雷達系統中的分布式雷達信號處理的製作方法
2023-06-26 19:49:01
本發明大體上涉及雷達系統，且更特定地說涉及雷達系統中的雷達信號的分布式處理。
背景技術：
汽車中引入了稱為先進駕駛員輔助系統(ADAS)的新類型安全系統以減少人為操作錯誤。此類系統是由主要基於毫米波汽車雷達的智能傳感器實現。此類輔助系統(可提供例如後視攝像頭、電子穩定性控制及基於視覺的行人檢測系統的功能性)的大量生產已經通過微控制器及傳感器技術的改進而部分實現。基於增強型嵌入式雷達的解決方案正實現ADAS設計者的互補安全特徵。
在汽車雷達系統中，一或多個雷達傳感器可用於檢測交通工具周圍的障礙物及經檢測目標相對於交通工具的速度。雷達系統中的處理單元可基於由雷達傳感器產生的信號確定所需要的適當動作，以(例如)避免碰撞或減小間接損害。當前汽車雷達系統能夠檢測交通工具周圍的目標及障礙物、任何經檢測目標及障礙物相對於交通工具的位置及任何經檢測目標及障礙物相對於交通工具的速度。例如，經由處理單元，雷達系統可向交通工具駕駛員警告潛在危險、通過控制危險情況中的交通工具而防止碰撞、對交通工具採取部分控制或輔助駕駛員停靠交通工具。
汽車雷達系統通常使用調頻連續波(FMCW)技術。此類雷達系統發射頻率線性變化的線性調頻脈衝信號。來自於目標(或多個目標)的反射信號與經發射信號混合以產生拍頻信號，其含有用於目標識別的範圍及都卜勒信息。目標越遠離交通工具中的發射器，拍頻就越大。目標相對於交通工具的相對速度越高，都卜勒頻率就越高。此外，多個發射及接收天線通常用於增強信噪比(SNR)且獲得目標相對於交通工具的角度。
汽車雷達通常被分類為三組，其為短程雷達(SRR)、中程雷達(MRR)及遠程雷達(LRR)。通常，LRR經設計以提供目標檢測的最高範圍且視野(FOV)較小，而SRR提供最高FOV且經檢測目標的範圍相應地減小。角解析度取決於系統中的天線數目。典型的SRR系統使用4個接收天線且典型的LRR系統使用8個或更多個天線。典型的MRR系統取決於系統的應用可具有4個或8個天線。
經由天線接收的信號與發射信號混合，且所得拍頻信號(每個天線一個信號)經濾波及轉換為數字拍頻信號。接著對數位化拍頻信號執行信號處理以提取雷達視圖中的潛在目標的範圍、速度及角度。信號處理通常是在中央處理單元中執行。執行此集中信號處理所需要的計算能力及存儲器數量隨天線數目線性地增加。
技術實現要素：
在分布式雷達信號處理的所述實例中，一種級聯雷達系統包含：第一雷達片上系統(SOC)，其包含第一多個接收信道及第一信號處理器組件，所述第一信號處理器組件耦合到所述第一多個接收信道以對由所述第一多個接收信道產生的數字拍頻信號執行信號處理的第一初始部分以用於目標檢測；第二雷達SOC，其包含第二多個接收信道及第二信號處理器組件，所述第二信號處理器組件耦合到所述第二多個接收信道以對由所述第二多個接收信道產生的數字拍頻信號執行信號處理的第二初始部分以用於目標檢測；及處理單元，其耦合到所述第一雷達SOC及所述第二雷達SOC以接收信號處理的所述第一初始部分的第一結果及信號的所述第二初始部分的第二結果。所述處理單元可操作以使用所述第一結果及所述第二結果執行所述信號處理的剩餘部分以用於目標檢測。
在一個方面中，一種級聯雷達系統中的分布式雷達信號處理的方法包含對由所述雷達系統中的第一雷達片上系統(SOC)中的第一多個接收信道產生的數字拍頻信號執行信號處理的第一初始部分以用於目標檢測；對由所述雷達系統中的第二雷達SOC中的第二多個接收信道產生的數字拍頻信號執行信號處理的第二初始部分以用於目標檢測；及由所述雷達系統中的處理單元使用信號處理的所述第一初始部分及信號處理的所述第二初始部分的結果執行所述信號處理的剩餘部分以用於目標檢測。
在一個方面中，一種包含耦合到處理單元的多個雷達片上系統(SOC)的級聯雷達系統中的分布式雷達信號處理的方法包含在每一雷達SOC中執行信號處理的初始部分以用於目標檢測；及在所述處理單元中使用接收自所述雷達SOC中的每一者的執行所述初始部分的結果執行所述信號處理的剩餘部分以用於目標檢測。
附圖說明
圖1是說明調頻連續波(FMCW)雷達幀的實例；
圖2是FMCW雷達信號處理的流程圖；
圖3是常規FMCW遠程雷達系統的框圖；
圖4是實例FMCW級聯雷達系統的框圖；
圖5是實例FMCW短程雷達裝置的框圖；
圖6是雷達信號的分布式信號處理的方法的流程圖；
圖7是說明雷達數據的分布式信號處理的實例；
圖8是雷達幀的分布式信號處理的實例時序的圖；
圖9是雷達信號的分布式信號處理的方法的流程圖；及
圖10是說明用於恆虛警率(CFAR)檢測的接收器操作特性曲線的圖表。
具體實施方式
參考圖1，在典型的調頻連續波(FMCW)雷達系統中，發射及接收連續線性調頻脈衝序列以產生雷達信號。在每一連續線性調頻脈衝序列之後，某個閒置時間(幀內閒置)允許處理所得雷達信號。線性調頻脈衝序列的獲取時間及後續幀內閒置時間形成雷達幀。來自於每一天線的反射信號與發射信號混合以產生經濾波及數位化的拍頻信號。接著對所得數字拍頻信號(系統中的每個接收天線具有一個數字拍頻信號)執行信號處理以提取雷達視圖中的潛在目標的範圍、速度及角度。
圖2說明用於跨多個接收天線的一個雷達幀的雷達信號處理的實例流程。術語「快速時間」是指單個線性調頻脈衝內的時間樣本，且術語「緩慢時間」是指線性調頻脈衝序列中的線性調頻脈衝數目。對於每個接收天線，對每個反射線性調頻脈衝的數位化樣本執行範圍快速傅立葉變換(FFT)以將數據轉換為頻域。峰值對應於目標的範圍(距離)。此處理通常連續執行，意味著對先前線性調頻脈衝的數位化樣本執行範圍FFT的同時對當前線性調頻脈衝收集樣本。範圍FFT的結果保存在存儲器中以供進一步處理。每個接收天線存在一組範圍FFT結果。如果N個時間樣本在線性調頻脈衝中，那麼針對線性調頻脈衝存儲N個範圍結果。因此，在邏輯上，如果M個線性調頻脈衝在線性調頻脈衝序列中，那麼範圍FFT產生MxN個範圍值的陣列。在可稱為範圍-時間陣列的此陣列中，N列是樣本在跨M個線性調頻脈衝的相同相對時間處的範圍值。
對於每一範圍，對線性調頻脈衝序列中的線性調頻脈衝的對應範圍值(緩慢時間軸)中的每一者執行都卜勒FFT。因此，對MxN陣列的N列中的每一者執行都卜勒FFT。又稱為範圍-都卜勒陣列或範圍-都卜勒片段的所得MxN範圍-都卜勒平面中的峰值對應於潛在目標的範圍及相對速度(speed)(速度(velocity))。每個接收天線將存在範圍-都卜勒陣列。
接著跨範圍-都卜勒陣列執行相干積分以確定潛在目標的角度信息。當使用多個接收器時，反射信號將各自取決於目標反射信號的角度而具有不同延遲。對於相干積分，跨每一天線的範圍-都卜勒陣列執行第三FFT，即，角度FFT。通過考慮範圍-都卜勒-角度立方體中的峰值檢測潛在目標。關於潛在目標的信息接著用於專用處理，例如目標跟蹤、目標的移動速率及移動方向。例如，在汽車背景中，目標數據可用於變道輔助、停靠、盲點檢測、後碰撞警告、應急制動及巡航控制。
通常在雷達幀的閒置時間期間執行都卜勒FFT及角度FFT。範圍FFT、都卜勒FFT及角度FFT的組合可稱為三維(3D)FFT。
圖3是用於遠程FMCW雷達系統的實例常規架構的高層級框圖。此系統包含耦合到專用集成電路(ASIC)304的四個接收器(Rx)組件及一個發射器(Tx)組件的雷達前端302。ASIC 304可包含現場可編程門陣列306(或其它專用加速器)及DSP+MCU處理器308。DSP+MCU處理器308組合高端數位訊號處理器(DSP)及微控制器(MCU)的功能性。發射器組件(Tx)具有三個天線及三個發射信道。對於每個雷達幀，發射信道中的一或多者在ASIC 304的控制下發射由信號產生器產生的線性調頻脈衝。
接收器組件(Rx)中的每一者具有四個天線及四個接收信道用於接收反射線性調頻脈衝及產生數字拍頻信號。對於每一雷達幀，接收器組件各自產生四個數字拍頻信號(每一接收信道產生一個信號)且將數字拍頻信號發送到ASIC 304以供處理。
ASIC 304對十六個數字拍頻信號執行上述信號處理。因此，對於十六個信號中的每一者，ASIC 304對每一線性調頻脈衝的樣本執行範圍FFT且將結果存儲在存儲器310中。在發射所有線性調頻脈衝且完成範圍FFT之後，ASIC 304接著執行都卜勒FFT及角度FFT。
存儲器310通常在ASIC 304外部，因為存儲中間處理結果所需要的存儲器的數量極大。例如，考慮LRR系統的實例雷達幀。每個線性調頻脈衝可存在512個樣本且每個幀可存在128個線性調頻脈衝。鑑於此實例架構的十六個接收天線，ASIC 304需要對每個線性調頻脈衝執行十六次512點FFT，且保存約4MB的中間數據。
本發明的實施例提供用於級聯雷達系統中的分布雷達信號處理，使得雷達系統處理單元的所需要計算能力降低且外部存儲器減少及/或消除。更具體地，提供了分布雷達系統中的信號處理及存儲器的用於雷達信號處理的雷達系統架構及方法。
圖4是經配置以執行分布式雷達信號處理的實例級聯FMCW雷達系統400的框圖。實例級聯FMCW雷達系統400包含主雷達片上系統(SOC)402、從雷達SOC 404、處理單元406及網絡接口408。主雷達SOC 402及從雷達SOC 404各自具有圖5的實例FMCW雷達SOC的架構。此外，主雷達SOC 402耦合到從雷達SOC 404以將從雷達SOC 404的操作與主雷達SOC 402的操作同步。主雷達SOC 402及從雷達SOC 404在本文統稱為雷達系統前端或前端。
處理單元406經由串行接口耦合到主雷達SOC 402及從雷達SOC 404以從雷達SOC接收數據。在一些實施例中，串行接口可為高速串行接口，例如低壓差分信令(LVDS)接口。在一些實施例中，串行接口可為低速串行外圍接口(SPI)。每一雷達SOC 402、404包含執行接收在SOC中的雷達信號的信號處理的部分且經由串行接口將此信號處理的結果提供到處理單元406的功能性。在一些實施例中，每一雷達SOC 402、404對每一雷達幀執行範圍FFT及都卜勒FFT。在一些實施例中，每一雷達SOC 402、404進一步基於都卜勒FFT的結果執行部分目標檢測。
例如，處理單元406包含處理接收自雷達SOC 402、404的數據以完成任何剩餘信號處理來確定任何經檢測目標的距離、速度及角度的功能性。處理單元406還可包含對關於經檢測目標的信息執行後處理(例如，跟蹤目標及確定移動速率及方向)的功能性。處理單元406可按需要包含用於使用雷達數據的應用的處理吞吐量的任何合適處理器或處理器組合。例如，處理單元406可包含數位訊號處理器(DSP)、微控制器(MCU)、組合DSP及MCU處理兩者的SOC，或浮點門陣列(FPGA)及DSP。
處理單元406按需要經由網絡接口408將控制信息提供到交通工具中的一或多個電子控制單元。電子控制單元(ECU)是交通工具中控制交通工具中的一或多個電氣系統或子系統的任何嵌入式系統的通用術語。例如，ECU的類型包含電子/引擎控制模塊(ECM)、動力系統控制模塊(PCM)、變速器控制模塊(TCM)、制動器控制模塊(BCM或EBCM)、中央控制模塊(CCM)、中央時序模塊(CTM)、通用電子模塊(GEM)、車體控制模塊(BCM)及懸掛控制模塊(SCM)。
網絡接口408可實施任何合適協議，例如控制器區域網絡(CAN)協議、FlexRay協議或乙太網協議。
圖5展示經配置用作雷達系統400中的主雷達SOC 402或從雷達SOC 404的實例FMCW雷達SOC 500的框圖。雷達SOC 500可包含用於發射FMCW信號的多個發射信道504及用於接收經反射的發射信號的多個接收信道502。此外，接收信道的數目可大於發射信道的數目。例如，雷達SOC 500的實施例可具有兩個發射信道及四個接收信道。發射信道包含合適的發射器及天線。接收信道包含合適的接收器及天線。此外，接收信道502中的每一者是相似的，且包含將發射信號與接收信號混合以產生拍頻信號(替代地稱為去調頻信號、中頻(IF)信號或原始雷達信號)的混頻器506、508、用於對拍頻信號濾波的基帶帶通濾波器510、512、用於放大經濾波拍頻信號的可變增益放大器(VGA)514、516，及用於將模擬拍頻信號轉換為數字拍頻信號的模數轉換器(ADC)518、520。
接收信道502耦合到數字前端(DFE)522，其對數字拍頻信號執行抽選濾波以減小採樣速率且將信號恢復為基帶。DFE 522還可對數字拍頻信號執行其它操作，例如，DC偏移消除。DFE 522耦合到信號處理器組件544以將DFE 522的輸出傳遞到信號處理器組件544。
信號處理器組件544經配置以對雷達幀的拍頻信號執行信號處理的部分且將此信號處理的結果提供到處理單元406。在一些實施例中，經由高速串行接口524將結果提供到處理單元406。在一些實施例中，經由串行外圍接口(SPI)528提供結果。在一些實施例中，信號處理器組件544可對雷達幀中的線性調頻脈衝的每一序列執行範圍FFT及都卜勒FFT。參考圖6的方法更詳細地解釋此類實施例。在一些實施例中，信號處理器組件544還可基於都卜勒FFT的結果執行部分目標檢測。參考圖9的方法更詳細地解釋此類實施例。
信號處理器組件544可包含任何合適的處理器或處理器組合。例如，信號處理器組件544可為數位訊號處理器、MCU、FFT引擎、DSP+MCU處理器、現場可編程門陣列(FPGA)或專用集成電路(ASIC)。此外，如參考圖6及圖9更詳細地解釋，信號處理器組件548耦合到存儲器548以存儲對拍頻信號執行的信號處理的部分的中間結果。
片上存儲器組件548提供片上存儲裝置(例如，可使用的計算機可讀媒體)以(例如)在SOC 500的各個組件之間傳送數據，且存儲由SOC 500上的處理器執行的軟體程序。片上存儲器組件548可包含只讀存儲器及/或隨機存取存儲器(RAM)(例如，靜態RAM)的任何合適組合。直接存儲器存取(DMA)組件548耦合到存儲器組件548以執行從存儲器組件548到高速接口527及/或SPI 528的數據傳遞。
控制組件526包含控制雷達SOC 500的操作的功能性。例如，控制組件526可包含MCU，其執行軟體以控制雷達SOC 500的操作。
串行外圍接口(SPI)528提供用於與處理單元406通信的接口。例如，處理單元406可使用SPI 528以將控制信息(例如，線性調頻脈衝的時序及頻率、輸出功率電平及監測功能的觸發，例如相位噪聲監測)發送到雷達SOC 500。在一些實施例中，雷達SOC 500可使用SPI 528以將由信號處理器544執行的信號處理的結果發送到處理單元406。
可編程時序引擎542包含以下功能性：從控制模塊526接收雷達幀中的線性調頻脈衝序列的線性調頻脈衝參數值且產生線性調頻脈衝控制信號，其基於參數值控制幀中的線性調頻脈衝的發射及接收。例如，線性調頻脈衝參數是由雷達系統架構限定且可包含用於指示啟用哪些發射器的發射器啟用參數、線性調頻脈衝頻率開始值、線性調頻脈衝頻率斜率、模數轉換(ADC)採樣時間、斜坡結束時間及發射器開始時間。
射頻同步器(RFSYNTH)530包含基於來自於時序引擎542的線性調頻脈衝控制信號產生FMCW信號以供發射的功能性。在一些實施例中，RFSYNTH 530包含具有壓控振蕩器(VCO)的鎖相環(PLL)。如果雷達SOC 500用作從雷達SOC 404，那麼當雷達系統前端正以正常模式操作時，RFSYNTH 530並非處於作用中。實際上，主雷達SOC 402中的RFSYNTH 530提供FMCW信號以經由輸入緩衝器536發射到從雷達SOC 404。
多路復用器532耦合到RFSYNTH 530及輸入緩衝器536。多路復用器532可配置以在輸入緩衝器536中接收的信號與由RFSYNTH 530產生的信號之間做出選擇。例如，輸出緩衝器538耦合到多路復用器532且可用於將由多路復用器532選擇的信號發射到另一雷達SOC的輸入緩衝器。此外，例如，主雷達SOC 402的輸出緩衝器538耦合到從雷達SOC 402的輸入緩衝器536以將信號從主雷達SOC 402的RFSYNTH 534發送到從雷達SOC 404。此外，從雷達SOC 404的多路復用器532經配置以選擇輸入緩衝器536中接收的信號。
時鐘倍頻器540將發射信號的頻率增大到混頻器506、508的頻率。清零PLL(鎖相環)534操作地將外部低頻參考時鐘(未展示)的信號的頻率增大到RFSYNTH 534的頻率且將參考時鐘相位噪聲從時鐘信號中濾除。
圖6是例如圖4及5的級聯雷達系統中的雷達幀的分布信號處理的方法的流程圖。特定地說，在此方法中，在級聯雷達系統的雷達SOC中執行信號處理的初始部分以用於目標檢測(即，將3D FFT的前兩種FFT執行為目標檢測的基礎)且由處理單元執行剩餘信號處理。為了簡化解釋，參考圖4的兩個SOC架構及圖5的雷達SOC描述所述方法。在一些實施例中，級聯雷達架構包含更多雷達SOC。此外，所述方法被解釋為假設每一雷達SOC具有四個接收信道。在一些實施例中，雷達SOC可具有更多、更少及或甚至不同數目的接收信道。
如圖6中所示，在雷達SOC 402、404中的每一者中發射600雷達幀中的線性調頻脈衝序列中的線性調頻脈衝，且在雷達SOC 402、404的四個接收信道中的每一者中接收602反射線性調頻脈衝。在接收信道中的每一者中產生604反射線性調頻脈衝的數字拍頻信號。因此，在接收信道中的每一者中將反射線性調頻脈衝濾波、放大並將其轉換為數位訊號。
接著對雷達SOC 402、404中的每一者中的數字拍頻信號執行606範圍FFT。更具體地，雷達SOC 402、404中的每一者的信號處理器544執行四次範圍FFT，對數字拍頻信號中的每一者執行一次範圍FFT，且將結果存儲在相應的雷達SOC上的存儲器548中。重複發射600線性調頻脈衝、接收602反射線性調頻脈衝、產生604數字拍頻信號及執行606範圍FFT的過程直到已發射線性調頻脈衝序列中的所有線性調頻脈衝608為止。
在已處理線性調頻脈衝序列中的所有線性調頻脈衝之後，每一雷達SOC 402、404上的存儲器548存儲MxN個範圍值的四個陣列，其中M是線性調頻脈衝序列中的線性調頻脈衝數目且N是用於接收線性調頻脈衝的時間樣本的數目。對雷達SOC 402、404中的每一者中的範圍FFT結果執行610都卜勒FFT。對四個接收信道中接收的反射線性調頻脈衝的對應時間樣本的範圍結果執行都卜勒FFT，即，對四個MxN範圍-時間陣列的N列中的每一者執行一次都卜勒FFT。每一都卜勒FFT的輸出是MxN範圍-都卜勒片段。然而，全MxN範圍-都卜勒片段沒有必要都存儲在存儲器中。雷達SOC 402、404中的每一者的每一信號處理器模塊544每次產生對應於每一範圍的四個接收信道的四個都卜勒片段。
在針對下一範圍產生四個都卜勒片段之前，將由雷達SOC 402、404中的每一者針對給定範圍產生的都卜勒片段發送612到處理單元406以用於信號處理的剩餘部分。由處理單元406對接收自雷達SOC 402、404的給定範圍的對應都卜勒片段執行614角度FFT以完成特定範圍的目標檢測所需要的信號處理。因此，處理單元406無需存儲器來存儲來自於所有雷達SOC 402、404的全範圍-都卜勒數據。
圖7是此方法的分布式雷達信號處理的實例。圖7展示假設四個接收信道(天線)的一個雷達SOC的實例範圍-都卜勒信道立方體，及跨各自具有四個接收信道的四個雷達SOC的所有信道的全每範圍都卜勒片段。範圍-都卜勒信道立方體的範圍及都卜勒FFT在每一雷達SOC中執行以針對每一接收信道產生範圍-都卜勒片段。此類數據片段接著被逐個範圍地傳遞到處理單元。處理單元跨十六個對應的每範圍都卜勒片段執行角度FFT，四個雷達SOC中的每一者中具有四個片段。
圖8是根據圖8的方法的實施例的對雷達幀的分布式雷達信號處理的時序圖。如此圖中所示，可以管線方式執行處理。可在發射線性調頻脈衝及產生對應的數字拍頻信號的同時對雷達SOC中的數字反射線性調頻脈衝(數字拍頻信號)執行範圍FTT的計算。因此，可在計算一個拍頻信號的範圍FFT的同時在接收信道中處理隨後反射的線性調頻脈衝以產生數字拍頻信號，且發射線性調頻脈衝序列中的後續線性調頻脈衝。在雷達幀的獲取時段期間可在雷達SOC中執行大部分範圍FFT。管線延遲從獲取時段開始便存在了，這是歸因於在接收信道中產生第一反射線性調頻脈衝的數字拍頻信號所需要的時間。因此，在獲取時段結束之後計算最後兩次範圍FFT。
雷達SOC中的都卜勒FFT的計算發生在雷達幀閒置時段期間且開始於計算所有範圍FFT之後。在計算都卜勒FFT的同時可執行處理單元中的角度FFT的計算，因為都卜勒FFT結果被逐個片段地發送到處理單元。
在級聯雷達系統中使用圖6的方法可需要雷達SOC與處理單元之間的高速串行接口以用於傳遞範圍-都卜勒信道數據。將額外雷達信號處理移動到雷達SOC可減少需要傳遞的數據量，且因此允許使用較慢串行接口，例如SPI。
圖9是例如圖4及5的級聯雷達系統中的雷達幀的分布信號處理的方法的流程圖。特定地說，在此方法中，在級聯雷達系統的雷達SOC中執行的信號處理的初始部分包含範圍及都卜勒FFT及部分目標檢測。關於任何部分檢測目標的數據被傳遞到處理單元且由處理單元執行完成目標檢測的剩餘信號處理。為了簡化解釋，參考圖4的兩個SOC架構及圖5的雷達SOC描述所述方法。在一些實施例中，級聯雷達架構包含更多雷達SOC。此外，所述方法被解釋為假設每一雷達SOC具有四個接收信道。在一些實施例中，雷達SOC可具有更多、更少及或甚至不同數目的接收信道。
如圖9中所示，步驟900到910與圖6的方法的對應先前描述步驟600到610相同。在計算都卜勒FFT之後，由雷達SOC 402、404中的每一者的信號處理器模塊544執行912部分目標檢測。可使用恆虛警率(CFAR)目標檢測的放寬版本執行此部分目標檢測。
通常，在CFAR目標檢測中，目標的檢測是基於接收器信道中接收的信號的功率。比較信號功率與功率閾值以決定是否可將反射信號視為可能源自於目標。如果此閾值太低，那麼將檢測到更多目標，代價是增加了虛警的次數。相反地，如果閾值太高，那麼將檢測到更少目標，但是虛警的次數也將較低。在典型的雷達系統中，設置閾值以實現所需虛警概率(PFA)(或等效地，虛警率或虛警之間的時間)。閾值的值可經調適以考慮影響接收信號中的噪聲電平的幹擾源。
在一些已知的簡易CFAR檢測方案中，通過估計受測試單元(CUT)周圍的本底噪聲電平來計算閾值電平。對於此方法，單元對應於雷達幀中的線性調頻脈衝序列。可通過採用CUT周圍的單元塊及計算平均功率電平來確定此噪聲電平估計。為了避免來自於CUT本身的功率破壞此估計，通常忽略緊鄰CUT的單元(且稱為「保衛單元(guard cell)」)。如果CUT的功率大於相鄰單元的功率且大於局部平均功率電平，那麼宣稱目標存在於CUT中。局部功率電平的估計有時候可稍微增大以允許受限樣本大小。此簡易方法稱為單元平均化CFAR(CA-CFAR)。
其它相關方法計算CUT左側及右側的單元的單獨平均值且接著使用這兩個功率電平中的最大值或最小值來限定局部功率電平。此類最大值及最小值分別稱為最大CFAR(GO-CFAR)及最小CFAR(LO-CFAR)，且在緊鄰雜波區域時可改進檢測。
在常規的雷達系統(例如圖3)中且當圖6的方法在圖4的雷達系統中使用時，CFAR目標檢測可基於跨所有接收器信道的全相干FFT(即，通過執行雷達信號處理的第三FFT)在相應的ASIC或處理單元中執行。
對於雷達SOC 402、404中的每一者中的部分目標檢測，可使用比將用於全相干檢測更放寬的目標檢測閾值。對於雷達系統400，雷達SOC 402、404應以高於所要的虛警率的虛警率操作使得具有對應的較高檢測概率。因此，每一雷達SOC將有可能檢測比實際上存在要多的目標。在一些實施例中，將每一雷達SOC 402、404的操作虛警率(閾值)設置為對應於比所要的系統虛警率低三分貝的信噪比(SNR)。
圖10是說明虛警率的此選擇的圖表。所述圖表展示具有不同SNR的實例接收器操作特性曲線。通常，針對系統且取決於給定時刻的SNR選擇所要的虛警率，此虛警率限定正確目標檢測的概率。選擇雷達SOC的操作虛警率以降低正確目標檢測的概率以允許雷達SOC中的放寬目標檢測。
再次參考圖9，在一些實施例中，部分目標檢測是基於非相干積分。因此，跨雷達SOC中的四個接收信道添加功率且比較結果與放寬的目標檢測閾值。
SNR(信噪比)的略微損耗發生在相干檢測與非相干檢測之間。例如，對於具有八個天線的系統，執行非相干(基於功率的)目標檢測與相干(基於FFT的)檢測相比造成約1dB的損耗。因此，在一些實施例中，部分目標檢測是基於部分相干功率添加。例如，如果八個天線是在兩個SOC上，那麼可根據以下等式對每個範圍及都卜勒執行十六點FFT。
在上述等式中，x0到x3是雷達SOC 402中的接收器信道，且x4到x7是雷達SOC 404中的接收器信道。等式的第二行展示四個接收器信道中的相干和是此相干檢測所固有的。因此，每一雷達SOC中的部分相干功率和(可為四個接收信道中的零填位十六點FFT)可用於部分目標檢測。因此，利用跨雷達SOC中的四個接收信道的FFT確定功率且比較結果與放寬的目標檢測閾值。
雷達SOC的每一者中的部分目標檢測912的結果可為一組經檢測目標。每一SOC將部分目標檢測的結果發送914到處理單元406。針對每一經檢測目標發送的數據可包含識別每範圍都卜勒片段中的分格的範圍及都卜勒索引(功率與閾值在此處交叉)、所有接收器信道在所識別分格處的FFT輸出及用於確定閾值的所估計噪聲方差。
接著在處理單元406中完成916目標檢測。更具體地，處理單元406將對所述組經檢測目標濾波使得實現所要的系統虛警率。雷達SOC 402、404使用放寬的目標檢測閾值且因此可檢測比實際上存在於場景中要多的目標。處理單元406從SOC 402、404接收包含所有信道中的範圍-都卜勒FFT值及所估計的噪聲值的所有必要信息。處理單元406對最後一組經檢測目標中的每一目標執行全三維FFT，即，角度FFT。因此，處理單元406可比SOC 402、404中的每一者更精確地估計到達角。此外，處理單元406可組合來自於SOC 402、404的噪聲值，且施加最終更嚴格的閾值以消除錯誤目標且使虛警率為所要電平。
針對上述方法中的經檢測目標傳送的數據量應遠小於範圍-都卜勒-角度立方體中的總點數。因此，此方法減小了雷達SOC與處理單元之間的吞吐量需求。此減小可足以允許雷達SOC與處理單元之間的通用低速串行總線。其還可減小處理單元中的雷達信號處理所需要的計算能力。
本文中已描述了包含兩個雷達SOC的級聯雷達系統中的實施例。在一些實施例中，級聯雷達系統包含兩個以上SOC。
在另一實例中，本文中已描述了其中級聯雷達系統的前端中的雷達SOC具有主從關係的實施例。在一些實施例中，例如當外部PLL向所有SOC提供FMCW信號時，雷達SOC無需具有主從關係。
在另一實例中，本文中已描述了其中在雷達SOC中執行雷達信號處理的特定部分且由從雷達SOC接收結果的處理單元執行剩餘信號處理的實施例。在一些實施例中，雷達SOC與處理單元之間的信號處理的分布不同於本文中所述的實例。
雖然本文中可以循序方式呈現及描述方法步驟，但是圖中所示且本文中所述的步驟中的一或多者可同時執行、可組合及/或可以不同於圖中所示及/或本文中所述的次序的次序執行。因此，實施例不應被視為限於圖中所示及/或本文中所述的步驟的特定次序。
修改在所描述的實施例中是可行的，並且其它實施例在權利要求書的範圍內是可行的。