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CoverFeature  封面专题


      基于雷达回波发生器的汽车雷达测试技术展望

      The Future of Automotive Radar Testing with Radar Echo Generators

      Steffen Heuel和Sherif Ahmed，罗德与施瓦茨公司，德国慕尼黑



      汽   车雷达传感器直接关系到行驶安                辆的传感器融合决策过程。多家数字处                 反射器。对于稳定和可重复的测试环
                                                                          境，通常需要大型微波暗室（如R&S
          全，必须全面测试以确保功能可
                                        理领域的全球领先公司正在努力实现高
      靠。随着雷达性能不断提高，功能和用途                效处理器，以适应机器学习的要求，例                 ATS1000）来抑制任何未知的环境干
      日益增加，测试流程必须更加智能化，不                如用于深度学习算法。某些处理器基于                 扰。虽然这听上去挺简单，但这个装置
      能再远行数百万公里进行路测。本文介绍                GPU架构，基于平行的多个CPU，甚至               实际上仅能测试固定理想目标在给定信
      目前雷达功能测试的测量流程，并概述将                是基于采用直接传感器接口的多个专用                 噪比电平下的检测阈值。不可能测试多
      来的测试方法理念和基本要求。                    控制器单元。                            普勒分辨率和目标的动态行为，例如检
         随着驾驶自动化迈向4级和5级自                                                  验目标跟踪过程和分类过程。因此，用
      主水平，雷达在补充其他传感器平台、                 汽车雷达测试面临的挑战                       更现实的装置模拟真实情况至关重要。
      确保真正全天候360°视觉能力上起着                    通过分别在时间延迟、多普勒频                还需要模拟包括来自其他移动车辆雷达
      非常关键的作用。在许多高级轿车的设                 移、到达角度和幅度方面评估观测区域                 的外部信号，以确保干扰可调节。
      计中，车辆四周安装有多部雷达，完成                 中的回波信号，性能独特的雷达传感器                     市场上较新的方式是采用专用雷
      视野全覆盖，并能够从近距离到远距离                 能够测量物体的距离、径向速度、方位                 达回波发生器，如罗德与施瓦茨公司的
      覆盖远达几百米的范围。与此同时，半                 角和大小。一些现代雷达传感器也能估                 AREG100A，它能够实时处理雷达发射的
      导体行业正朝着采用由几十个发射天线                 算仰角，下一代雷达传感器应能实现真                 信号，以便在把捕获的信号转发回被测
                                                   正的仰角测量。同时且在            雷达前施加时间延迟、多普勒频移和衰
                                                   复杂多目标环境（例如交            减。一种典型实现方式是接收雷达射频
                                                   叉路口）下确定这些参数            信号并将其下变频到中频，在中频段引入
                                                   是雷达设计者必须解决的            时间延迟（距离）、径向速度（多普勒频
                                                   技术难题。要解决此难             移）和衰减（RCS）。然后将此经过处理
                                                   题，雷达必须提供高分辨            的信号，通过相位相干上变频到射频，并
                                                   率数据，这一需求激励许            重新发射给被测雷达。被测雷达接收并处
                                                   多研究者提出成像雷达或            理基于最初发射信号的仿真回波，并报告
                                         时间
                                                   寻求合成孔径方法增强雷            检测到的距离、多普勒频移和雷达截面积
                                                   达数据。所有这些需求对            （Radar Cross Section, RCS）。
                                                   每个雷达或传感器系统的                模拟和数字雷达回波发生器都遵
                                                   可靠性检测和验证提出了            循相同的理念，但它们会以不同的方式
                                                   严格的要求，以确保预期            处理雷达回波信号。虽然模拟回波发生
                                                   的性能。                   器使用延迟线（例如波导、同轴电缆和
                                                       由于雷达的复杂性           通过光纤）可将信号延迟到固定距离，
                                                   和智能化越来越高，仅仅            数字解决方案通过可编程时间延迟也可
                                         时间        使用雷达信号质量的直接            动态改变距离，且灵活性更强。然而，
                                                   评估来判断其在街道上的            数字解决方案的关键参数是由相关信号
               雷达信号                                性能是不够的。除了传统            处理引起的延迟。将雷达波形从模拟域
         雷达                           信号操控器        上测试雷达的信号相位噪            转换到数字域需要至少几个数字时钟周
        传感器    回波信号                                声、多普勒分辨率、相位            期。由于雷达信号以光速传播，每纳秒
                                                   重复性、温度稳定性、输            的延迟对应大约15厘米距离，无法被补
                                                   出功率、接收机噪声系             偿。模拟雷达回波发生器用于验证测试
      图3：最先进的雷达回波发生器原理。                            数、线性调频斜率和线性            和生产线，数字回波发生器更多用于研
                                                   度以外，测试整个雷达的            发，并能用于测试更复杂的雷达工作场
      和接收天线组成的天线阵列的多静态                  功能日益成为必须。把雷达集成进车辆内                景。单雷达回波发生器可用于检验简单
      雷达工作模式快速发展。某些制造商                  部会对雷达性能造成一些不利影响，例如                的目标径向移动跟踪算法。例如，许多
      正在向全CMOS设计或混合信号SiGe架              保险杠和雷达天线罩内部反射（车标或保                自动巡航控制（Automatic Cruise Control,
      构迁移，以便将数字链路整合进雷达                  险杠）增加了这种复杂性、降低了雷达性                ACC）场景就是这种情况。为了测试如
      芯片中。因此，用于高级驾驶辅助系统                 能。因此，功能测试正在成为许多高档汽                车道变换辅助等功能，必须改变目标方
      （Advanced Driving Assistance Systems,   车制造商认可的强制性步骤。               位角，因此需要通过模拟器前端来模拟
      ADAS）以及稍后用于自主驾驶系统的                                                  到达角。
      雷达解决方案已经是性价比较高且不                  汽车雷达测试解决方案
      可替代的解决方案。此外，通常使用机                     今天，最简单的功能测试依赖                 未来的测试方法
      器学习技术来简化在道路上实时测量车                 安装在雷达前方特定参考距离上的角                      由于高度自动驾驶导致的巨大需

      12                                                            Microwave Journal China  微波杂志  Mar/Apr 2018
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