[发明专利]MM-波雷达的低功率操作模式

说明书

所公开的示例包括在第一模式(201)和第二模式(210)中操作的雷达系统。在第一模式(201)，系统检测阈值范围内物体的存在。响应于检测到物体的存在，系统转换到第二模式(210)，并且系统在第二模式(210)生成物体的范围数据(216)、速率数据(218)和角度数据(220)。当在阈值范围内不再检测到物体时，系统转换回到第一模式(201)。

背景技术

雷达系统可用于多种应用，包括飞机导航、安全和国防应用以及用于驾驶员辅助功能的汽车应用、物体检测等。调频连续波(FMCW)雷达系统不断地从一个或更多个发射天线辐射功率，以生成被称为“啁啾”的调频信号。接收天线阵列接收从在发射天线或多于一个发射天线的范围内检测到的物体散射或反射的信号。雷达系统在不同时间采用不同的啁啾信号以便覆盖多个雷达范围，诸如用于物体检测和其他用途的长范围和短范围。一些雷达系统将接收信号与发射的啁啾信号混合以生成中频(IF)信号，以便于检测不同范围(距离)处的物体。可以对所接收的数据执行第一快速傅里叶变换(FFT)以分离在范围域内的物体，并且可以执行第二FFT以进行相对速率或速度分离，从而生成指示可检测反射器或物体的范围和相对速率的多维数据。本质上，可以通过估计所接收的IF信号的频率来估计距离，该频率又与全程延迟以及因此与反射器或物体的范围相关。通过跨多个啁啾观测同一物体并查看频率差的相位旋转或移动来估计速率。可以跨来自多个接收链的数据执行第三FFT，以分离角度信息。当前系统的一个问题是大的功耗，特别是对于电池供电的应用。

发明内容

在所描述的示例中，雷达系统和方法使用具有第一模式和第二模式的方法。在第一模式(有时在本文称为“仅检测模式”)，系统检测物体的存在，并且在检测到物体时转换到第二模式(有时在本文称为“常规模式”)。在一些示例中，系统在第二模式确定物体的位置、速率和角度。本文描述的雷达系统包括将啁啾信号提供到发射天线的发射器电路，以及基于来自接收天线的信号生成接收的数据的接收器电路和模数转换器。系统包括处理器。处理器控制发射器电路以在第一模式传送多个第一模式发射帧。各个第一模式发射帧具有第一模式帧持续时间并且包括第一模式啁啾信号。第一模式发射帧在时间上彼此间隔开第一模式睡眠时间间隔。处理器基于对应于第一模式发射帧的接收数据帧生成第一模式范围数据，并且响应于在阈值范围内检测到物体，基于范围数据转换到第二模式。在第二模式，处理器控制发射器电路以传送多个第二模式发射帧，所述多个第二模式发射帧被物体反射并然后在接收天线阵列处被接收。各个第二模式发射帧具有第二模式帧持续时间并且包括第二模式啁啾信号。第二模式发射帧在时间上彼此间隔开第二模式睡眠时间间隔。在一些实现中，第一模式睡眠时间间隔长于第二模式睡眠时间间隔。在一些示例中，第一模式帧持续时间短于第二模式帧持续时间。

在一些实现中，响应于物体不再处于阈值范围内，系统从第二模式转换到第一模式。在一些示例中，当物体不再处于整数M个或更多个连续帧的阈值范围内时，系统转换到第一模式，其中M大于1。在一些示例中，处理器对与第一模式啁啾信号关联的接收数据执行第一快速傅里叶变换(FFT)，以生成第一模式范围数据。在一些示例中，处理器对与第二模式啁啾信号关联的接收数据执行第一FFT，以生成第二模式范围数据，以及/或者对第二模式范围数据执行第二FFT，以生成第二模式速率数据。在一些实现中，接收器电路包括放大器，所述放大器具有与接收天线阵列耦合以接收所述接收信号的输入以及根据可调放大器增益来提供放大的接收信号的输出。处理器在第一模式将可调放大器增益设置为第一增益以使放大器以第一噪声系数操作，并且在第二模式将可调放大器增益设置为较低的第二增益以使放大器以第二噪声系数操作，其中第二噪声系数高于第一噪声系数。在一些示例中，第二模式下的放大器线性优于第一模式下的放大器线性。