digital signal processing in radar per applicazioni automotive
Download
Skip this Video
Download Presentation
Digital Signal Processing in radar per applicazioni automotive

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 17

Digital Signal Processing in radar per applicazioni automotive - PowerPoint PPT Presentation


  • 166 Views
  • Uploaded on

Digital Signal Processing in radar per applicazioni automotive. Matteo Macchini. Storia / Prospettive future.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Digital Signal Processing in radar per applicazioni automotive' - kailey


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
storia prospettive future
Storia / Prospettive future
  • Secondo le stime di NASS e FARS, l'utilizzo su larga scala di sensori anticollisione in ambito automobilistico avrebbe il potenziale di evitare fino a 1.200.000 incidenti, di cui circa 900 mortali
  • 1993 – Primi sistemi radar su mezzi Greyhound (USA)
  • 1995 – L' ACC (Adaptive Cruise Control) viene commercializzato in Giappone
  • 1999 – L' ACC sbarca in Europa (Mercedes)
  • 2003 – Mercedes lancia i primi PSSs (Predictive Safety Sistems)
schema di base
Schema di base
  • PARTE ANALOGICA

Gestisce i segnali

  • PARTE DIGITALE

Elabora i dati

Sintetizza forme d'onda

Comunica con il veicolo

PARTE

DIGITALE

PARTE

ANALOGICA

ADC

DAC

Al controllo del veicolo...

slide4
Esempio di implementazione

f

f

°

VCO

LENTE DI

ROTMAN

t

SWITCH

ANTENNA PATCH

DAC

LENTE DI

ROTMAN

ADC

LPF

MIXER

SWITCH

ANTENNA PATCH

DSP

GENERATORE

FORME D'ONDA

SWITCH

CONTROL

INTERFACCIA

UTENTE

CONTROLLO

VEICOLO

principio di funzionamento
Principio di funzionamento

f

1/fm

f

V = 0

Segnale ricevuto

Segnale ricevuto

fₒ

ΔF

Segnale trasmesso

Segnale trasmesso

t

t

f

f

R = 0

Segnale ricevuto

Segnale trasmesso

beat frequency

f

up

f

down

t

t

cosa fa il dsp
Cosa fa il DSP?
  • Calcola distanza e velocità del bersaglio
  • Informa il conducente/agisce sul mezzo

SI SERVE DEI SEGUENTI STRUMENTI

  • UP/DOWNCONVERTION
  • FILTRAGGIO DIGITALE
  • INVERSIONE MATRICI
  • BEAMFORMING
  • FFT
  • CFAR
slide7
Up / Downconvertion

75Mhz

-75Mhz

0 Mhz

4

3

2

*

1

2

LPF

1

ADC

4

2

3

*

2

2

LPF

3

-sin

cos

NCO

(75MHz)

X

DDC

4

*

filtraggio digitale
Filtraggio digitale

Filtri FIR (Finite Impulse Response)

Scelta parametri:

Scelta grado (troncamento):

Filtri di diverso

ordine

Ripple in BP

Zona transizione

Schema logico:

x(n)

Ripple in BS

h(0)

h(1)

h(2)

h(n)

y(n)

+

+

+

+

+

+

inversione matrici
Inversione matrici

Scomposizione QR

Data una matrice A la scompone in:

A=QR con Q ortogonale

R triangolare superiore

Richiede

operazioni

SVD (Singular Value Decomposition)

Richiede

Data una matrice A la scompone in:

A=UΣV* con U ortogonale

Σ diagonale a valori positivi

V* trasposta coniugata di matrice ortogonale

operazioni

fft fast fourier transform
FFT (Fast Fourier Transform)
  • DFT

Calcola coefficienti spettrali del segnale su un dominio discreto.

  • Come funziona?

1. Calcolo coefficienti complessi

2.Somma di N/2 coefficienti

(in parallelo)

3.Iterazione

  • FFT

Variante della DFT. Necessita di meno iterazioni. (migliore per applicazioni numeriche)

cfar constant false alarm rate
CFAR (Constant False Alarm Rate)
  • Che cos'è?

Algoritmo adattivo che serve a rilevare ostacoli in ambiente corrotto da rumore/clutter.

  • Come funziona?

Confronta la potenza del segnale con una soglia (adattiva) e stabilisce la presenza o meno di ostacoli rilevati.

  • CA-CFAR

Il Cell-Averaging CFAR genera la soglia mediando la potenza sulle celle adiacenti.

CA-CFAR

Guard Cells

Comparatore

CUT

MEDIA ARITMETICA

Fattore di scala

K

possibili piattaforme di sviluppo dsp
Possibili piattaforme di sviluppo – DSP

DIGITAL SIGNAL PROCESSOR

Si tratta di microcontrollori ottimizzati per avere prestazioni elevate nell'ambito di elaborazione di segnali digitali.

Rispetto ad un normale microprocessore

  • Sono più economici
  • Dissipano meno potenza
  • Hanno prestazioni migliori
  • Presentano maggiore integrabilità
  • Migliori per real-time

Analog Devices AD8283WBCPZ

possibili piattaforme di sviluppo fpga
Possibili piattaforme di sviluppo – FPGA

FIELD PROGRAMMABLE GATE ARRAY

Si tratta di un circuito riprogrammabile composto da array di flip-flop (registri) e di logica (Look Up Table). Il programmatore decide come effettuare le connessioni tra i vari blocchi disponibili

  • Solitamente basate su SRAM
  • Architettura pipeline
  • Possibilità di riprogrammazione
  • Funzionamento in alta frequenza
  • Programmazione hardware
  • Ottime per realizzazione di funzioni ripetitive (non algoritmi decisionali)
possibili piattaforme di sviluppo gpu
Possibili piattaforme di sviluppo – GPU

GRAPHICS PROCESSING UNIT

Sono le classiche “schede video” da pc, processori multi-core specializzati nel rendering di immagini digitali. Ultimamente, grazie anche al lancio dell'architettura CUDA, si sono diffuse anche nell'ambito del DSP.

  • Piuttosto costose
  • Alta potenza dissipata
  • Estrema attitudine in processo parallelo
  • Altissima velocità di elaborazione
dspvsfpgavsgpu prestazioni
DSPvsFPGAvsGPU – Prestazioni

Tempo (μs)

Tempo (μs)

Osservazioni: la GPU è nettamente superiore nel calcolo parallelo.

Il DSP, data la frequenza di clock più elevata, ha una latenza inferiore rispetto all'FPGA.

dspvsfpgavsgpu consumi e costi
CONSUMI MEDI (W)

COSTI MEDI (€)

10 ÷ 20

1 ÷ 3

DSP

5 ÷ 10

30 ÷ 50

FPGA

60 ÷ 200

GPU

120 ÷ 200

DSPvsFPGAvsGPU – consumi e costi

Osservazioni: mentre i DSP e le FPGA presentano prezzi e consumi ragionevoli data l'applicazione, le GPU costano e consumano decisamente troppo (almeno per un target di prezzo medio-basso), potrebbero essere utilizzate per dispositivi “di lusso” nella categoria.

ad