JP7323279B2 - レーダ信号を処理するための装置および方法 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、レーダ用途に関し、特に少なくとも1つのレーダセンサによって、例えば少なくとも1つのアンテナを介して取得されたレーダ信号を処理するための効率的なやり方に関する。これに関して、処理されるレーダ信号は、特にセンサまたはアンテナによって受信されたレーダ信号である。
様々な種類のレーダが、種々の用途のために自動車において使用されている。例えば、レーダを、死角検出(駐車支援、歩行者保護、クロストラフィック)、衝突緩和、車線変更支援およびアダプティブクルーズコントロールのために使用することができる。レーダの用途に関する多数のユースケースシナリオは、異なる方向(例えば、後方、側方、前方)、可変の角度(例えば、方位角度)および/または異なる距離(短距離、中距離、長距離)に関すると考えられる。例えば、アダプティブクルーズコントロールは、±18°までの方位角度を利用することができ、レーダ信号は、自動車の前部から送出され、これによって数100メートルまでの範囲の検出が実現される。
レーダ源は信号を送出し、またセンサは戻ってきた信号を検出する。(例えば、走行している自動車がレーダ信号を送出することに起因する)送出された信号と検出された信号との間の周波数シフトを使用して、送出された信号の反射を基礎とする情報を取得することができる。センサによって取得された信号のフロントエンド処理は、高速フーリエ変換(FFT)を含むことができ、この高速フーリエ変換の結果、信号スペクトル、すなわち周波数にわたり分散された信号を得ることができる。信号の振幅は、エコーの大きさを示すことができ、この際、ピークは、さらなる処理のために、例えば自動車の速度を、前方を走行している別の自動車に基づいて調整するために検出および使用する必要があるターゲットを表すことができる。
レーダ処理装置は、種々のタイプの出力、例えば制御ユニットに対するコマンド、少なくとも1つの制御ユニットによって事後処理されるべき対象物および対象物リスト、少なくとも1つの制御ユニットによって事後処理されるべき少なくとも1つのFFTピークを提供することができる。FFTピークを利用することによって、高性能の事後処理が実現される。
一定誤警報確率とも称される、一定誤警報拒絶(CFAR)は特に、信号電力を基礎とすることができるFFT結果解析に関する閾値法として公知である。CFARによって、FFT信号が潜在的なターゲットを示しているか否かを判定するための閾値を適合させることができる。CFARは、特に、バックグランドノイズ、クラッタおよび干渉を考慮する。種々のCFARアルゴリズムが公知である。詳細については、http://en.wikipedia.org/wiki/Constant_false_alarm_rateを参照されたい。
CFARは、FFTピークを、例えばそのようなピークを所定の閾値と比較することによって選択するための1つのアプローチとして使用することができる。
第1の実施形態は、レーダ装置に関し、このレーダ装置は、
・入力DMAモジュール、
・少なくとも1つの処理モジュール、
・出力DMAモジュール
を含み、
・入力DMAモジュールは、メモリにアクセスし、メモリからのデータを少なくとも1つの処理モジュールに供給するように構成されており、
・処理モジュールの各々は、有効化または無効化されるように構成されており、
・有効化された少なくとも1つの処理モジュールは、入力DMAモジュールによって供給されたデータの少なくとも一部を処理するように構成されており、
・出力DMAモジュールは、有効化された少なくとも1つの処理モジュールによって処理されたデータをメモリに記憶するように構成されている。
第2の実施形態は、レーダ装置を介してデータを処理するための方法に関し、
・このレーダ装置は、
・入力DMAモジュール、
・少なくとも1つの処理モジュール、
・出力DMAモジュール、
を含み、
・この方法は、
・入力DMAモジュールを介してメモリにアクセスし、メモリから少なくとも1つの処理モジュールにデータを供給することと、
・処理モジュールの各々を有効化または無効化することと、
・有効化された少なくとも1つの処理モジュールによって、入力DMAモジュールによって供給されたデータの少なくとも一部を処理することと、
・出力DMAモジュールを介してメモリにデータを記憶し、有効化された少なくとも1つの処理モジュールによってデータを処理することと
を含む。
第3の実施形態は、本明細書に記載するような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んでいる、ディジタル処理装置のメモリに直接的にロード可能なコンピュータプログラム製品に関する。
複数の実施形態が図面に図示されており、またそれらの図面を参照しながらそれらの実施形態を説明する。図面は、基本的な原理を説明するために用いられるものであるので、その基本的な原理を理解するために必要な態様のみが図示されている。図面は縮尺通りではない。図中、同一の参照番号は、同様の機能を表している。
2つの干渉するレーダ信号を含む例示的な図である。 ディジタルレーダ信号に対して実施されるステップを含む例示的な図である。 図2からの抜粋を示す図であり、HW構造がローデータに対して動作を実施するステップをさらに示している。 種々のモジュールと、図3に記載したいずれかの動作のためにこれらのモジュールの各々が選択されているのかどうかの情報と、を含む例示的なテーブルである。 ウィンドウ処理モジュールの例示的なブロック図である。 無線周波数(RF)フロントエンドに接続された、HW構造を含むレーダコントローラユニットを示す図である。 HW構造の例示的な実施形態をより詳細に示す図である。 図7のHW構造に配置されたバッファの各々の構造を示す図である。
本明細書に記載する例は、特に、レーダシステムにおける信号処理のためのハードウェアアクセラレータとして特に機能するハードウェア(HW)構造を表す。信号処理は、周波数領域および/または時間領域において実施され得る。
レーダ用途は、干渉に対処する必要がある。このことは、特に自動車でのレーダ用途に当てはまる。このような干渉は、ノイズと実際のターゲットとを区別する能力を低下させることによって対象物の検出に影響を与える。正しく検出されていない対象物は、誤った判断につながる可能性があり、このことは、特に車両の自律走行用途にとって有害となるおそれがある。
本明細書に記載する解決策は、特にHW構造が、干渉検出および干渉緩和に関する動作を実施することを可能にする。そのような動作は、例えばユーザによってコンフィギュレーション可能であり、したがって、所定のユースケースシナリオに合わせて調整され得る。
干渉は、外部の電気装置に起因することがある。このタイプの干渉は、1チャープよりも長く続くことがある。このタイプの干渉の影響を低減するために、位相変調技術を使用することができる。
チャープは、送信された信号である。チャープは、周波数アップシフトまたは周波数ダウンシフト(周波数のランプ)を含むことができる。「ビン」は、特にFFT処理の結果とすることができる。FFT段階への入力は、アナログ・ディジタル変換器(ADC)を介してサンプリングされた実データとすることができるか、または前のFFT段階からのFFTビン(複数のFFT処理段階が必要とされる場合)とすることができる。
「ビン」または「チャープ」は、特に、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)に関連付けられる可能性がある少なくとも1つのサンプル、周波数、または周波数範囲(例えば、周波数のランプ)を表すことができる。
また、外部のレーダシステムからの干渉が存在することもある。すなわち、このタイプの干渉は、1チャープ未満の持続期間に時間制限され得る。外部のレーダシステムは、特に実際のレーダ信号に近似している可能性があるので、顕著な影響を有する。
図1は、レーダシステムの送信機によって送出された2つのチャープ(ここではランプ)を有するレーダ信号101を含む例示的な図を示す。信号102は、(他のレーダ信号からの干渉なしに)このレーダシステムの受信機によって検出されるレーダ信号101の反射である。
信号103は、レーダ信号101と干渉し得る(別の異なるレーダシステムの)他のレーダ送信機の2つのチャープを示す。
この干渉するレーダ信号103は、反射されたレーダ信号102に寄与し、したがってレーダ信号101を送出するレーダシステムの全体的な性能を劣化させる可能性がある。このような劣化は、ノイズレベルの増加を含むことがあり、それによって、検出されるべき対象物を隠蔽することがある。例えばこの干渉する信号103は、信号101の中間周波数(IF)の範囲内に入る可能性があり、このことは、受信された信号全体における(望ましくない)ピークにつながるおそれがある。
このような干渉を処理するための公知の処理アプローチが存在する。すなわち、(別の異なる送信機からの、反射されたレーダ信号の干渉を含む)受信された信号をサンプリングすることができ(すなわちアナログ・ディジタル変換することができ)、このサンプルを時間領域および/または周波数領域においてフィルタリングすることができる。
したがって、本明細書に記載する例は、公知の干渉検出および干渉緩和のアプローチを使用することができる。そのようなアプローチは、FFTアルゴリズムおよび逆FFTアルゴリズムを使用することができる。
本明細書で提供する例示的な解決策は、特に、種々のコンフィギュレーション可能なモジュールを含むHW構造(1つのハードウェアまたは複数のハードウェア)を利用する。それぞれのモジュールは、以下の動作:
・高速フーリエ変換(FFT)、
・逆FFT(iFFT)、
・干渉検出および/または干渉緩和のための特徴と組み合わせられた、所定の(例えばユーザによって定義された)係数テーブルを使用するウィンドウ処理動作、
・信号電力と基準電力との間の比較動作、
・メモリ、例えばレジスタに結果を記憶するための記憶動作、
・入力レジスタに基づいて実施され得る、信号の選択的なゼロ化動作、
うちの少なくとも1つを実施する能力を有することができる。
さらに、メモリからコンフィギュレーションをロードするために、(例えばシーケンサによって提供される)シーケンシング動作が提供されており、この場合、コンフィギュレーションは、コンフィギュレーションされたモジュール選択よって実施される種々のステップまたは動作を含むことができる。
シーケンシング動作が、別個のモジュール(およびそのようなモジュールによって供給される(1つまたは複数の)動作)を使用またはバイパス(すなわち選択)することができることに留意すべきである。また、シーケンシング動作は、例えば終了条件が満たされるまで種々のモジュールを繰り返し使用することもできる。
このようなシーケンシング動作に基づいて、モジュールをフレキシブルに利用することができ、それぞれのモジュールは、上述した動作のうちの(少なくとも)1つの動作を(繰り返しまたは1回)実施することができる。
有利には、HW構造は、例えば干渉の有害な影響を低減(例えば削除または緩和)するために、レーダデータ(すなわち受信され、オプションとして前処理されたレーダ信号)に対して実施される動作を効率的に加速させることを可能にする。
例示的な1つのシナリオでは、以下のモジュール:
・FFTモジュール、
・例えばCFARおよび/または基本的な閾値処理を実施する信号閾値処理モジュール、
・FFTおよびiFFTを実施することができるウィンドウ処理モジュール
を使用することができる。
これにより、FFT動作の実施が可能となり、周波数領域における信号の修正(すなわちピークの除去によるフィルタリング)が可能となり、また、修正された信号を時間領域に変換し戻すためのiFFT動作の実施が可能となる。後続のステップは、多次元FFT処理とすることができる。
図2は、ディジタルレーダ信号に対して実施されるステップを含む例示的な図を示す。
ステップ201において、ローレーダデータがメモリに記憶される。
次のステップ202において、記憶されたローデータに対してHW構造の動作が実施される。次のステップ203において、修正されたローデータがメモリ(または別の異なるメモリ)に記憶され、次のステップ204において、多次元FFT処理が実施される。その後(図2には示されていない)、FFT後処理によってターゲット(対象物)を明らかにし、分類し、確認することができる。
図3は、図2のステップ202をより詳細に示す。
ステップ301において、ステップ201でメモリに記憶されたローデータに対してFFTが実施される。後続のステップ302において、ステップ301で取得されたFFTデータに対して信号閾値処理が実施される。これにより、閾値未満の(すなわち望ましくないピークをマスクするための)FFT結果のみを考慮することが可能となる。
ステップ303において、ステップ302の結果がステップ301で取得されたFFTデータから減算され、ステップ304において、ステップ303の結果に対して閾値処理が実施され、これらの結果のうちのどちらが所定の閾値を上回っているが判定される。後続のステップ305において、ステップ304の結果がiFFTを介して変換され、ステップ203において、修正されたローデータとして記憶される。
図4は、種々のモジュールと、上記のいずれかの動作301~305のためにこれらのモジュールのうちのどのモジュールが選択されているのかの情報と、を含む例示的なテーブルを示す。モジュールは、以下のとおりである:
(a)入力DMAモジュール401:入力DMAモジュールは、メモリに記憶されたローデータに直接メモリアクセス(DMA)を介してアクセスすることを可能にする。
(b)ウィンドウ処理モジュール402:ウィンドウ処理モジュールは、ウィンドウ処理関数の数学を提供し、ウィンドウ処理関数は、特に、入力オペランドとウィンドウ処理係数との間の実数乗算または複素乗算を実施することができる。
(c)FFT/iFFTモジュール403:FFT/iFFTモジュールは、FFT動作またはiFFT動作のいずれかを実施することを可能にする。FFT/iFFTモジュールを、FFTまたはiFFTを実施するようにコンフィギュレーションすることができる。
(d)信号電力モジュール404:信号電力モジュールは、信号電力の(例えば数学的な)表現を決定する。
(e)閾値処理モジュール405:閾値処理モジュールは、閾値処理動作(比較)を実施し、そのような閾値処理動作の結果を提供することができる。閾値処理モジュールは、CFAR動作および/または基本的な閾値処理動作を実施することができる。
(f)ビン排除モジュール406:ビン排除モジュールは、系統的な方法で、または閾値処理モジュール405によって実施された比較の結果に基づいて、データの選択をゼロ化することができる。
(g)フォーマッタモジュール407:フォーマッタモジュールは、所定の動作、例えば「-1」による乗算を実施することができる。
(h)ベクトル加算モジュール408:ベクトル加算モジュールは、(複素ベクトル要素または実数ベクトル要素を含む)2つのベクトルの加算動作を実施する。例えば実要素の成分を、FFT結果の信号電力とすることができる。したがって、第2段階FFTの後の複数のアンテナにわたるベクトル加算によって、非コヒーレント積分からなるレンジドップラマップを計算することが可能となる。
(i)出力DMAモジュール409:出力DMAモジュールは、DMAを介して計算の結果をメモリに書き込むことを可能にする。
1つのモジュールが2つ以上の動作をカバーするように解釈することができることに留意すべきである。モジュールは、特に、種々の動作のうちの1つを選択することが可能となるようにフレキシブルにコンフィギュレーション可能とすることができる。例えば、フォーマッタモジュール407の動作をウィンドウ処理モジュール402に実装してもよい。
したがって、図4に示されたテーブルは、種々のステップ301~305のためのモジュールのアクティビティを以下のように定義する:
ステップ301:入力DMAモジュール401と、FFT/iFFTモジュール403と、DMA出力モジュール409と、がアクティブ(ON)である。残りのモジュールは、非アクティブ(OFF)である。入力DMAモジュール401は、ローデータを取得する。FFT/iFFTモジュール403は、FFTモードで動作し、出力DMAモジュール409は、特にFFTの前にウィンドウ処理関数を使用することなくFFT結果を書き込む。
ステップ302:入力DMAモジュール401と、信号電力モジュール404と、閾値処理モジュール405と、ビン排除モジュール406と、フォーマッタモジュール407と、出力DMAモジュール409と、がアクティブ(ON)である。残りのモジュールは、非アクティブ(OFF)である。入力DMAモジュール401は、FFT結果を取得する。信号電力モジュール404は、入力信号の電力を計算し、閾値処理モジュール405は、入力信号の電力レベルと所定の閾値とを比較する。次に、ビン排除モジュール406は、閾値を超える電力レベルを0にセットする。フォーマッタモジュール407は、ビン排除モジュール406から取得した結果を再スケーリングする。出力DMAモジュール409は、スケーリングされた結果をメモリに書き込む。
ステップ303:入力DMAモジュール401と、ベクトル加算モジュール408と、DMA出力モジュール409と、がアクティブ(ON)である。残りのモジュールは、非アクティブ(OFF)である。入力DMAモジュール401は、ステップ302からノイズ信号を取得し、ステップ301からのFFT結果を取得する。ベクトル加算モジュールは、ステップ302の結果とステップ301の結果との減算を実施する。この減算の結果は、出力DMAモジュール409によって記憶される。
ステップ304:入力DMAモジュール401と、信号電力モジュール404と、閾値処理モジュール405と、ビン排除モジュール406と、出力DMAモジュール409と、がアクティブ(ON)である。残りのモジュールは、非アクティブ(OFF)である。したがって、閾値を超える振幅を有するFFTビンは、0にセットされる。これによって有利には、干渉が緩和される。入力DMAモジュール401は、ステップ304のFFT結果を取得し、モジュール404,405および406は、FFT結果を処理し(モジュール404,405および406に関するより詳細な説明についてはステップ302を参照のこと)、出力DMAモジュール409は、修正された信号を書き込む。
ステップ305:入力DMAモジュール401と、ウィンドウ処理モジュール402と、FFT/iFFTモジュール403と、DMA出力モジュール409と、がアクティブ(ON)である。残りのモジュールは、非アクティブ(OFF)である。入力DMAモジュール401は、ステップ304からの修正された信号を取得する。ウィンドウ処理モジュール402は、iFFT動作のためのウィンドウ処理を提供し、このウィンドウ処理は、iFFTモードで動作するFFT/iFFTモジュール403によって実施される。出力DMAモジュール409は、修正されたローデータを書き込む。
したがって、HW構造は、上述のモジュールをフレキシブルに有効化または無効化することを可能にする。アクティブなモジュールの組み合わせにより、レーダデータ、特にローデータに対する一連の動作を実施することが可能になる。このようなレーダデータをメモリに記憶することができ、このメモリは、HW構造によってフレキシブルにアクセスされ、また、このメモリを選択的に修正することができる。したがって、メモリのうちの選択された部分を、時間効率的な方法で更新(修正)することができる。
(少なくとも1つの動作を含む)所定のタスクを実施するモジュールの組み合わせを、(修正された)ローデータに対して作用する外部のプロセッサから広範囲に独立させることができることが、さらなる利点である。したがって、処理負荷を、本明細書によって提案するモジュールのチェーンに向かって効率的にシフトさせることができる。
図5は、ウィンドウ処理モジュール402をより詳細に示す。メモリからのデータ501は、上述のように入力DMAモジュール401を介してアクセスされ、ディスパッチャ511を介して一時記憶装置502、乗算器503および/またはウィンドウ処理係数記憶装置509に供給され得る。
乗算器503は、「-1」による乗算を実施し、それによって実数のオペランドを純粋に虚数のデータにする。ウィンドウテーブル504は、ウィンドウテーブルポインタインクリメントと、ウィンドウテーブルと、を含み、すなわち、新しいオペランドが読み出されるたびにポインタが増分され、この新しいポインタを使用してテーブルからウィンドウ処理係数が読み出される。
乗算器503の出力部と、ウィンドウ処理係数記憶装置509の出力部と、ウィンドウテーブル504の出力部と、は、それぞれマルチプレクサ505の入力部に接続されている。したがって、マルチプレクサ505は、モード選択信号507を介して、自身の出力部において、乗算器503の出力、ウィンドウ処理係数記憶装置509の出力、またはウィンドウテーブル504の出力のいずれかを供給することができる。
マルチプレクサ505の出力と一時記憶装置502とは、それぞれウィンドウ処理エンジン506に接続されている。
ウィンドウ処理エンジン506は、自身の入力の動作、特に(実部および/または虚部の)スカラー乗算を実施し、電力密度スペクトル(例えばウィンドウ処理されたサンプル)をFFT/iFFTモジュール403に供給することができる。FFT/iFFTモジュール403は、モード選択信号508を介して、FFTモードまたはiFFTモードのいずれかで動作することができる。
モード選択信号507は、シーケンサ512によって供給され、シーケンサ512は、モード選択信号508も供給する。モード選択信号507は、一時記憶装置502、乗算器503および/またはウィンドウ処理係数記憶装置509のいずれかへのデータ501のフローを制御するために、ディスパッチャ511にも伝送される。
ユニット502~506,509および511は、ウィンドウ処理モジュール402の一部である。ウィンドウ処理モジュール402によって実施される動作を、すべてのFFTビンに適用することができるか、または選択されたFFTビンに適用することができる。
したがって、ウィンドウ処理モジュール402およびFFT/iFFTモジュール403は、モード選択信号507および508に応じて、以下の動作のうちの1つを実施する:
・所定のテーブルからのウィンドウ処理係数を使用した、ウィンドウ処理されたサンプルに対するFFT:モード選択信号508は、FFT/iFFTモジュール403がFFTモードで動作することを選択し、モード選択信号507は、ウィンドウテーブル504からウィンドウ処理係数を選択する。
・事前に計算されたウィンドウ処理係数に対するFFT:モード選択信号508は、FFT/iFFTモジュール403がFFTモードで動作することを選択し、モード選択信号507は、(データ501に基づいて)ウィンドウ処理係数のための入力としてウィンドウ処理係数記憶装置509を選択し、ウィンドウ処理係数記憶装置509によって供給されるウィンドウ処理係数は、それぞれの偶数読み出しアクセスにおいて読み出されたデータ501に対応することができ、さらに、一時記憶装置502は、入力DMAモジュール401からの、それぞれの奇数読み出しアクセスにおいて読み出されたデータ501を供給する。
・信号の自己相関:この場合には、モード選択信号508は、FFTモードを選択し、モード選択信号507は、乗算器503によって供給されるウィンドウ処理係数を選択し、乗算器503は、それぞれのサンプルに「-1」を乗算する。これらのウィンドウ処理係数は、入力DMAモジュール401からの、それぞれの偶数読み出しアクセスにおいて読み出されたデータ501に対応し、さらに、一時記憶装置502は、入力DMAモジュール401からの、それぞれの奇数読み出しアクセスにおいて読み出されたデータ501を供給する。
・ウィンドウテーブル504からのウィンドウ処理係数を用いた、ウィンドウ処理されたサンプルに対する逆FFT:モード選択信号508は、iFFTモードを選択し、モード選択信号507は、マルチプレクサ505の出力となるウィンドウテーブル504を選択する。
ディスパッチャ511は、特に、一時記憶装置502、乗算器503および/またはウィンドウ処理係数記憶装置509のいずれかにデータ501の一部が供給されることを保証することができる。そのような選択は、例えば、偶数/奇数データの選択、または任意の他の決定論的もしくは恣意的な選択に関するものとすることができる。
シーケンサ512は、モード選択信号507および508を介して、マルチプレクサ505と、FFT/iFFTモジュール403と、ディスパッチャ511とを制御する。
図6は、無線周波数(RF)フロントエンド615に接続されたレーダコントローラユニット601を示す。レーダコントローラユニット601は、HW構造602と、(レーダ)メモリ603と、プロセッサ604(またはマイクロコントローラ)と、シーケンサ605と、を含む。HW構造602は、矢印606で示されるようにデータを取得するために(例えばDMAを介して)メモリ603にアクセスする。また、HW構造602は、メモリ603に(特にメモリ603の複数の異なる位置に)データを書き込む(処理する)ために(矢印607で示す)種々の出力経路を使用することもできる。さらに、RFフロントエンド615は、HW構造にレーダデータを供給するアナログ・ディジタル変換器(ADC)616を含む(矢印617で示す)。
プロセッサ604は、メモリ603からのデータにアクセスする(矢印608で示す)。また、プロセッサは、コンフィギュレーション情報609をシーケンサ605に送信する。したがって、シーケンサは、コンフィギュレーション情報610を介してHW構造をコンフィギュレーションし、すなわち、HW構造602のどのモジュールをアクティブにするか、また、どのモジュールをアクティブにしないかを決定する。
1つのオプションとして、プロセッサ604は、コンフィギュレーション情報609を介して、HW構造602のモジュールをセットアップするためにシーケンサ605によって使用することができるコンフィギュレーションリンクリストを供給する。したがって、提案するようなハードウェア構造は、別のプロセッサを必要とすることなくシーケンシャルな計算ステップを実施することが可能である。
シーケンサ605は、(前述のコンフィギュレーションリンクリストを介して取得された、またはプロセッサ604から直接的に取得された)コンフィギュレーション値をHW構造602のコンフィギュレーションレジスタに書き込んでいるハードウェアの一部として実現され得る。
また、シーケンサ605を、所定の時間の経過後に、またはトリガに基づいて、例えばHW構造602によって実施される次の前処理段階に基づいて、コンフィギュレーションを更新するように構成することができる。
図7は、HW構造602をより詳細に示す。図7の例では、HW構造は、入力DMAモジュール401と、FFT/iFFTモジュール403と、出力DMAモジュール409と、2つの追加的なモジュール701および702と、を含む。特に、これらのモジュール701および702は、フレキシブルに選択(選択解除)され得る。すなわち、モジュール701,702のうちの少なくとも1つをバイパスしてもよい。また1つのオプションとして、FFT/iFFTモジュール403がバイパスされる。
メモリ603からのデータ606と、RFフロントエンド615からのデータ617と、は、入力DMAモジュール401によってアクセス可能である。入力DMAモジュール401の後、モジュール701の動作が実施される。次は、FFT/iFFTモジュール403である。FFT/iFFTモジュール403に後続するのはモジュール702であり、このモジュール702は、処理されたデータを出力DMAモジュール409に供給する。出力DMAモジュール409は、データ607をメモリ603に書き込む。
入力DMAモジュール401とモジュール701との間の通信は、バッファ703を介して達成することができる。また、FFT/iFFTモジュール403とモジュール702との間の通信も、バッファ704を介して達成することができる。
モジュール401,701,403,702および409の各々は、レジスタ705~709を含み、これらのレジスタ705~709は、シーケンサ605によってコンフィギュレーション可能および/または更新可能である。メモリ603から最後のオペランドが読み出され、HW構造602のモジュールによって処理されると、更新を実施することができる。(レジスタ705~709を介した)モジュールは、特にバイパスされるようにコンフィギュレーション可能とすることができる。1つのオプションとして、少なくとも入力DMAモジュール401と出力DMAモジュール409とは、バイパスされない。別の1つのオプションとして、少なくとも入力DMAモジュール401と、FFT/iFFTモジュール403と、出力DMAモジュール409と、は、バイパスされない。
したがって、モジュール701,403,702を介したHW構造602によって、以前にメモリ603に書き込まれたデータを再循環および再処理することが可能となる。
図8は、バッファ703,704の各々の構造を示し、それぞれのバッファ703,704は、1つのストリーミングエンジン801を含み、このストリーミングエンジン801は、2つのメモリバッファ802,803に接続されている。したがって、ストリーミングエンジン801は、メモリバッファ802,803のうちの一方に書き込み、その間に、他方のメモリバッファ803,802から読み出すこと(またはその逆)を可能にする。
したがって、バッファ703,704は、それぞれデュアルピンポンバッファ方式を可能にすることができる。
(i)バッファ703のストリーミングエンジン801は、入力DMAモジュール401がパラメータまたはオペランドをモジュール701に効率的に送信することを可能にする。
(ii)したがって、バッファ704のストリーミングエンジンは、FFT/iFFTモジュール403がパラメータまたはオペランドをモジュール702に効率的に供給することを可能にする。
デュアルメモリバッファ802,803は、メモリバッファのうちの1つが充填モードにあり、メモリバッファの1つが非充填モードにあるピンポンバッファリング方式を可能にする。
ストリーミングエンジン801を、シーケンサ605によってコンフィギュレーションすることができる。ストリーミングエンジンは、メモリバッファ802,803を制御し、モジュールにデータが供給される(すなわち「ビジー状態を維持する」)ことを保証する。
入力DMAモジュール401も同様にシーケンサ605によってコンフィギュレーションすることができることに留意すべきである。入力DMAモジュール401を、メモリ603にアクセスするようにフレキシブルにコンフィギュレーションすることができる。このことは、例えばオペランド(レンジドップラおよびアンテナ)の次元を介して、ベースアドレス、アドレスインクリメント、ループインクリメントおよび/またはループカウントをコンフィギュレーションすることによって達成することができる。したがって、入力DMAモジュール401を、例えば、レンジ、ドップラ次元および/またはアンテナ次元にわたってメモリ603からオペランドを読み出すようにコンフィギュレーションすることができる。オペランドを、特に、処理ステップのために必要とされる次元および/またはシーケンスで読み出すことができる。例えば、データキューブ全体またはデータキューブの一部を読み出すことができる。このような部分は、データキューブの少なくとも1つのスライスを含むことができる。
レーダデータキューブは、空間および時間の関数としてレーダ処理を表すための直観的なやり方を提供する。レーダデータキューブを、第1の軸に沿って表される単一パルスのレーダ反射と、第2の軸に沿った付加的な受信素子からの反射と、第3の軸に沿った複数のパルスに由来する反射の集合と、を含む3次元ブロックと考えることができる(例えば、https://de.mathworks.com/company/newsletters/articles/building-and-processing-a-radar-data-cube.htmlを参照されたい)。
モジュール701および702の各々は、種々の実行ユニットを含むことができ、これらの実行ユニットは、入力データ(信号)および/または入力データの信号電力に基づいて動作することができる。閾値処理のような複雑な動作を実施するために相互接続されており、これによってこのような閾値処理の結果をビン排除モジュールに伝送することができるようになっている、複数の実行ユニットを設けることができる。また、モジュールは、DMAを有する出力FIFOバッファを有することができる。出力FIFOバッファは、メモリと同じ幅を有することができ、このことは、ECCアクセスを適用する場合に特に有利である。モジュール701,702の実行ユニットを、それぞれのバッファ703,704から供給された出力データに基づいてシリアル処理および/またはコンカレント処理を提供するように構成することができる。
したがって、提示する解決策は、特に、HW構造をフレキシブルにコンフィギュレーションし、それによってHW構造のモジュールを有効化/無効化することを可能にする。それから、HW構造は、このHW構造を同一のまたは異なるコンフィギュレーションで繰り返し使用することによって複雑な(レーダ処理)動作を実施することができる。データは、メモリへのDMAアクセスを介してHW構造によって処理される。したがって、HW構造を介してデータを再循環させることが可能となり、それぞれのサイクルを有するHW構造は、複数の異なる動作を供給し、計算された結果をメモリに記憶することができる。
HW構造をフレキシブルに利用する1つの例は、「2つの信号の減算」の動作である。ベクトル減算モジュールを有する代わりに、フォーマッタモジュールおよびベクトル加算モジュールを使用することができる。フォーマッタモジュールは、「-1」による乗算を実施し、ベクトル加算モジュールは、加算に寄与し、その加算によって組み合わせにおいて結果的に減算が実施される。また1つのオプションとして、ウィンドウ処理モジュールが使用され、このウィンドウ処理モジュールは、「-1」による乗算の動作を提供することもできる。
本明細書で提案する例は、特に、以下の解決策のうちの少なくとも1つに基づくことができる。特に、所望の結果を達成するために、以下の特徴の組み合わせを利用することができる。方法の特徴を、装置、機器、またはシステムの任意の(1つまたは複数の)特徴と組み合わせることが可能であり、またはその逆も可能である。
レーダ装置において、このレーダ装置は、
・入力DMAモジュール、
・少なくとも1つの処理モジュール、
・出力DMAモジュール
を含み、
・入力DMAモジュールは、メモリにアクセスし、メモリからのデータを少なくとも1つの処理モジュールに供給するように構成されており、
・処理モジュールの各々は、有効化または無効化されるように構成されており、
・有効化された少なくとも1つの処理モジュールは、入力DMAモジュールによって供給されたデータの少なくとも一部を処理するように構成されており、
・出力DMAモジュールは、有効化された少なくとも1つの処理モジュールによって処理されたデータをメモリに記憶するように構成されている、
レーダ装置が提案される。
このレーダ装置は、HW(ハードウェア)構造とも称される。
アクティブな処理モジュールのためのオペランドを、入力DMAモジュールおよび出力DMAモジュールを介して取得することが可能である。
したがって、本明細書で提案するレーダ装置は、コンフィギュレーション可能なハードウェアをフレキシブルに使用することを可能にする。
1つの実施形態においては、処理モジュールのうちの少なくとも1つは、FFTモジュールである。
1つの実施形態においては、処理モジュールのうちの少なくとも1つは、FFTモードまたはiFFTモードで動作可能なFFT/iFFTモジュールである。
したがって、FFT/iFFTモジュールを使用することにより、複雑な信号操作を達成することができ、これによってレーダ装置を、高性能の干渉検出および干渉緩和の目的ために使用することが可能となる。
1つの実施形態においては、入力DMAモジュール、少なくとも1つの処理モジュールおよび出力DMAモジュールは、シーケンサによってコンフィギュレーション可能である。
1つの実施形態においては、処理モジュールのうちの少なくとも1つは、シーケンサによって有効化される。
1つの実施形態においては、入力DMAモジュール、少なくとも1つの処理モジュールおよび出力DMAモジュールの各々は、シーケンサによってコンフィギュレーション可能なレジスタを含む。
1つの実施形態においては、シーケンサは、1つの処理ユニットまたはメモリから少なくとも1つのコンフィギュレーションリストを取得するように構成されており、少なくとも1つのコンフィギュレーションリストは、入力DMAモジュール、少なくとも1つの処理モジュールおよび出力DMAモジュールをコンフィギュレーションするためのコンフィギュレーションデータを含む。
したがって、シーケンサは、コンフィギュレーションリストを利用して、HW構造のモジュールを所与の計算段階のためにコンフィギュレーションし、コンフィギュレーションリストのコンフィギュレーションが処理されるまで、(同じHW構造を使用して)次の計算段階のために次のコンフィギュレーションを使用することができる。
したがって、コンフィギュレーションリストのエントリに従ってそれぞれの処理段階においてそれぞれ異なるようにコンフィギュレーションすることができるレーダ装置によって提供される循環処理は、メモリを中間記憶装置として使用することによって次々に計算段階を実施する、効率的な動作ベースのアプローチである。有利には、HW構造のモジュールを、所定の動作を実施するようにフレキシブルにコンフィギュレーションすることができるので、プログラムコード(アセンブラ、リンカ、コンパイラ)を生成するためのツールチェーンは不要である。
したがって、このアプローチは、少なくとも1つのセットのレーダデータ(例えばベクトル)に対して複雑な動作を実施することを可能にする。ベクトルは、例えばデータサンプルのランプのビンに対応することができ、特にアナログ・ディジタル変換されたサンプルに、またはFFT処理の結果に対応することができる。
1つの実施形態においては、出力DMAモジュールは、データをネイティブフォーマットでメモリに書き込むように構成されている。
特に1つのオプションとして、出力DMAモジュールは、ECC(誤り訂正符号)のネイティブフォーマットを使用する。このことは、読み出し/修正/書き込みの動作に関する全体的な性能にとって有利である。ネイティブフォーマットは、動作の完全なバス幅に達するまで充填されたFIFOバッファを使用することによって達成することができる。したがって、この動作は、主に、例えば3ビットのみを取得するために32ビットに関する読み出し動作を使用する代わりに完全な読み出し/修正/書き込みアクセスを実施する。
1つのオプションとして、独立したFIFOバッファを有する複数の出力DMAユニットを有することによって、複数のタイプの結果がコンカレントに生成される。
1つの実施形態においては、出力DMAモジュールは、メモリの複数の異なる領域に書き込むように構成されている。
例えば、出力DMAモジュールは、メモリの複数の異なる領域にデータを書き込むための種々のDMAエンジンを含むことができる。
1つの実施形態においては、少なくとも1つの処理モジュールの各々は、入力DMAモジュールと出力DMAモジュールとの間に直列に配置されている。
1つの実施形態においては、少なくとも1つの処理モジュールの各々は、以下の動作:
・CFAR計算、
・少なくとも1つのFFT計算、
・少なくとも1つのiFFT計算、
・ウィンドウ処理動作、
・例えば加算、減算、乗算等のような算術的な動作、
・比較動作、
・(選択的な)ゼロ化動作、
・角度計算、特に角度情報および/または高度情報の計算、
・ピーク計算、
・コヒーレント積分、
・非コヒーレント積分、
・干渉緩和計算、
・範囲情報計算、
・ドップラ情報計算、
・エネルギ情報計算、
のうちの少なくとも1つを提供する。
さらに、レーダ装置を介してデータを処理するための方法において、
・このレーダ装置は、
・入力DMAモジュール、
・少なくとも1つの処理モジュール、
・出力DMAモジュール、
を含み、
・この方法は、
・入力DMAモジュールを介してメモリにアクセスし、メモリから少なくとも1つの処理モジュールにデータを供給することと、
・処理モジュールの各々を有効化または無効化することと、
・有効化された少なくとも1つの処理モジュールによって、入力DMAモジュールによって供給されたデータの少なくとも一部を処理することと、
・出力DMAモジュールを介してメモリにデータを記憶し、有効化された少なくとも1つの処理モジュールによってデータを処理することと
を含む、
方法が提案される。
上記のレーダ装置に関して説明した特徴は、レーダ装置を処理する方法に対しても同様に適用可能であると考えられる。
本明細書に記載するような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、ディジタル処理装置のメモリに直接的にロード可能なコンピュータプログラム製品が提供される。
1つまたは複数の例においては、本明細書において記載した機能を、少なくとも部分的にハードウェアで、例えば特定のハードウェアコンポーネントまたはプロセッサで実施することができる。より一般的には、種々の技術をハードウェア、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み合わせで実施することができる。ソフトウェアで実施される場合、機能をコンピュータ可読媒体に記憶するか、または1つまたは複数の命令またはコードとして伝送して、ハードウェアベースの処理ユニットによって実行することができる。コンピュータ可読媒体には、データ記憶媒体のような有形の媒体に対応するコンピュータ可読記憶媒体、またはある場所から別の場所への例えば通信プロトコルに従った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が含まれると考えられる。つまりコンピュータ可読媒体は、一般的に、(1)非一時的な、有形のコンピュータ可読記憶媒体、または(2)信号または搬送波などの通信媒体に対応することができる。データ記憶媒体は、1つまたは複数のコンピュータによって、もしくは1つまたは複数のプロセッサによって、本開示に記載した技術を実施するための命令、コードおよび/またはデータ構造を検索するためにアクセスすることができる、任意の利用可能な媒体であってよい。コンピュータプログラム製品には、コンピュータ可読媒体が含まれると考えられる。
例示であって、限定を意図するものではないが、そのようなコンピュータ可読記憶媒体には、RAM、ROM、EEPROM、CD-ROMまたは他の光学ディスクストレージ、磁気ディスクストレージ、または他の磁気ストレージ装置、フラッシュメモリ、もしくは命令またはデータ構造の形態の所望のプログラムコードを記憶するために使用することができ、またコンピュータによってアクセスすることができる他の任意の媒体が含まれると考えられる。もちろん、任意のコネクションも、コンピュータ可読媒体、すなわちコンピュータ可読伝送媒体と称される。例えば、命令がウェブサイト、サーバ、または他のリモートソースから、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペアケーブル、ディジタル加入者線(DSL)、または無線技術、例えば赤外線、無線、マイクロ波を使用して伝送される場合には、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペアケーブル、DSL、または無線技術、例えば赤外線、無線およびマイクロ波が媒体の定義に含まれる。しかしながら、コンピュータ可読記憶媒体およびデータ記憶媒体は、コネクション、搬送波、信号、または他の伝送媒体を含むものではなく、その代わりに、非一時的な、有形の記憶媒体に関するということを理解すべきである。本明細書で用いられるディスク(disk/disc)という用語には、コンパクトディスク(CD)、レーザーディスク、光ディスク、ディジタル多目的ディスク(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、通常の場合、データを磁気的に再生するものであり、その一方で、ディスク(disc)は、レーザーによって光学的にデータを再生するものである。上記の組み合わせもまた、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。
命令を、1つまたは複数のプロセッサによって実行することができ、例えば1つまたは複数の中央処理ユニット(CPU)、ディジタルシグナルプロセッサ(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アレイ(FPGA)、または他の等価の集積論理回路または離散論理回路であってよい。したがって、本明細書において使用されているような「プロセッサ」という用語は、前述の構造のうちの任意の構造、または本明細書に記載する技術の実施に適した他の任意の構造を表すことができる。さらに、幾つかの態様においては、本明細書に記載する機能を、エンコーディングおよびデコーディングのために構成されているか、または複合コーデックに組み込まれた、専用のハードウェアモジュールおよび/またはソフトウェアモジュール内に設けることができる。また、上述の技術を1つまたは複数の回路または論理素子において完全に実施することができる。
本開示の技術を、ワイヤレスハンドセット、集積回路(IC)またはICのセット(例えば、チップセット)が含まれる、多種多様な装置または機器において実施することができる。種々のコンポーネント、モジュール、またはユニットは、開示した技術を実行するために構成されている装置の機能的な態様を強調するように本開示において記載されているが、異なるハードウェアユニットによって実現することは必ずしも要求されない。むしろ、上記において説明したように、種々のユニットを組み合わせて単一のハードウェアユニットにすることができるか、または種々のユニットを、適切なソフトウェアおよび/またはファームウェアと共に、上記において説明したような1つまたは複数のプロセッサを含む、相互運用的なハードウェアユニットの集合によって提供することができる。
本発明の種々の実施例を開示したが、当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明の利点の一部を達成するであろう種々の変更および修正を行えることが分かる。同一の機能を実行する他のコンポーネントに適切に置換できることも当業者には明らかになるであろう。特定の図面を参照して説明した特徴を他の図面の特徴と組み合わせることができると明示的に言及されていないとしても、そのような組み合わせは可能であることを言及しておく。さらに、本発明の方法を、適切なプロセッサ命令を使用して、すべてソフトウェアで実施することで達成することができるか、または同一の結果を達成するために、ハードウェアロジックおよびソフトウェアロジックの組み合わせを利用するハイブリッド形態で実施することで達成することができる。発明のコンセプトに対するそのような修正は、添付の特許請求の範囲によってカバーされることが意図されている。

Claims (11)

  1. レーダ装置において、前記レーダ装置は、
    ・入力DMAモジュールと、
    複数の処理モジュールと、
    ・出力DMAモジュールと、
    を含み、
    ・前記入力DMAモジュール、前記処理モジュールおよび前記出力DMAモジュールは、シーケンサによってコンフィギュレーション可能であり、前記シーケンサは、1つの処理ユニットまたはメモリから少なくとも1つのコンフィギュレーションリストを取得するように構成されており、前記少なくとも1つのコンフィギュレーションリストは、前記入力DMAモジュール、前記処理モジュールおよび前記出力DMAモジュールをコンフィギュレーションするためのコンフィギュレーションデータを含み、前記コンフィギュレーションリストは、別個のモジュールの各々を選択的に使用またはバイパスするように構成されており、
    ・前記入力DMAモジュールは、前記メモリにアクセスし、前記メモリからのデータを前記処理モジュールの少なくとも1つに供給するように構成されており、
    ・前記処理モジュールの各々は、有効化または無効化されるように構成されており、
    ・有効化された前記処理モジュールは、前記入力DMAモジュールによって供給された前記データの少なくとも一部を処理するように構成されており、
    ・前記出力DMAモジュールは、有効化された前記処理モジュールによって処理された前記データを前記メモリに記憶するように構成されている、
    レーダ装置。
  2. 前記処理モジュールのうちの少なくとも1つは、FFTモジュールである、
    請求項1記載の装置。
  3. 前記処理モジュールのうちの少なくとも1つは、FFTモードまたはiFFTモードで動作可能なFFT/iFFTモジュールである、
    請求項1記載の装置。
  4. 前記処理モジュールのうちの少なくとも1つは、前記シーケンサによって有効化される、
    請求項1記載の装置。
  5. 前記入力DMAモジュール、前記処理モジュールおよび前記出力DMAモジュールの各々は、前記シーケンサによってコンフィギュレーション可能なレジスタを含む、
    請求項1記載の装置。
  6. 前記出力DMAモジュールは、書き込み前に、書き込み動作の完全なバス幅に達するまでデータで充填されるように構成されているFIFOバッファをさらに含む、
    請求項1記載の装置。
  7. 前記出力DMAモジュールは、前記メモリの複数の異なる領域に書き込むように構成されている、
    請求項1記載の装置。
  8. 記処理モジュールの各々は、前記入力DMAモジュールと前記出力DMAモジュールとの間に直列に配置されている、
    請求項1記載の装置。
  9. 記処理モジュールの各々は、
    ・CFAR計算、
    ・少なくとも1つのFFT計算、
    ・少なくとも1つのiFFT計算、
    ・ウィンドウ処理動作、
    ・加算、
    ・減算、
    ・乗算、
    ・比較動作、
    ・角度計算、特に角度情報および/または高度情報の計算、
    ・ピーク計算、
    ・コヒーレント積分、
    ・非コヒーレント積分、
    ・干渉緩和計算、
    ・範囲情報計算、
    ・ドップラ情報計算、
    ・エネルギ情報計算、
    の動作うちの少なくとも1つを提供する、
    請求項1記載の装置。
  10. レーダ装置を介してデータを処理するための方法において、
    ・前記レーダ装置は、
    ・入力DMAモジュールと、
    複数の処理モジュールと、
    ・出力DMAモジュールと、
    を含み、
    ・前記入力DMAモジュール、前記処理モジュールおよび前記出力DMAモジュールは、シーケンサによってコンフィギュレーション可能であり、前記シーケンサは、1つの処理ユニットまたはメモリから少なくとも1つのコンフィギュレーションリストを取得するように構成されており、前記少なくとも1つのコンフィギュレーションリストは、前記入力DMAモジュール、前記処理モジュールおよび前記出力DMAモジュールをコンフィギュレーションするためのコンフィギュレーションデータを含み、前記コンフィギュレーションリストは、別個のモジュールの各々を選択的に使用またはバイパスするように構成されており、
    ・前記方法は、
    ・前記入力DMAモジュールを介して前記メモリにアクセスし、前記メモリからのデータを前記処理モジュールの少なくとも1つに供給するステップと、
    ・前記処理モジュールの各々を有効化または無効化するステップと、
    ・有効化された前記処理モジュールによって、前記入力DMAモジュールによって供給された前記データの少なくとも一部を処理するステップと、
    ・前記出力DMAモジュールを介して前記メモリに前記データを記憶し、有効化された前記処理モジュールによって前記データを処理するステップと、
    を含む方法。
  11. 請求項10記載の方法の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、ディジタル処理装置のメモリに直接的にロード可能なコンピュータプログラム。
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