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车规级计算芯片的毫米波雷达信号处理与目标检测加速.docx
资料介绍
车规级计算芯片的毫米波雷达信号处理与目标检测加速
一、成像雷达数据量激增带来的计算挑战
毫米波雷达从传统3D雷达（距离、速度、水平角）向4D成像雷达的升级，使雷达的数据量和计算需求呈数量级增长。传统3D雷达每帧产生约数百个目标点，而4D成像雷达通过多输入多输出（MIMO）天线阵列实现水平和垂直两个维度的角度分辨，点云密度达到数万点每帧，接近低线数激光雷达的数据密度水平。这要求芯片的雷达信号处理链具备前所未有的高吞吐量和低延迟能力。
雷达信号处理的完整链路包括：多通道中频信号的数字化采样、距离维FFT（Range FFT）、多普勒维FFT（Doppler FFT）、非相干积累、恒虚警率（CFAR）目标检测、波达方向（DoA）估计以及目标聚类跟踪。每个环节的计算复杂度与天线通道数和采样点数呈正比。2026年，一台4D成像雷达的原始中频数据带宽超过1Gbps，信号处理需要的算力超过50 GFLOPS，必须依赖专用硬件加速器实现实时处理。
二、Range-Doppler矩阵生成的硬件加速
Range-Doppler矩阵是雷达信号处理的基础数据结构，通过对多通道中频信号执行二维FFT变换生成。2026年的车规SoC集成雷达信号预处理加速器——内嵌多通道高速ADC控制器和可配置的FFT引擎阵列。ADC控制器以数十MHz的采样率同步采样多路中频信号，数据通过DMA直接写入片内SRAM缓冲区。
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