CN105510890A - 车用主动防撞雷达回波模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种车用主动防撞雷达回波模拟器，通过毫米波系统和厘米波系统对车用主动防撞雷达信号进行分立的两级频率转换，其中毫米波系统中各个部件为可拆卸部件，从而可以将毫米波系统中的各个部件配置为针对特定频段的雷达信号的部件，使得本发明实施例提供的车用主动防撞雷达回波模拟器可以用于不同频段的车用主动防撞雷达的测试，提高了通用性。而且，本发明实施例提供的车用主动防撞雷达回波模拟器，通过可控转台承载车用主动防撞雷达，从而可以通过改变车用主动防撞雷达的方向，实现目标与车用主动防撞雷达之间的相对运动和相对位置的变化的模拟，简化车用主动防撞雷达回波模拟器的设计复杂度，降低成本。

Description

车用主动防撞雷达回波模拟器

技术领域

本发明涉及汽车雷达技术领域，更具体地说，涉及一种车用主动防撞雷达回波模拟器。

背景技术

随着各国高速公路网的快速发展，恶性交通事故不断增加。为减少事故，先后采用行驶安全带、安全气囊等保护措施。但这些技术均为被动防护，不能从根本上解决问题。车用主动防撞雷达成为近年来国际上研究与开发的热点。

为了满足整车系统的组网与布局验证的需求，需要通过回波模拟器对车用主动防撞雷达进行半实物仿真的硬件在环测试，以验证车用主动防撞雷达功能，以及整车系统设计的合理性。然而，目前的回波模拟器的只能用于单一频段的车用主动防撞雷达的测试，通用性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种车用主动防撞雷达回波模拟器，以解决现有技术中回波模拟器通用性差的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种车用主动防撞雷达回波模拟器，包括：

用于承载所述车用主动防撞雷达的可控转台；

毫米波系统，与所述毫米波系统连接的厘米波系统，以及与所述厘米波系统连接的信号处理器；其中，

所述毫米波系统包括接收天线、毫米波下变频组件、毫米波上变频组件和发射天线；所述接收天线、毫米波下变频组件、毫米波上变频组件和发射天线均为可拆卸部件；

所述毫米波下变频组件将通过所述接收天线接收的所述车用主动防撞雷达发射的信号进行第一级变频后输出给所述厘米波系统，所述厘米波系统将所述毫米波下变频组件输出的信号进行功率调整和第二级变频后输出给所述信号处理器，所述信号处理器对所述厘米波系统输出的信号进行特征分析，根据分析结果及用户输入的目标参数生成与所述目标参数对应的回波模拟信号，并将生成的回波模拟信号输出给所述厘米波系统，所述厘米波系统将所述信号处理器输出的信号进行第一级变频和功率调整后输出给所述毫米波上变频组件，所述毫米波上变频组件对所述厘米波系统输出的信号进行第二级变频后通过所述发射天线输出给所述车用主动防撞雷达。

上述车用主动防撞雷达回波模拟器，优选的，还包括：微波暗箱；

所述可控转台、所述接收天线、所述发射天线均位于所述微波暗箱内；

当所述车用主动防撞雷达放置于所述可控转台上时，所述车用主动防撞雷达也位于所述微波暗箱内。

上述车用主动防撞雷达回波模拟器，优选的，所述可控转台表面覆盖有吸波材料。

上述车用主动防撞雷达回波模拟器，优选的，所述信号处理器包括：

将所述厘米波系统输出的信号进行模/数转换的模数转换器；

与所述模数转换器连接，用于对所述模数转换器输出的信号进行特征分析，根据分析结果及用户输入的目标参数生成与所述目标参数对应的回波模拟信号的FPGA模块；

与所述FPGA模块连接，将所述FPGA模块输出的回波模拟信号进行数/模转换后输出至所述厘米波系统的数模转换器；

与所述模数转换器、所述FPGA模块、及所述数模转换器连接的静态随机存取存储器。

上述车用主动防撞雷达回波模拟器，优选的，所述数模转换器为位宽大于12比特的数模转换器。

上述车用主动防撞雷达回波模拟器，优选的，所述目标参数包括：目标类型、目标与所述车用主动防撞雷达之间的距离，以及目标的移动速度；在对所述厘米波系统输出的信号进行特征分析，根据分析结果及用户输入的目标参数生成与所述目标参数对应的回波模拟信号的方面，所述信号处理器具体用于，

对所述厘米波系统输出的信号进行特征分析，得到所述车用主动防撞雷达发射信号的载频、载频波长，所述车用主动防撞雷达发射信号的发射功率和所述接收天线的增益；

基于所述车用主动防撞雷达发射信号的载频，以及所述目标的移动速度计算多普勒频率；

基于所述目标与所述车用主动防撞雷达之间的距离计算所述车用主动防撞雷达接收到回波模拟信号的延时；

基于所述车用主动防撞雷达发射信号的载频波长，所述车用主动防撞雷达发射信号的发射功率，所述接收天线的增益，与所述目标类型对应的反射截面积，以及所述目标与所述车用主动防撞雷达之间的距离计算所述车用主动防撞雷达的接收信号的功率；

基于所述多普勒频率，所述延时，以及所述车用主动防撞雷达的接收信号的功率生成与所述目标参数对应的回波模拟信号。

上述车用主动防撞雷达回波模拟器，优选的，在基于所述多普勒频率，所述延时，以及所述车用主动防撞雷达的接收功率生成与所述目标参数对应的回波模拟信号的方面，所述信号处理器具体用于：

从接收到所述车用主动防撞雷达发送的信号开始，经过所述延时之后生成所述回波模拟信号，所述回波模拟信号的频率为所述车用主动防撞雷达发射信号的载频与所述多普勒频率之和；

控制所述厘米波系统将所述信号处理器输出的信号进行第一级变频后，将信号功率调整为所述车用主动防撞雷达的接收功率。

上述车用主动防撞雷达回波模拟器，优选的，所述接收天线和所述发射天线均为微带天线。

上述车用主动防撞雷达回波模拟器，优选的，所述接收天线和所述发射天线均为喇叭天线。

上述车用主动防撞雷达回波模拟器，优选的，所述接收天线、毫米波下变频组件、毫米波上变频组件和发射天线均为对24GHz雷达信号进行处理所需的部件，或者，均为对60GHz雷达信号进行处理所需的部件，或者，均为对77GHz雷达信号进行处理所需的部件。

通过以上方案可知，本申请提供的车用主动防撞雷达回波模拟器，通过毫米波系统和厘米波系统对车用主动防撞雷达信号进行分立的两级频率转换，其中毫米波系统中各个部件为可拆卸部件，从而可以将毫米波系统中的各个部件配置为针对特定频段的雷达信号的部件，使得本发明实施例提供的车用主动防撞雷达回波模拟器可以用于不同频段的车用主动防撞雷达的测试，提高了通用性。而且，本发明实施例提供的车用主动防撞雷达回波模拟器，通过可控转台承载车用主动防撞雷达，从而可以通过改变车用主动防撞雷达的方向，实现目标与车用主动防撞雷达之间的相对运动和相对位置的变化的模拟，简化车用主动防撞雷达回波模拟器的设计复杂度，降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的车用主动防撞雷达回波模拟器的一种结构示意图；

图2为本申请实施例提供的车用主动防撞雷达回波模拟器的另一种结构示意图；

图3为本申请实施例提供的信号处理器的一种结构示意图。

说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的部分，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示的以外的顺序实施。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的车用主动防撞雷达回波模拟器的一种结构示意图，可以包括：

可控转台1，毫米波系统2，厘米波系统3和信号处理器4；其中，

可控转台1用于承载车用主动防撞雷达，通过控制可控转台1的转动，可以控制其所述承载的车用主动防撞雷达的转动。具体的，可控转台1可以包括：转台控制器11以及设置在转台控制器11上的单轴转台12。本发明实施例中，可控转台1的设计满足如下条件：在车用主动防撞雷达水平旋转过程中，车用主动防撞雷达保持稳定；转台控制器11可以控制单轴转台12以不同转速实现水平旋转；转台的旋转角度为-30°～30°，最大转速为8转/分钟，便于模拟前方车辆并线、移线、转弯、上下坡等行为。

也就是说，本发明实施例提供的车用主动防撞雷达回波模拟器采用逆向思维设计，在仿真时，模拟目标(如车辆、行人等)的车用主动防撞雷达回波模拟器不动，而车用主动防撞雷达通过可控转台转动，实现目标与雷达之间相对运动和相对位置变化的模拟。从而简化了车用主动防撞雷达回波模拟器的设计复杂度，有利于降低成本。

毫米波系统2用于将车用主动防撞雷达发射的信号变频为X波段(即，频率在8-12GHz的无线电波波段)的信号后输出至厘米波系统3，和/或，将厘米波系统3输出的X波段的信号变频为车用主动防撞雷达工作频段的信号后输出给车用主动防撞雷达。

毫米波系统2可以包括接收天线21、毫米波下变频组件22、毫米波上变频组件23和发射天线24；其中，接收天线21、毫米波下变频组件22、毫米波上变频组件23和发射天线24均为可拆卸部件；具体的，上述可拆卸部件可以通过SMA线缆或波导口可拆卸固定和/或可拆卸连接。

根据车用主动防撞雷达不同的工作频段，可以为毫米波系统2选用处理相应工作频段的可拆卸部件。

车用主动防撞雷达采用频段一般为：24GHz，或者，60GHz，或者，77GHz。本发明实施例中，接收天线21、毫米波下变频组件22、毫米波上变频组件23和发射天线24可以均为对24GHz雷达信号进行处理所需的部件，或者，均为对60GHz雷达信号进行处理所需的部件，或者，均为对77GHz雷达信号进行处理所需的部件。

本发明实施例中，不管毫米波系统中的可拆卸部件是针对哪个频段的雷达信号的部件，毫米波系统2的输出至厘米波系统3的信号均为同一X波段的信号，厘米波系统3输出至毫米波系统2的信号均为同一X波段的信号。

毫米波下变频组件22将通过接收天线21接收的车用主动防撞雷达发射的信号进行第一级变频后输出给厘米波系统3，厘米波系统3将毫米波下变频组件22输出的信号进行功率调整和第二级变频后输出给信号处理器4，信号处理器4对厘米波系统3输出的信号进行分析，根据分析结果及用户输入的目标参数生成与目标参数对应的回波模拟信号，并将生成的回波模拟信号输出给厘米波系统3，厘米波系统3将信号处理器4输出的信号进行第一级变频和功率调整后输出给毫米波上变频组件23，毫米波上变频组件23对厘米波系统3输出的信号进行第二级变频后通过发射天线24输出给车用主动防撞雷达。

其中，厘米波系统3接收到的毫米波系统2输出的信号，以及厘米波系统3输出至毫米波系统2的信号均为中频雷达信号。

本发明实施例提供的车用主动防撞雷达回波模拟器，通过毫米波系统和厘米波系统对车用主动防撞雷达信号进行分立的两级频率转换，其中毫米波系统中各个部件为可拆卸部件，从而可以将毫米波系统中的各个部件配置为针对特定频段的雷达信号的部件，使得本发明实施例提供的车用主动防撞雷达回波模拟器可以用于不同频段的车用主动防撞雷达的测试，提高了通用性。而且，本发明实施例提供的车用主动防撞雷达回波模拟器，通过可控转台承载车用主动防撞雷达，从而可以通过改变车用主动防撞雷达的方向，实现目标与车用主动防撞雷达之间的相对运动和相对位置的变化的模拟，简化车用主动防撞雷达回波模拟器的设计复杂度，降低成本。

可选的，在图1所示实施例的基础上，本发明实施例提供的车用主动防撞雷达回波模拟器的另一种结构示意图如图2所示，还可以包括：

微波暗箱5；其中，可控转台1，接收天线21，发射天线24均位于微波暗箱5中。当车用主动防撞雷达放置于可控转台1上时，车用主动防撞雷达也位于微波暗箱5内。

本发明实施例中，为了避免外部环境对车用主动防撞雷达的功能和性能的测试产生影响，将可控转台1，接收天线21，发射天线24均设置在微波暗箱5中，为电磁波传输提供纯净的无反射电磁环境。同时也为可控转台1、毫米波系统2等提供安装平台。

进一步的，为了降低微波暗箱5内电磁波的多径反射效应，可控转台表面可以覆盖有吸波材料。

可选的，信号处理器4的一种结构示意图如图3所示，可以包括：

模数转换器41，用于将厘米波系统3输出的信号进行模/数转换；

FPGA模块42，与模数转换器41连接，用于对模数转换器41输出的信号进行特征分析，根据分析结果及用户输入的目标参数生成与所述目标参数对应的回波模拟信号；

数模转换器43，与FPGA模块42连接，将FPGA模块42输出的回波模拟信号进行数/模转换后输出至厘米波系统3；

静态随机存取存储器44，与模数转换器41、FPGA模块42、及数模转换器43连接.

对于同样距离(即与车用主动防撞雷达之间的距离)的不同目标，如行人和汽车，由于其散射截面积相差较大，对数模转换器的动态要求较高，因此，本发明实施例中，数模转换器可以为位宽大于12比特的数模转换器，以实现相同距离的不同目标的模拟。

可选的，用户输入的目标参数可以包括：目标类型、目标与所述车用主动防撞雷达之间的距离，以及目标的移动速度；

相应的，在对厘米波系统输出的信号进行特征分析，根据分析结果及用户输入的目标参数生成与所述目标参数对应的回波模拟信号的方面，信号处理器4具体可以用于，

对厘米波系统输出的信号进行特征分析，得到车用主动防撞雷达发射信号的载频、载频波长，车用主动防撞雷达发射信号的发射功率和接收天线的增益；

可以通过数字测算的方式对厘米波系统输出的信号进行特征分析，得到车用主动防撞雷达发射信号的载频、波长，车用主动防撞雷达发射信号的发射功率和接收天线的增益等信息，通过数字测算，还可以得到车用主动防撞雷达发射信号的频率、带宽、脉宽、周期等信息。

基于车用主动防撞雷达发射信号的载频，以及目标的移动速度计算多普勒频率；

可以通过公式(1)计算目标的多普勒频率。

f_d＝f_c*v/c(1)

其中，f_d为多普勒频率，f_c为车用主动防撞雷达发射信号的载频，v为目标的移动速度，c为光速。

基于目标与车用主动防撞雷达之间的距离计算车用主动防撞雷达接收到回波模拟信号的延时；

可以通过公式(2)计算车用主动防撞雷达接收到回波模拟信号的延时。

t＝2*R/c(2)

其中，t为车用主动防撞雷达接收到回波模拟信号的延时，R为目标与车用主动防撞雷达之间的距离，c为光速。

基于车用主动防撞雷达发射信号的载频波长，车用主动防撞雷达发射信号的发射功率，接收天线的增益，与目标类型对应的反射截面积，以及目标与车用主动防撞雷达之间的距离计算车用主动防撞雷达的接收信号的功率；

可以通过公式(3)计算车用主动防撞雷达的接收信号的功率。

$P_r=\frac{P_t{G}^2{\mathrm{\λ}}^2\mathrm{\σ}}{{\left(4\mathrm{\π}\right)}^3{R}^4}---\left(3\right)$

其中，P_r为车用主动防撞雷达的接收信号的功率，P_t为车用主动防撞雷达发射信号的发射功率，G为接收天线的增益，λ为车用主动防撞雷达发射信号的载频波长，σ为与目标类型对应的反射截面积，R为目标与车用主动防撞雷达之间的距离。

基于多普勒频率，延时，以及车用主动防撞雷达的接收功率生成与目标参数对应的回波模拟信号。

由于目标与车用主动防撞雷达相对运动过程中，电磁波信号的传输会产生多普勒效应，因此，通过多普勒频率可以反映目标的移动速度。

而目标与车用主动防撞雷达之间的距离不同，车用主动防撞雷达接收到回波信号的延时也不同，因此，通过延时可以反映目标与车用主动防撞雷达之间的距离。

可选择的，在基于所述多普勒频率，所述延时，以及所述车用主动防撞雷达的接收功率生成与所述目标参数对应的回波模拟信号的方面，所述信号处理器具体可以用于：

从接收到车用主动防撞雷达发送的信号开始，经过计算得到的延时之后生成回波模拟信号，该回波模拟信号的频率为车用主动防撞雷达发射信号的载频与多普勒频率之和；

信号处理器从接收到车用主动防撞雷达发送的信号开始，经过计算得到回波模拟基带信号，将回波模拟基带信号通过雷达发射信号的载频进行调制得到回波模拟信号。

控制厘米波系统将信号处理器输出的信号进行第一级变频后，将信号功率调整为车用主动防撞雷达的接收功率。

可选的，本发明实施例中，接收天线21和发射天线24可以均为微带天线。或者，接收天线21和发射天线24可以均为喇叭天线。

本发明实施例中，毫米波系统采用微带天线或喇叭天线，最大限度降低天线自身对电磁波的反射，降低天线的直接反射效果，发射天线与接收天线之间隔离度高，避免直达波干扰，提高了车用主动防撞雷达回波模拟器的精度。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种车用主动防撞雷达回波模拟器，其特征在于，包括：

用于承载所述车用主动防撞雷达的可控转台；

毫米波系统，与所述毫米波系统连接的厘米波系统，以及与所述厘米波系统连接的信号处理器；其中，

所述毫米波系统包括接收天线、毫米波下变频组件、毫米波上变频组件和发射天线；所述接收天线、毫米波下变频组件、毫米波上变频组件和发射天线均为可拆卸部件；

所述毫米波下变频组件将通过所述接收天线接收的所述车用主动防撞雷达发射的信号进行第一级变频后输出给所述厘米波系统，所述厘米波系统将所述毫米波下变频组件输出的信号进行功率调整和第二级变频后输出给所述信号处理器，所述信号处理器对所述厘米波系统输出的信号进行特征分析，根据分析结果及用户输入的目标参数生成与所述目标参数对应的回波模拟信号，并将生成的回波模拟信号输出给所述厘米波系统，所述厘米波系统将所述信号处理器输出的信号进行第一级变频和功率调整后输出给所述毫米波上变频组件，所述毫米波上变频组件对所述厘米波系统输出的信号进行第二级变频后通过所述发射天线输出给所述车用主动防撞雷达。

2.根据权利要求1所述的车用主动防撞雷达回波模拟器，其特征在于，还包括：微波暗箱；

所述可控转台、所述接收天线、所述发射天线均位于所述微波暗箱内；

当所述车用主动防撞雷达放置于所述可控转台上时，所述车用主动防撞雷达也位于所述微波暗箱内。

3.根据权利要求2所述的车用主动防撞雷达回波模拟器，其特征在于，所述可控转台表面覆盖有吸波材料。

4.根据权利要求1所述的车用主动防撞雷达回波模拟器，其特征在于，所述信号处理器包括：

将所述厘米波系统输出的信号进行模/数转换的模数转换器；

与所述模数转换器连接，用于对所述模数转换器输出的信号进行特征分析，根据分析结果及用户输入的目标参数生成与所述目标参数对应的回波模拟信号的FPGA模块；

与所述FPGA模块连接，将所述FPGA模块输出的回波模拟信号进行数/模转换后输出至所述厘米波系统的数模转换器；

与所述模数转换器、所述FPGA模块、及所述数模转换器连接的静态随机存取存储器。

5.根据权利要求4所述的车用主动防撞雷达回波模拟器，其特征在于，所述数模转换器为位宽大于12比特的数模转换器。

6.根据权利要求1所述的车用主动防撞雷达回波模拟器，其特征在于，所述目标参数包括：目标类型、目标与所述车用主动防撞雷达之间的距离，以及目标的移动速度；在对所述厘米波系统输出的信号进行特征分析，根据分析结果及用户输入的目标参数生成与所述目标参数对应的回波模拟信号的方面，所述信号处理器具体用于，

对所述厘米波系统输出的信号进行特征分析，得到所述车用主动防撞雷达发射信号的载频、载频波长，所述车用主动防撞雷达发射信号的发射功率和所述接收天线的增益；

基于所述车用主动防撞雷达发射信号的载频，以及所述目标的移动速度计算多普勒频率；

基于所述目标与所述车用主动防撞雷达之间的距离计算所述车用主动防撞雷达接收到回波模拟信号的延时；

基于所述车用主动防撞雷达发射信号的载频波长，所述车用主动防撞雷达发射信号的发射功率，所述接收天线的增益，与所述目标类型对应的反射截面积，以及所述目标与所述车用主动防撞雷达之间的距离计算所述车用主动防撞雷达的接收信号的功率；

基于所述多普勒频率，所述延时，以及所述车用主动防撞雷达的接收信号的功率生成与所述目标参数对应的回波模拟信号。

7.根据权利要求6所述的车用主动防撞雷达回波模拟器，其特征在于，在基于所述多普勒频率，所述延时，以及所述车用主动防撞雷达的接收功率生成与所述目标参数对应的回波模拟信号的方面，所述信号处理器具体用于：

从接收到所述车用主动防撞雷达发送的信号开始，经过所述延时之后生成所述回波模拟信号，所述回波模拟信号的频率为所述车用主动防撞雷达发射信号的载频与所述多普勒频率之和；

控制所述厘米波系统将所述信号处理器输出的信号进行第一级变频后，将信号功率调整为所述车用主动防撞雷达的接收功率。

8.根据权利要求1所述的车用主动防撞雷达回波模拟器，其特征在于，所述接收天线和所述发射天线均为微带天线。

9.根据权利要求1所述的车用主动防撞雷达回波模拟器，其特征在于，所述接收天线和所述发射天线均为喇叭天线。

10.根据权利要求1所述的车用主动防撞雷达回波模拟器，其特征在于，所述接收天线、毫米波下变频组件、毫米波上变频组件和发射天线均为对24GHz雷达信号进行处理所需的部件，或者，均为对60GHz雷达信号进行处理所需的部件，或者，均为对77GHz雷达信号进行处理所需的部件。