態機械303を設定する。
ビン除去エンジン302が使用可能である場合、計算するために、FFT結果がFFTエンジン301からビン除去エンジン302まで伝達されるよう状態機械303が設定され、たとえば、FFT結果がビン除去エンジン302に送られてもよい。それぞれのビンについて、ビン除去エンジン302は、レジスタ307から対象となるビンを読み取って、どのビンをフィルタリング(マスク、除去)するか規定してもよい。
したがって、ビン除去エンジン302は、ある一定のビンをさらに処理しないよう阻止またはマスクしてもよい。これらのビンは、レジスタ307を介してアドレス指定または選択することができる。このレジスタ307は、ビンまたはビンのグループを選択できるメモリでもよい。
ビン除去エンジン302は、FFTエンジン301の近傍に配置してもよい。両方とも、単一のデバイス、具体的にはシングル・チップに配置してもよい。ビン除去エンジン302は、具体的にはFFTエンジン301の一部でもよく、またはその逆でもよい。
第1のFFTステージが実行された後に、ビンを取り除いてもよい。その結果、範囲の限界(上記の例を参照)が生じ、したがって、さらなる処理ステップ、たとえば第2および/または第3のFFTステージに使用するのが有利になり得る範囲に焦点を合わせることになる。処理すべき範囲(領域)を絞ることによって、必要とされるメモリの量を著しく削減することができる。
ビン除去では、少なくとも1つのビンを排除またはマスクできる可能性がある。ビン除去では、具体的には、少なくとも1つのビンを所定の値、たとえば0、最大値、最小値に設定できてもよい。フィルタ(マスクとも呼ぶ)は、さらに処理するために保持されるFFTビンのサブセットを確定してもよい。
レジスタ307から、またはCPU、CFARエンジンもしくは閾値モジュールからのこうしたフィルタまたはマスクによって、ビン除去エンジン302を供給してもよいことに留意されたい。
フィルタは、ソフトウェアおよび/またはハードウェアによって供給することもできる。フィルタは、CFARアルゴリズムに基づいてもよい(たとえば、CFARによって既に検出された対象物、および対象物が検出されなかった範囲を除外することに基づいてもよい)。フィルタは、たとえば、車両の速度、車両の周囲環境(たとえば、街中、ハイウェイ)、および/または検出された少なくとも1つの対象物に基づく動的適応に依存する。フィルタはまた、少なくとも1つのビンと、隣接する少なくとも1つのビンとの比較に基づいて確定してもよい。これは、算術演算によって実現することができる。
フィルタは、FFT結果での各ビンについて(少なくとも)1つのマスク・ビットを含んでもよい。このようなマスク・ビットは、様々な操作モードを可能にすることができる。すなわち、
(1)操作モード:ビン除去
マスク・ビットが設定される場合、関連するビンが保持され、マスク・ビットが設定されない場合は、関連するビンが記憶されない(すなわち「除去」され、結果から取り除かれる)。
(2)操作モード:閾値なしでの出力ゼロ化
マスク・ビットが設定されない場合、その値はゼロに設定される。こうした場合には、関連するビンが保持される。
(3)操作モード:閾値ありでの出力ゼロ化
マスク・ビットが設定される場合、関連するビンが保持され、マスク・ビットが設定されない場合は、関連するビンの値が閾値と比較され、ビンの値がこの閾値(に達するか、または)それを超える場合には、関連するビンが保持され、そうでない場合は、関連するビンが除去される。この値をゼロに設定することは、ビンを除去するための選択肢でもよいことに留意されたい。
例:ビン圧縮
別の例によれば、FFTエンジンの出力を圧縮するよう、このFFTエンジンを適応させることによって、メモリを節減することができる。こうした場合には、FFTの出力によってメモリ・フットプリントが削減される。
圧縮は、階層符号化に基づいてもよく、その結果、各ビンのうち少なくとも一部分の組合せ(圧縮)が得られる。この圧縮は、人の目の特性に基づいて実行してもよく、この特性は、短距離で確度が高く、長距離で確度が低くなる。すなわち、短距離に対応するビンは、長距離に対応するビンと比較して高い確度で符号化してもよい。
たとえば、ある周波数ランプのビンが、たとえば車両の前方200mの距離までカバーし、それぞれのビンが、その一部分、たとえば20cmに対応する。第1のグループのビンは、70mまでの距離に対応するビンを含み、第2のグループのビンは、70m〜130mの距離に対応するビンを含み、第3のグループのビンは、130m〜200mの距離に対応するビンを含む。第1のグループは圧縮しなくてもよいが、それというのも確度が高いからであり、車両の前方での距離が短い場合に好都合である。第2のグループは、第1の圧縮率で圧縮してもよく、第3のグループは、第2の圧縮率を利用して圧縮してもよい。第2の圧縮率は、第1の圧縮率よりも高くてよい。それぞれの圧縮の結果として、圧縮が適用されず、最高確度が使用される場面と比較して、ビンを記憶するのに必要となるメモリの量が削減される。
圧縮は、様々な手段で実現することができる。一例は、FFTビンを加算することによって、それらを結合することである。たとえば、少なくとも2つのFFTビンを結合してもよい。
この例によって、FFTビンを記憶するのに必要とされるメモリを削減できるようになる。また、単一の周波数ランプを使用して、FFTビンを得ることができる。
単一の取得サイクルは、少なくとも1つの周波数掃引、すなわち周波数ランプを含んでもよく、各ランプは所定のサンプル・レート、たとえば第1ステージのFFTのサイズを規定する1024サンプルでサンプリングされる。これによって、生ベクトル・データ・セットがいくつか得られることになる。周波数掃引と同様に数多くのベクトル・データ・セットが存在することになり、通常は、ランプの数としての2の累乗によって第2ステージのFFTのサイズが規定される。256個のランプの取得サイクルの場合、それぞれ1024のサンプルを有する256個のベクトルが得られることになる。第1ステージのFFTの後、やはり、それぞれ1024ビンの256個のFFTが生じることになる。次いで、転置演算によって、ランプ軸に沿ってFFTを計算すると、256ポイントの1024個のFFTを得ることができる。
第1ステージのFFTが実行された後、スペクトルの周波数軸に沿って距離ゲートが線形に分散され、第2ステージのFFTの後、スペクトルの周波数軸に沿って速度ゲートが線形に分散される。ここに説明する例では、具体的には、遠くにある対象物よりも近くの対象物において距離および速度の精度がさらに重要になる場面(たとえば、自動車レーダ処理用途)に、FFTビンの非線形処理を利用する。
FFTビンを圧縮することにより、さらに処理するのに必要となるFFTスペクトル内の情報だけが記憶されるので、メモリを節減することができる。FFTビンは、所定の条件に基づいて累算する(たとえば、結合および/または少なくとも部分的に除外することによって累進的に符号化する)ことができる。これにより、等距離でない(すなわち累進的な)スペクトルが生じてもよい。
図4には、16のビン「ビン0」〜「ビン15」を含む第1ステージのFFTスペクトル401、およびFFTスペクトル401の圧縮バージョンであるFFTスペクトル402の例示的な実施形態が示してある。FFTスペクトル401の代わりに、FFTスペクトル402をランダム・アクセス・メモリに記憶してもよく、これにより必要となるメモリの量が削減されることになる。図4による例では、FFTスペクトル402は、
− 圧縮されていないビン0〜ビン7であるFFTビンと、
− ビン8’=ビン8+ビン9+ビン10+ビン11に従ってFFTスペクトル401の4つのビンを加算することに基づくビン8’である圧縮されたビンと、
− ビン9’=ビン12+ビン13+ビン14+ビン15に従ってFFTスペクトル401の4つのビンを加算することに基づくビン9’である圧縮されたビンと
を含む。
したがって、FFTスペクトル401の代わりにFFTスペクトル402を記憶すると、5つのビンが節減され、すなわち、必要となるメモリが約31%少なくて済む。
加算されるそれぞれのビンについて別々のメモリ空間を設ける必要もなく、(たとえば、各ビンがデータ・ストリームとして供給されることに基づいて)ビン8’とビン9’の合算を実行できることに留意されたい。したがって、ビン9〜ビン15の中間節減は必要とされない。
別の例では、ビン128の後に256のビンのFFTについて4つのビンを合計すると、前記256のビンの代わりに128+128/4=160のビンが得られる。
圧縮する目的で互いに異なる数のビンを結合することも選択肢である。この数は、車両前方の範囲が増すとともに増える場合がある。図5には、「ビン0」〜「ビン15」である16のビンを有する第1ステージのFFTスペクトル501、および圧縮されたFFTスペクトル502を含む、図4に基づく一例が示してある。FFTスペクトル502を集約するために、1のインデックス・インクリメントが使用される。すなわち、第1の圧縮で2つのビンが結合され、第2の圧縮で3つのビンが結合される。すなわち、
− ビン0〜ビン7であるFFTビンは圧縮されず、
− 圧縮されたビンであるビン8’は、ビン8’=ビン8+ビン9に従ってFFTスペクトル501の2つのビンを加算することに基づいており、
− 圧縮されたビンであるビン9’は、ビン9’=ビン10+ビン11+ビン12に従ってFFTスペクトル501の3つのビンを加算することに基づいており、
− 圧縮されたビンであるビン10’は、ビン10’=ビン13+ビン14+ビン15(+ビン16)に従ってFFTスペクトル501の4つのビンを加算することに基づいている。
この例では、ビン16は利用できない。
図6には、「ビン0」〜「ビン15」である16のビンを有する第1ステージのFFTスペクトル601、および圧縮されたFFTスペクトル602を含む、図4に基づく一例が示してある。FFTスペクトル602を集約するために、2のインデックス・インクリメントが使用される。すなわち、第1の圧縮で3つのビンが結合され、第2の圧縮で5つのビンが結合される。すなわち、
− ビン0〜ビン7であるFFTビンは圧縮されず、
− 圧縮されたビンであるビン8’は、ビン8’=ビン8+ビン9+ビン10に従ってFFTスペクトル601の3つのビンを加算することに基づいており、
− 圧縮されたビンであるビン9’は、ビン9’=ビン11+ビン12+ビン13+ビン14+ビン15に従ってFFTスペクトル601の5つのビンを加算することに基づいている。
例示的な場面では、車両前方200mの距離を多数の1024のFFTビンよって処理することができ、それぞれのFFTビンが200m/1024≒20cmに対応する。
こうした使用事例では、最初の100mを最高精度(FFTビンの圧縮なし)で処理してもよく、次の100m(100m〜200mの範囲)を1/4の精度、すなわち圧縮係数4で処理してもよい。全体で、これによって、0m〜200mの全域でメモリの削減が50%になるはずである。
別の例では、FFTビンの処理が以下のようになる場合がある。すなわち、
− 0m〜70mでは最高精度で圧縮なし、
− 70m〜100mでは1/2精度(圧縮係数2)、
− 100m〜200mでは1/4精度(圧縮係数4)になり、
これにより、ビン圧縮がない場面と比較してメモリの約59%しか必要とならないはずである。
したがって、FFTビンの圧縮は、所定のビン・インデックスの後に開始してもよい。図4〜図6に示す例では、圧縮はビン7の後に開始する。各圧縮部分(すなわち、図4〜図6によるビン8’、ビン9’、またはビン10’)において処理すべきビンの数は、(図4に示すように)一定でもよく、(図5または図6に示すように)変化してもよい。図5および図6に示す非線形インクリメントは、プログレッシブ圧縮方式の例に過ぎないことに留意されたい。様々な非線形インクリメント/デクリメントを、様々なパターンに適用することも可能である。
FFTビンに対する演算は、このFFTビンが複素数である場合、複素数の加算すなわち累算でもよいことに留意されたい。FFTビンの信号電力を処理、たとえば累算してもよいことが選択肢である。
本明細書で提案された例は、具体的には、以下の解決策のうちの少なくとも1つに基づいてもよい。具体的には、以下の特徴の組合せを利用して、所望の結果を達成することもできる。この方法の特徴は、装置、機器、もしくはシステムの(1つまたは複数の)任意の特徴と組み合わせてもよく、またその逆でもよい。
レーダ信号を処理するための方法であって、前記レーダ信号が、少なくとも1つのレーダ・アンテナによって受信されるデジタル化データを含み、この方法が、
− 受信されたデジタル化データに基づいてFFT結果を求めるステップと、
− このFFT結果の第1のグループを記憶するステップと
を含み、FFT結果のこの第1のグループが、少なくとも2つの部分を含み、FFT結果の第1の部分が第1の確度で記憶され、FFT結果の第2の部分が第2の確度で記憶される方法を提案する。
このFFT結果は、FFTビンとも呼ばれる。
第1の確度および第2の確度はそれぞれ、FFT結果に適用された圧縮レベルでもよく、またはそれに関連していてもよい。メモリに記憶された第1のグループの様々な部分の圧縮レベルは互いに異なる。これにより、所定の条件、たとえば速度情報、環境情報、またはCFAR情報の結果に応じて、プログレッシブ圧縮方式を提供できるようになる。
互いに異なる圧縮には3つ以上の部分が存在する場合があることに留意されたい。有利には、第1のグループの一部分は、圧縮を受けていない第1ステージのFFT結果を含む。したがって、これらのFFT結果は、サンプリングされたデータに基づいて実現可能な最も高い確度を示す。
一例によれば、第1のグループのFFT結果の少なくとも一部分は、圧縮データを含んでもよい。
一実施形態では、第1の確度は、圧縮なしのFFT結果に対応する。
一実施形態では、第2の確度は第1の確度よりも低い。
一実施形態では、第2の部分のFFT結果は、デジタル化データに基づいてFFT結果を結合することによって求められる。
FFT結果を結合することは、いくつかの第1ステージのFFT結果を加算することでもよい。このような結合は、加算すべきFFT結果のそれぞれを所定値で乗算することによる、重み付けメカニズムを含んでもよい。
一実施形態では、第2の確度は第1の確度よりも低く、第1の確度は第1の範囲に対応し、第2の確度は第2の範囲に対応し、第1の範囲は第2の範囲よりも近接している。
第1の範囲は、第2の範囲よりも、レーダ装置を備えた車両に近接していてよい。
一実施形態では、FFT結果の第1のグループは、互いに異なる確度を有する3つ以上の部分を含み、距離が長くなるにつれて互いに異なる確度が増える。
したがって、FFT結果のそれぞれの部分には、レーダ装置から遠ざかるにつれて、相対的に低い確度(相対的に高い圧縮率)を使用してもよい。これにより、プログレッシブ圧縮方式の一例を実現でき、相対的に遠い位置でのFFT結果を記憶するのに必要となるメモリが少なくて済む。
一実施形態では、この方法はさらに、
− 所定の条件に基づいてFFT結果の各部分について確度を求めるステップ
を含む。
一実施形態では、この所定の条件は速度情報を含む。
一実施形態では、この所定の条件は環境情報を含む。
一実施形態では、この所定の条件はCFAR情報を含む。
一実施形態では、この方法はさらに、
− FFT結果の第2のグループなしで、FFT結果の第1のグループを記憶するステップ
を含む。
FFT結果の第2のグループは、排除(マスク、除去)してもよい。これら第2のグループのFFT結果は、具体的には記憶しなくてもよく、さらに処理する対象でなくてもよい。
少なくとも1つの部分を除いたFFT結果の第1のグループを記憶するステップは、具体的には、このような少なくとも1つの部分と異なるFFT結果のみが記憶されるように実施してもよい。したがって、FFT結果の第2のグループを記憶しなくてもよく、その結果、メモリ空間への要求が軽減される。
FFT結果(FFTビン)のそれぞれは、第1ステージのFFTに基づいてもよく、受信レーダ信号がカバーする距離に関して特定の区間に対応してもよい。したがって、(たとえばFMCWレーダで使用されるような)放射された(周波数変調された)レーダ信号を受信し、デジタル・サンプリングしてもよい。周波数領域での各サンプルは、たとえば、レーダ信号が放射される車両の前方の距離の一部分に対応してもよい。
一選択肢として、2つ以上の受信レーダ・アンテナを設けてもよく、またこうしたアンテナそれぞれにおいてデジタル化データを得てもよい。
一実施形態では、この方法はさらに、
− FFT結果の第1のグループを処理するステップ
を含む。
したがって、FFT結果の第1のグループのみを記憶し、たとえば、第2ステージのFFTおよび/または第3ステージのFFTによってさらに処理してもよい。
一実施形態では、FFT結果は、第1ステージのFFT結果である。
一実施形態では、この方法はさらに、
− 所定の条件に基づいて、FFT結果の第1のグループおよび/またはFFT結果の第2のグループを求めるステップ
を含む。
(メモリに記憶される)FFT結果の第1のグループと、(メモリに記憶されない)FFT結果の第2のグループのいずれかを求めてもよいことに留意されたい。各グループのうちの1つを求めることで十分な場合がある。一選択肢として、両方のグループを求めてもよい。
一実施形態では、所定の条件は速度情報を含む。
たとえば、レーダ装置を操作する車両の速度は、所定の条件によって検討してもよい。車両の速度に応じて、FFT結果の第1のグループ(および/またはFFT結果の第2のグループ)を求めてもよい。たとえば、車両がハイウェイ速度で移動する場合、車両前方の距離70m〜200mを考慮してもよく、0m〜70mの距離は処理しなくてもよい。したがって、0m〜70mの近距離に対応するFFT結果の第2のグループは、メモリに記憶されない。車両が速度を落とす場合、0m〜100mの距離を考慮してもよいが、100m〜200mの距離がさらに処理されることはない。
一実施形態では、所定の条件は環境情報を含む。
環境情報は、車両の周囲状況、たとえば、車両が街中にあるのかハイウェイにあるのか示してもよい。この環境情報は、カメラおよび/またはナビゲーション・システムによって求めてもよい。
一実施形態では、FFT結果、ならびにFFT結果の第1のグループおよび/またはFFT結果の第2のグループを求めるステップは、単一のデバイス、具体的にはシングル・チップによって提供される。
第2のグループのFFT結果を求めるハードウェアは、FFTを実行するハードウェアの近傍に配置してもよい。両方とも、同じデバイス、ダイ、またはチップに配置してもよい。
一実施形態では、所定の条件はCFAR情報を含む。
したがって、CFAR動作の結果に応じて、フィルタを動的に調整してもよい。対象物が検出される場合、この対象物またはこの対象物の回りの領域(距離)は、さらなる処理の対象となるが、対象物が検出されなかった領域(距離)は、ビン除去の対象としてもよい。
一実施形態では、この方法はさらに、
− マスク・ビットに基づいてFFT結果の第2のグループを求めるステップを含み、第1のグループおよび第2のグループのそれぞれのFFT結果に対して1つのマスク・ビットが設けられる。
これにより、様々な動作モードが可能になる。たとえば、FFT結果用のマスク・ビットが設定される場合、これは、FFT結果が第1のグループに属することを示してもよく、マスク・ビットが設定されない場合は、第2のグループに属してもよい。もちろん、この手法を逆に適用してもよい。すなわち、FFT結果用のマスク・ビットが設定される場合、これは、このFFT結果が第2のグループに属することを示してもよく、マスク・ビットが設定されない場合は、このFFT結果が第1のグループに属してもよい。
FFT結果を所定値と比較して、この結果が、FFT結果の第1のグループに属するのか、第2のグループに属するのか判定することも可能である。
また、レーダ信号を処理するための装置であって、
− 少なくとも1つのアンテナから受信したデジタル化データに基づいてFFT結果を求めるためのFFTエンジンと、
− このFFT結果の第1のグループを記憶するための圧縮エンジンと
を備え、
FFT結果のこの第1のグループが少なくとも2つの部分を含み、FFT結果の第1の部分が第1の確度で記憶され、FFT結果の第2の部分が第2の確度で記憶される装置が提供される。
一実施形態では、FFTエンジンおよび圧縮エンジンは、単一の構成要素、具体的にはシングル・チップに配置される。
一実施形態では、この装置はさらに、
− FFT結果の第2のグループなしで、FFT結果の第1のグループを記憶するためのビン除去エンジン
を備える。
圧縮エンジンは、ビン除去エンジンの一部でもよく、またはその逆でもよいことに留意されたい。具体的には、圧縮エンジンおよびビン除去エンジンの作用に対して、1つの物理エンティティまたはいくつかの物理エンティティを設けることが一選択肢である。
一実施形態では、FFTエンジンおよびビン除去エンジンは、単一の構成要素、具体的にはシングル・チップに配置される。
さらに、レーダ信号を処理するための装置であって、前記レーダ信号が、少なくとも1つのレーダ・アンテナによって受信されるデジタル化データを含み、この装置が、
− 受信されたデジタル化データに基づいてFFT結果を求める手段と、
− このFFT結果の第1のグループを記憶する手段と
を備え、
FFT結果のこの第1のグループが、少なくとも2つの部分を含み、FFT結果の第1の部分が第1の確度で記憶され、FFT結果の第2の部分が第2の確度で記憶される装置が提案される。
一実施形態では、この装置はさらに、
− FFT結果の第2のグループなしで、FFT結果の第1のグループを記憶する手段
を備える。
本明細書に記載の方法の各ステップを実行するためのソフトウェア・コード部分を含む、デジタル処理装置のメモリに直接ロードできるコンピュータ・プログラム製品が実現される。
1つまたは複数の例では、本明細書に記載の各機能は、少なくとも部分的には、具体的なハードウェア構成部品またはプロセッサなどのハードウェアで実装してもよい。より一般には、これらの技法は、ハードウェア、プロセッサ、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せで実装してもよい。ソフトウェアで実装する場合、各機能は、1つまたは複数の命令もしくはコードとして、コンピュータ読取り可能な媒体に記憶し、またはこれを介して伝送し、ハードウェア・ベースの処理ユニットによって実行してもよい。コンピュータ読取り可能な媒体には、コンピュータ読取り可能な記憶媒体が含まれてもよく、これは、データ記憶媒体などの有形の媒体、または、たとえば通信プロトコルに従って、ある場所から別の場所にコンピュータ・プログラムの伝送を容易にする任意の媒体を含む通信媒体に対応する。このようにして、コンピュータ読取り可能な媒体は一般に、(1)持続的な有形のコンピュータ読取り可能な記憶媒体、または(2)信号波もしくは搬送波などの通信媒体に対応してもよい。データ記憶媒体は、本開示で説明する各技法を実装するために、1つもしくは複数のコンピュータ、または、1つもしくは複数のプロセッサがアクセスして、命令、コード、および/もしくはデータ構造を取得することができる利用可能な任意の媒体でもよい。コンピュータ・プログラム製品には、コンピュータ読取り可能な媒体が含まれ得る。
一例として、限定するものではないが、このようなコンピュータ読取り可能な記憶媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD−ROM、または他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶装置、フラッシュ・メモリ、または、命令もしくはデータ構造の形式での所望のプログラム・コードを記憶するのに使用でき、コンピュータからアクセスできる他の任意の媒体を含むことができる。また、正しくは、任意の接続が、コンピュータ読取り可能な媒体、すなわちコンピュータ読取り可能な伝送媒体と呼ばれる。たとえば、ウェブサイト、サーバ、または他の遠隔ソースから、同軸ケーブル、光ファイバ・ケーブル、より対線、デジタル加入者線(DSL)、または赤外線、無線、およびマイクロ波などの無線技術を使用して命令が伝送される場合、これら同軸ケーブル、光ファイバ・ケーブル、より対線、DSL、または赤外線、無線、およびマイクロ波などの無線技術が、媒体の定義に含まれる。しかし、コンピュータ読取り可能な記憶媒体およびデータ記憶媒体には、接続部、搬送波、信号、または他の伝送媒体が含まないが、その代わりに、非過渡的な有形の記憶媒体を対象とすることを理解されたい。本明細書では、ディスク(diskおよびdisc)には、コンパクト・ディスク(CD)、レーザ・ディスク、光ディスク、デジタル多用途ディスク(DVD)、フロッピー・ディスク、およびブルーレイ・ディスクが含まれ、ここで、ディスク(disk)は通常、データを磁気的に複製し、ディスク(disc)は、レーザを用いてデータを光学的に複製する。上記の組合せも、コンピュータ読取り可能な媒体の範囲に含まれるべきである。
命令は、1つまたは複数の中央処理装置(CPU)、デジタル信号プロセッサ(DSP)、汎用マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールド・プログラマブル・ロジック・アレイ(FPGA)、または他の等価な集積論理回路もしくは個別論理回路など、1つまたは複数のプロセッサで実行してもよい。したがって、本明細書では、用語「プロセッサ」は、前述の構造のうち任意のもの、または本明細書に記載の技法を実装するのに適した他の任意の構造を指してもよい。さらに、ある意味では、本明細書に記載の機能は、符号化および復号化するように構成された、専用のハードウェアおよび/もしくはソフトウェア・モジュールで提供してもよく、または組み合わされたコーデックに組み込んでもよい。また、各技法は、1つもしくは複数の回路または論理素子に、完全に実装することもできる。
本開示の各技法は、無線ハンドセット、集積回路(IC)、もしくは1組のIC(たとえばチップセット)を含み、多種多様なデバイスまたは装置に実装してもよい。開示された技法を実行するように構成された装置の機能的な側面を強調するために、様々な構成部品、モジュール、またはユニットを本開示で説明しているが、様々なハードウェア・ユニットによる実現を必ずしも必要としていない。むしろ、前述の通り、様々なユニットは、単一のハードウェア内に組み合わせてもよく、または、適切なソフトウェアおよび/もしくはファームウェアとともに、前述の1つもしくは複数のプロセッサを含む一群の相互作用可能なハードウェア・ユニットによって提供してもよい。
本発明の様々な例示的な実施形態を開示してきたが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明の利点のいくつかを実現することになる様々な変更および修正を加えることができることが当業者には明白になろう。それらの機能を実行する他の構成要素を適切に代用してもよいことが、当業者には自明になろう。具体的な図を参照しながら説明した特徴は、明瞭に述べられてこなかった場合でも、他の図の特徴と組み合わせてもよいと言わなければならない。さらに、本発明の方法は、適切なプロセッサ命令を使用して全てのソフトウェア実装形態で実現してもよく、またはハードウェア論理回路とソフトウェア論理回路の組合せを利用して、そうした結果を実現するハイブリッドの実装形態で実現してもよい。本発明の考え方に対するこのような修正形態は、添付特許請求の範囲によって包含されるものである。
101 レーダ・システム
102 レーダ信号
103 戻ってきたレーダ信号
104 距離
105 速度
106 方位角
201 ステップ
202 ステップ
203 ステップ
204 ステップ
205 ステップ
206 ステップ
301 FFTエンジン
302 ビン除去エンジン
303 状態機械
304 遅延ユニット
305 出力FIFO
306 DMAユニット
307 レジスタ
401 FFTスペクトル
402 FFTスペクトル
501 FFTスペクトル
502 FFTスペクトル
601 FFTスペクトル
602 FFTスペクトル

Claims (26)

  1. レーダ信号を処理するための方法であって、前記レーダ信号が、少なくとも1つのレーダ・アンテナによって受信されるデジタル化データを含み、前記方法が、
    − 前記受信されたデジタル化データに基づいてFFT結果を求めるステップと、
    − 前記FFT結果の第1のグループを記憶するステップと
    を含み、
    FFT結果の前記第1のグループが、少なくとも2つの部分を含み、FFT結果の第1の部分が第1の確度で記憶され、FFT結果の第2の部分が第2の確度で記憶される方法。
  2. 前記第1の確度が、圧縮なしでのFFT結果に対応する、請求項1に記載の方法。
  3. 前記第2の確度が、前記第1の確度よりも低い、請求項1に記載の方法。
  4. 前記第2の部分の前記FFT結果が、前記デジタル化データに基づいてFFT結果を結合することによって求められる、請求項1に記載の方法。
  5. 前記第2の確度が前記第1の確度よりも低く、前記第1の確度が第1の範囲に対応し、前記第2の確度が第2の範囲に対応し、前記第1の範囲が前記第2の範囲よりも近接している、請求項1に記載の方法。
  6. FFT結果の前記第1のグループが、互いに異なる確度を有する3つ以上の部分を含み、距離が長くなるにつれて前記互いに異なる確度が増える、請求項1に記載の方法。
  7. − 所定の条件に基づいてFFT結果の各部分について確度を求めるステップ
    をさらに含む、請求項1に記載の方法。
  8. 前記所定の条件が速度情報を含む、請求項7に記載の方法。
  9. 前記所定の条件が環境情報を含む、請求項7に記載の方法。
  10. 前記所定の条件がCFAR情報を含む、請求項7に記載の方法。
  11. − 前記FFT結果の第2のグループなしで、前記FFT結果の前記第1のグループを記憶するステップ
    をさらに含む、請求項1に記載の方法。
  12. − FFT結果の前記第1のグループを処理するステップ
    をさらに含む、請求項11に記載の方法。
  13. 前記FFT結果が第1ステージのFFT結果である、請求項11に記載の方法。
  14. − 所定の条件に基づいて、FFT結果の前記第1のグループおよび/またはFFT結果の前記第2のグループを求めるステップ
    をさらに含む、請求項11に記載の方法。
  15. 前記所定の条件が速度情報を含む、請求項14に記載の方法。
  16. 前記所定の条件が環境情報を含む、請求項14に記載の方法。
  17. 前記FFT結果、ならびにFFT結果の前記第1のグループおよび/またはFFT結果の前記第2のグループを求めるステップが、単一のデバイス、具体的にはシングル・チップによって提供される、請求項14に記載の方法。
  18. 前記所定の条件がCFAR情報を含む、請求項14に記載の方法。
  19. − マスク・ビットに基づいてFFT結果の前記第2のグループを求めるステップ
    をさらに含み、
    前記第1のグループおよび前記第2のグループのそれぞれのFFT結果に対して1つのマスク・ビットが設けられる、請求項14に記載の方法。
  20. レーダ信号を処理するための装置であって、
    − 少なくとも1つのアンテナから受信したデジタル化データに基づいてFFT結果を求めるためのFFTエンジンと、
    − 前記FFT結果の第1のグループを記憶するための圧縮エンジンと
    を備え、
    FFT結果の前記第1のグループが少なくとも2つの部分を含み、FFT結果の第1の部分が第1の確度で記憶され、FFT結果の第2の部分が第2の確度で記憶される装置。
  21. 前記FFTエンジンおよび前記圧縮エンジンが、単一の構成要素、具体的にはシングル・チップに配置される、請求項20に記載の装置。
  22. − 前記FFT結果の第2のグループなしで、前記FFT結果の前記第1のグループを記憶するためのビン除去エンジン
    をさらに備える、請求項20に記載の装置。
  23. 前記FFTエンジンおよび前記ビン除去エンジンが、単一の構成要素、具体的にはシングル・チップに配置される、請求項22に記載の装置。
  24. レーダ信号を処理するための装置であって、前記レーダ信号が、少なくとも1つのレーダ・アンテナによって受信されるデジタル化データを含み、前記装置が、
    − 前記受信されたデジタル化データに基づいてFFT結果を求めるための手段と、
    − 前記FFT結果の第1のグループを記憶するための手段と
    を備え、
    FFT結果の前記第1のグループが、少なくとも2つの部分を含み、FFT結果の第1の部分が第1の確度で記憶され、FFT結果の第2の部分が第2の確度で記憶される装置。
  25. − 前記FFT結果の第2のグループなしで、前記FFT結果の前記第1のグループを記憶するための手段
    をさらに備える、請求項24に記載の装置。
  26. 請求項1に記載の前記方法の前記ステップを実行するためのソフトウェア・コード部分を含む、デジタル処理装置のメモリに直接ロードできるコンピュータ・プログラム製品。
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