雷达传感器pdf 

　　一种雷达传感器，所述雷达传感器具有至少一个发送天线并且具有至少一个接收天线并且具有雷达SoC，所述雷达SoC包括雷达产生电路部分和微控制器电路部分以用于雷达传感器的运行和所接收的雷达数据的处理，其特征在于，所述雷达SoC具有处理器间通信接口，并且设置具有处理器间通信接口的至少一个另外的雷达SoC，所述至少一个另外的雷达SoC通过所述处理器间通信接口与所述雷达SoC通信，其中，在所述另外的雷达SoC中，在功能上仅使用微控制器电路部分来处理雷达数据，然而，在功能上不使用雷达产生电路部分。

　　(19)国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 114442043 A (43)申请公布日 2022.05.06 (21)申请号 2.8 (22)申请日 2021.11.04 (30)优先权数据 9.9 2020.11.04 DE (71)申请人 罗伯特 ·博世有限公司 地址 德国斯图加特 (72)发明人 K ·彭斯克M ·朔尔 (74)专利代理机构 永新专利商标代理有限公司 72002 专利代理师 郭毅 (51)Int.Cl. G01S 7/03 (2006.01) 权利要求书1页 说明书5页 附图5页 (54)发明名称 雷达传感器 (57)摘要 一种雷达传感器，所述雷达传感器具有至少 一个发送天线并且具有至少一个接收天线并且 具有雷达SoC，所述雷达SoC包括雷达产生电路部 分和微控制器电路部分以用于雷达传感器的运 行和所接收的雷达数据的处理，其特征在于，所 述雷达SoC具有处理器间通信接口，并且设置具 有处理器间通信接口的至少一个另外的雷达 SoC，所述至少一个另外的雷达SoC通过所述处理 器间通信接口与所述雷达SoC通信，其中，在所述 另外的雷达SoC中，在功能上仅使用微控制器电 路部分来处理雷达数据，然而，在功能上不使用 雷达产生电路部分。 A 3 4 0 2 4 4 4 1 1 N C CN 114442043 A 权利要求书 1/1页 1.一种雷达传感器，所述雷达传感器具有至少一个发送天线)并且具有至少一个接 收天线)并且具有雷达SoC(100，101，201，301)，所述雷达SoC包括雷达产生电路部分(10) 和微控制器电路部分(20)以用于所述雷达传感器的运行和所接收的雷达数据的处理， 其特征在于，所述雷达SoC(100，101，201，301)具有处理器间通信接口(40)，并且设置 具有处理器间通信接口(40)的至少一个另外的雷达SoC(100，101，201，301)，所述至少一个 另外的雷达SoC通过所述处理器间通信接口(40)与所述雷达SoC(100，101，201，301)进行通 信，其中，在所述另外的雷达SoC(100，101，201，301)中，在功能上仅使用微控制器电路部分 (21，22，24，27)来处理雷达数据，然而，在功能上不使用所述雷达产生电路部分(11，12，15， 17)。 2.根据权利要求1所述的雷达传感器，其特征在于，设置具有处理器间通信接口(40)的 多于一个的另外的雷达SoC(100，101，201，301)，所述多于一个的另外的雷达SoC通过所述 处理器间通信接口(40)彼此通信。 3.根据权利要求2所述的雷达传感器，其特征在于，所述雷达SoC(100，101，201，301)串 联连接，并且连接在两个雷达SoC(100，101，201，301)之间的雷达SoC分别实现交换机功能， 所述交换机功能从/向相邻的雷达SoC(100，101，201，301)传输数据。 4.根据权利要求2所述的雷达传感器，其特征在于，所述雷达SoC(100，101，201，301)借 助其处理器间通信接口(40)通过总线所述的雷达传感器，其特征在于，所述雷达SoC(100，101，201，301)彼 此星形地通过其处理器间通信接口(40)彼此通信。 6.根据权利要求5所述的雷达传感器，所述星形的布置具有中央交换机(500)。 7.根据以上权利要求中任一项所述的雷达传感器，其特征在于，所述处理器间通信接 口(40)是以下接口之一： SPI， LVDS， 以太网， PCIe。 8.根据权利要求1至6中任一项所述的雷达传感器，其特征在于，所述处理器间通信接 口(40)是无线.根据以上权利要求中任一项所述的雷达传感器，其特征在于，所述雷达SoC(100， 101，201，301)具有用于与外部设备进行通信的外部通信接口。 2 2 CN 114442043 A 说明书 1/5页 雷达传感器 技术领域 [0001] 本发明涉及一种具有至少一个发送天线并具有至少一个接收天线并具有雷达SoC (SoC，System‑on‑a‑Chip，片上系统)的雷达传感器，其包括雷达产生电路部分和微控制器 电路部分以用于运行雷达传感器和处理接收到的雷达数据。 背景技术 [0002] 为了实现舒适功能(例如所谓的自适应巡航控制，即考虑到与前方行驶车辆距离 的车辆速度调节)或安全功能(例如紧急制动辅助)，使用雷达传感器。这种雷达传感器的主 要优势在于物理参量的直接测量，而不是对例如借助摄像机记录的图像进行解读。 [0003] 雷达传感器通过天线或天线结构发射高频雷达射束，并接收在对象处反射的射 束。在此，检测到的对象可以是静止的或运动的。借助接收到的雷达射束，可以计算到对象 的距离和方向(角度)。此外，可以计算对象与雷达传感器的相对速度。典型的雷达传感器在 76与81GHz之间的频率范围中工作。 [0004] 在迄今的雷达传感器中，在此基本上使用两个模块，所述两个模块用于雷达产生 和计算接收到的信号。所谓的MMIC(Microwave Monolithic  Integrated Circuit，微波单 片集成电路)，即雷达产生电路部分和微控制器电路部分，其具有用于处理雷达数据的专用 硬件，例如FFT加速器或DSP。在微控制器电路部分中实施对于运行雷达传感器以及对于处 理雷达数据所必需的软件。这部分也称为传感技术部分。此外，作为选项，还可以附加地实 施另外的软件，该软件例如将其他传感器的数据一起纳入，以便能够实现更好的对象检测， 所谓的传感器融合。另外的选项是，例如在这些雷达传感器用于车辆中时由车辆制造商提 供的软件部分，例如用于车辆管理。 [0005] 这种雷达传感器实施为RFCMOS技术中的高度集成模块。尤其还能够将微控制器电 路部分集成到雷达产生电路部分、即MMIC中，或在唯一的芯片上实施。这种模块称为雷达 SoC。 [0006] 高度集成的巨大优势在于低成本的模块，因为省去用于第二芯片的开销。因此降 低所谓的封装成本、测试成本、电路板面积以及用于雷达产生电路部分(MMIC)与微控制器 电路部分(μC)之间的高速接口的布线的印刷电路板(Printed Circuit Boards，PRB)上的 开销。然而，雷达SoC在其内容方面受限。由于必要的高频特性，硅面积或封装尺寸受限；特 别地，数字部分中的大量内容可能干扰敏感的高频部分。此外，功率损耗是限制性参量。出 于这个原因，尤其是在计算能力中，通过物理边界条件而给出一个上限。 发明内容 [0007] 因此，本发明基于如下任务：提供在雷达SoC中实现大的数字部分 (Digitalanteile)的可能性。 [0008] 根据本发明的解决方案设置，雷达SoC具有处理器间通信接口(Interprozessor‑ Kommunikationsschnittstelle)，并且设置具有处理器间通信接口的至少一个另外的雷达 3 3 CN 114442043 A 说明书 2/5页 SoC，所述至少一个另外的雷达SoC通过处理器间通信接口与第一雷达SoC通信，其中，在所 述另外的雷达SoC中，在功能上仅使用微控制器电路部分来处理雷达数据，然而，在功能上 不使用雷达产生电路部分。 [0009] 通过根据本发明的解决方案能够提高计算能力，而不必将高的开销投入到开发另 外的芯片中。根据本发明，雷达SoC以附加的数字接口进行扩展，该接口使得能够与其他雷 达SoC通信。该接口在下文中称为处理器间通信接口。然后，在一个雷达传感器中集成至少 两个雷达SoC，所述至少两个雷达SoC的微控制器电路部分通过处理器间通信接口相互通 信，其中，在所述另外的雷达SoC中，在功能上仅使用微控制器电路部分来处理雷达数据，然 而，在功能上不使用雷达产生电路部分。在功能上不使用意味着，一方面，能够节省另外的 部件，这些部件例如本来对于高频部分的电压供应是必要的。此外，也能够省去高频测试， 或能够使用如下部分：这些部分在高频部分中不满足所要求的规范，然而，在数字部分中、 即在微控制器电路部分中能够无问题地使用。 [0010] 这尤其使得能够增加计算能力，而不必以高的开销开发另外的芯片。由此也消除 如下缺点：用于实施可选软件的计算能力有限。也就是说，可以设想以高的开销开发更大的 SoC。然而，除了芯片的更高成本之外，在此还将积聚附加的开销，尤其是以便保证高频特性 的保护、焊接连接的可靠性等。这将增加这种雷达SoC的制造成本，这尤其是在件数较小的 情况下是非常不利的。当要设置分开的、专用的微控制器时，同样的情况也适用。在这种情 况下，也必须在预期的、低的件数的情况下提供并非微不足道的开发开销，尤其是在待开发 的计算机结构方面，并且因此还在用于运行系统、驱动程序等的待开发的软件方面。 [0011] 根据一种有利构型设置，不仅设置具有处理器间通信接口的一个另外的雷达SoC， 而且设置具有处理器间通信接口的多于一个的另外的雷达SoC，所述多于一个的另外的雷 达SoC通过处理器间通信接口彼此通信。 [0012] 在此，一个方面设置，雷达SoC串联连接，并且插入在两个雷达SoC之间的雷达SoC 分别实现交换机(Switch)功能，其从/向相邻的雷达SoC传输数据。这种串联连接能够将计 算开销分配到雷达SoC的多个微控制器电路部分。 [0013] 本发明的又一方面设置，雷达SoC借助其处理器间通信接口通过总线系统彼此通 信。该解决方案还设置多个雷达SoC的串联连接。 [0014] 根据另一有利构型设置，雷达SoC彼此星形地通过其处理器间通信接口彼此通信。 [0015] 在此可以设置，星形的布置具有中央交换机。 [0016] 由此还能够灵活地构型计算负载的划分。如此，例如能够将用于例如可选软件的 附加计算开销划分给单独的雷达SoC，而基本任务、即传感技术任务再次分配给其他雷达 SoC。纯粹在原则上，可以设想以下变体： [0017] ‑将所有计算开销分配给所有雷达SoC，包括雷达数据的处理； [0018] ‑沿着功能作用链(Wirkkette)进行分配：将雷达数据在配备有高频部分的雷达 SoC中进行处理，将另外的处理步骤在另外的雷达SoC中进行处理，以便也减少通信的计算 开销； [0019] ‑可以设置取决于软件供应进行分配：例如，来自OEM的可选软件可以在自己的雷 达SoC上实现。 [0020] 根据软件功能的划分得出必要的或合适的通信接口的数据速率。可设想的接口 4 4 CN 114442043 A 说明书 3/5页 是： [0021] ‑SPI，该接口通常用于高达40Mbps的传输速率； [0022] ‑LVDS，该接口通常用于＝400Mbps的传输速率； [0023] ‑以太网，该接口用于100Mbps与1000Mbps之间的数据传输速率；以及 [0024] ‑PCIe，该接口用于＝2.5Gbps的数据传输速率。 [0025] 此外，根据本发明的另一方面设置，处理器间通信接口构造为无线通信接口 (WLAN)。 [0026] 为了进行外部设备的连接，还可以根据一种有利的构型设置，雷达SoC具有外部通 信接口。以这种方式，外部通信接口的连接同样可以通过雷达SoC来进行分配。由此增加外 部通信接口的最大数量，而不必单个雷达SoC提供大量额外计算开销。由此还增加可能的合 作控制设备的数量，例如以用于实现传感器数据融合。 附图说明 [0027] 在附图中示出并在以下描述中更详细地阐述本发明的实施例。 [0028] 图1示出雷达传感器的从现有技术中已知的电路部分； [0029] 图2示出从现有技术中已知的雷达SoC； [0030] 图3示出根据本发明的雷达传感器的一种实施例； [0031] 图4示出根据本发明的雷达传感器的雷达SoC的另一实施例； [0032] 图5示出根据本发明的雷达传感器的雷达SoC的另一实施例； [0033] 图6示出根据本发明的雷达传感器的雷达SoC的另一实施例。 具体实施方式 [0034] 在图1中示意性示出从现有技术中已知的雷达传感器的电路部分。这些电路部分 包括雷达产生电路部分10和微控制器电路部分20，该雷达产生电路部分也称为微波单片集 成电路(MMIC)。雷达产生电路部分10具有接收器11、收发器12、基带、ADC电路部分15以及合 成器17。第一天线，第二天线用于 雷达产生，微控制器电路部分20用于计算由雷达产生电路部分10所输出的信号，这些信号 以下简称为雷达数据。 [0035] 在微控制器电路部分20中设置有执行快速傅里叶变换(FFT)的电路部分21、存储 模块22以及不同的计算机核心24。接口27用于与外部设备进行通信。将雷达数据从雷达产 生电路部分10的基带和ADC电路部分15提供给电路部分21，在该电路部分中实施快速傅里 叶变换。微控制器20包含用于处理雷达数据的专用硬件，即电路部分21或其他(未示出的) 电路部分，如DSP。在微控制器电路部分20中实施对于雷达传感器的运行和雷达数据的处理 所必需的软件。雷达产生电路部分10也称为传感技术部分。微控制器电路部分20也干脆简 称为微控制器(MC)。作为一种选项，可以在微控制器电路部分20中实施附加的软件，该软件 例如处理其他传感器的数据并就此而言将其一起纳入到结果中，以便能够实现更好的对象 检测。这也称为传感器融合。此外，可以实施例如由车辆制造商提供的另外的选项和软件部 分，例如用于车辆管理等。在车辆中使用是这种传感器的重要应用领域。 [0036] 在图1中所示的、从现有技术中已知的雷达传感器具有两个单个的电路部分，这些 5 5 CN 114442043 A 说明书 4/5页 电路部分实现为单个芯片。借助新的RFCMOS技术，由于进一步的高度集成，可以将两个电路 部分(即雷达产生电路部分10和微控制器电路部分20)结合在唯一的芯片中，这通常称为雷 达SoC或也仅简称为SoC。在此，首字母缩略词SoC代表“System‑On‑a‑Chip(片上系统)”。更 高集成度的巨大优势在于更低成本的模块，因为省去附加芯片的开销。这种开销包括封装 成本、测试成本；此外，必须设置附加的电路板面积，产生雷达产生电路部分与微控制器电 路部分之间的高速接口的附加的布线开销。这种雷达SoC在图2中示出并且设有附图标记 100。在该图示中，相同的元件以与在图1中相同的附图标记表示，从而对于其描述参考上 文。 [0037] 这种雷达SoC  100尤其在较低的成本方面是有利的，因为可以省去第二芯片。然 而，计算能力的限制是实施可选软件的限制。也就是说，纯粹在原则上，能够以高的开销来 开发更大的SoC。然后，除了用于芯片的更高成本以外，还需要附加的开销，以便尤其确保高 频特性和焊接连接的可靠性。这种开销尤其是在这种SoC的件数仅少量的情况下在许多情 况下是不可接受的。相同的情况作必要的修正(mutatis mutandis)也适用于如下情况：仅 设置具有微控制器电路部分的一个另外的SoC，即没有雷达产生电路部分。出于这个原因， 根据本发明设置，使雷达SoC设有处理器间通信接口40，该处理器间通信接口使得该雷达 SoC能够与其他相同类型的雷达SoC进行通信，如其在图3中所示出的那样。在图3中，在附图 的上部中示出雷达SoC  101，其中，在此相同的元件再次以与在图2中和在图1中相同的附图 标记表示，从而在其描述上参考关于这些附图的详细解释。在下面的图像部分中示出第二 雷达SoC 201，该第二雷达SoC同样有处理器间通信接口40，该处理器间通信接口允许该第 二雷达SoC与雷达SoC  101进行通信。在该第二雷达SoC 201中，配属于雷达产生部分的电路 元件11、15、12、17仅以虚线绘制，以便用信号通知如下：在第二雷达SoC中，在功能上不使用 这些部分。由此可以节省另外的部件，例如本来对于高频部分的电压供应所必需的部件。此 外，在制造芯片时在高频部分的测试中可以节省，或者说可以使用如下部分：这些部分不满 足高频规范，然而在微控制器电路部分中能够容易地使用。因此，在图3中所示出的雷达SoC 布置中，第一雷达SoC  101用于操控天线、发送和接收雷达信号并在微控制器电路中处 理雷达数据。进一步的数据处理在第二雷达SoC 201中进行，该第二雷达SoC通过处理器间 通信接口40与第一雷达SoC  101进行通信。雷达数据的进一步处理可以在此进行，然而，也 可以处理另外的软件程序，该软件例如将其他传感器的数据一起纳入，以便实现更好的对 象检测。这使得能够实现传感器融合。 [0038] 除了在图3中所示的构型之外，还可以设置，设置多于一个的另外的雷达SoC，即第 三雷达SoC 301或另外的雷达SoC(未示出)。这些雷达SoC可以分别通过处理器间通信接口 相互通信。此外，可以通过总线和可能的另外的雷达SoC的通 信。 [0039] 在图4中所示出的布置的情况下，通过处理器间通信接口进行通信，例如通过多个 点对点连接和芯片中的一种交换机功能。在图4中所示出的布置中，雷达SoC 201将应在雷 达SoC  101与雷达SoC 301之间传输的数据从一个接口传输至另一接口。 [0040] 在图5中所示出的布置的情况下，该传输通过总线中示出。在此，雷达SoC  101、201、301星形地布置。通信通过中央的 交换机500进行。也可以省去该交换机。 6 6 CN 114442043 A 说明书 5/5页 [0042] 计算负载的划分在示出的所有变体中都能够灵活构型。可以设想附加的计算能力 的分配，即通过另外的雷达SoC 201、301处理附加的可选软件。但是，也可以在一定程度上 分配分派给雷达SoC  101的基本任务、即传感技术任务。以下变体是可能的： [0043] ‑将整个计算开销分配给所有雷达SoC，包括雷达数据的处理。 [0044] ‑沿着功能作用链进行分配，其包括：将雷达数据在配备有高频部分的雷达SoC中 处理，在图示中这是以101标记的雷达SoC。另外的处理步骤在另外的雷达SoC中处理，以便 因此也减少通信的开销。在示出的图示中，这是雷达SoC 201、301. [0045] ‑取决于软件供应进行分配：来自OEM的可选软件在自己的雷达SoC、例如雷达SoC  301上进行处理。 [0046] 根据软件功能的划分，必要的或合适的通信接口的数据速率是不同的。可用的接 口是： [0047] ‑SPI，其通常用于高达40Mbps的数据传输速率； [0048] ‑LVDS，其通常用于＝400Mbps的数据传输速率； [0049] ‑以太网，其通常用于100Mbps至1000Mbps的范围中；以及 [0050] ‑PCIe，其通常用于＝2.5Gbps的数据传输速率。 [0051] 该列表仅是示例性的，并且不是完整的和决定性的。此外，还可以设想通过无线网 络(WLAN)的无线] 外部通信接口的连接同样可以通过雷达SoC来进行分配。由此增加外部通信接口 的最大数量，而不必构造单个的雷达SoC来提供增加的计算开销。由此也增加可能的合作控 制设备的数量，例如用于传感器数据融合等的其他传感器。 7 7 CN 114442043 A 说明书附图 1/5页 图1现有技术 8 8 CN 114442043 A 说明书附图 2/5页 图2现有技术 9 9 CN 114442043 A 说明书附图 3/5页 图3 10 10 CN 114442043 A 说明书附图 4/5页 图4 图5 11 11 CN 114442043 A 说明书附图 5/5页 图6 12 12

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