CN106338718A - 用于测试用于对障碍物测定间距和速度的距离雷达仪的试验台 - Google Patents

用于测试用于对障碍物测定间距和速度的距离雷达仪的试验台 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于测试用于对障碍物测定间距和速度的距离雷达仪的试验台，该试验台包括雷达仿真装置，该雷达仿真装置包括至少一个雷达天线和具有环境模型的计算单元，环境模型包括至少一个具有相对位置和速度的障碍物的数据，雷达仿真装置在接收来自距离雷达仪的扫描雷达信号之后基于由环境模型预先设定的相对位置和速度至少部分朝向所述距离雷达仪发出适合的反射雷达信号，从而距离雷达仪探测具有预先设定的相对位置和速度的障碍物，其中，所述雷达仿真装置在距离雷达仪之前在如下的角度范围上延伸，从而在该角度范围中能以彼此可区分的角度模拟具有相对位置和速度的障碍物，雷达仿真装置包括多个在所述角度范围上分布的位置固定的雷达天线。

Description

用于测试用于对障碍物测定间距和速度的距离雷达仪的试 验台
技术领域
本发明涉及一种用于测试用于对障碍物测定间距和速度的距离雷达仪的试验台，该试验台包括雷达仿真装置，所述雷达仿真装置具有至少一个雷达天线和具有环境模型的计算单元，其中该环境模型包括至少一个具有相对于距离雷达仪的相对位置和速度的障碍物的数据，其中，在接收来自距离雷达仪的扫描雷达信号之后，雷达仿真装置基于由环境模型预先设定的相对位置和速度至少部分朝向距离雷达仪发出合适的反射雷达信号，从而所述距离雷达仪探测具有预先设定的相对位置和速度的障碍物，并且所述雷达仿真装置包括多个在所述角度范围上分布的位置固定的雷达天线。
背景技术
根据权利要求1的前序部分的试验台通常用于在实验室中在真实的物理条件下对机动车中的各个部件和机动车的控制装置进行测试。为此，对于要测试的部件所需的数据和测量值通过车辆剩余部分的适合的模型及其周围环境(此处为环境模型)进行计算并且借助适合的方法转换成真实的物理参量。
环境模型与本发明相关地理解为周围环境的模型，与要测试的部件相联接的车辆模型在该周围环境内运动并且与其相互作用。环境模型例如是具有虚拟的测试路段的街道系统的三维投影，并且此外还包括其它可运动的交通参与者(车辆、行人)和不可运动的物体如护栏以及其它障碍物。然而，环境模型在其最简单的形式中可包括唯一的车辆并且定义其相对速度和位置。
在本发明中，距离雷达仪理解为具有至少一个用于发送和接收雷达信号的雷达天线的、用于安装到机动车中的电子控制仪器。这种距离雷达仪例如为紧急制动辅助(AEB自动紧急制动)、距离调节辅助(ACC自适应巡航控制)和车道变换辅助(LCS车道变换支持)从车辆周围环境获得测量数据。这些与安全性相关的自动调节系统需要关于在车辆周围环境中的靠近的障碍物、例如交通参与者或位置固定的物体的位置和速度的实时信息，以便及时介入到车辆引导中并且避免碰撞。
典型的距离雷达仪包括一个或多个雷达天线、用于测量和评估探测到的雷达信号的逻辑器和至车辆的其他控制仪器的接口。雷达仪器沿其周围环境的确定的方向发出在无线电频率范围中的适合的电磁波(此处为扫描雷达信号)，并等待反射的回声信号(此处为反射雷达信号)。这种雷达波的产生广为人知，其中所使用的方法为频率调制的连续波雷达和基于脉冲压缩的方法。重要的仅仅是如下的理解，即，在障碍物处反射的雷达信号通过评估脉冲传播时间和频率偏移(多普勒效应)允许推断出相对于接收器的相对位置和速度。扫描雷达仪器以角度步长扫描其周围环境，并且因此获取关于周围的障碍物的位置和速度的空间分辨的信息。距离雷达仪可安装在车辆外部边界上、例如安装在冷却器盖中，但也可考虑安装在车辆边界内部、例如在挡风玻璃的上部中。
雷达仿真装置在此理解为具有至少一个雷达天线的仪器，该雷达天线接收距离雷达仪的扫描雷达信号并且因此基于预先设定的相对的位置和速度数据产生反射雷达信号，该反射雷达信号由距离雷达仪接收并且距离雷达仪可识别具有预先设定的相对的位置和速度数据的障碍物。从现有技术中已知这种装置并且例如在罗德与施瓦茨(Rohde&Schwarz)ARTS9510的产品手册中对其进行说明(可在以下链接下找到：https://www.rohde-schwarz.com/en/product/arts9510-productstartpag e_63493-114114.html，2015所检索)。在此说明单个雷达天线(也通过分开的发射天线和接收天线来实现)和仿真电子器件，利用其能实现对具有预先设定的相对的位置和速度数据的单个障碍物的仿真。
在使用现有技术中已知的雷达仿真装置的情况下，这种雷达仿真装置和试验台不适用于接近现实地呈现周围环境情况。
发明内容
本发明的任务在于，如此改进开头说明的试验台，使得能接近现实地模拟周围环境情况。
本发明现在基于如下认识，即，在测试距离雷达仪时在具有三维的环境模型的复杂的测试场景中需要探测三维的、延伸的物体，以便可对要测试的距离雷达仪的功能性做出真实的评价。
之前提出的任务通过具有权利要求1的特征部分的特征的试验台来实现。本发明的有利的构造方案是从属权利要求的技术方案。
根据本发明的技术方案提出了一种用于测试用于对障碍物测定间距和速度的距离雷达仪的试验台，所述试验台包括雷达仿真装置，所述雷达仿真装置包括至少一个雷达天线和具有环境模型的计算单元，其中，环境模型包括至少一个具有相对于距离雷达仪的相对位置和速度的障碍物的数据，其中，雷达仿真装置在接收来自距离雷达仪的扫描雷达信号之后基于由环境模型预先设定的相对位置和速度至少部分朝向所述距离雷达仪发出适合的反射雷达信号，从而所述距离雷达仪探测具有预先设定的相对位置和速度的障碍物。
根据本发明的试验台的特征在于，所述雷达仿真装置在所述距离雷达仪之前在如下的角度范围上延伸，从而在该角度范围中能以彼此可区分的角度模拟具有相对位置和速度的障碍物，并且通过所述雷达仿真装置包括多个位置固定的雷达天线，所述雷达天线分布在所述角度范围上。
在一种进一步扩展方案中，所述试验台这样构造成，通过雷达仿真装置的发出反射雷达信号的雷达天线的方位角位置确定所模拟的障碍物的方位角位置，并且通过雷达仿真装置的发出反射雷达信号的雷达天线的竖直位置确定所模拟的障碍物的位置的竖直分量。如果要模拟的物体运动，则因此更换负责发出反射雷达信号的雷达天线。虽然相应的进行接收的雷达天线也可以发出相应的反射雷达信号，但是在一定范围内能够独立地选择负责接收扫描雷达信号的雷达天线的位置，只要距离雷达仪支持所述扫描雷达信号。该试验台布置结构适合于不横向偏转距离雷达信号的距离雷达仪。在接收反射雷达信号时，所述距离雷达仪沿接收反射雷达信号的方向探测障碍物。仅必须确保，所述扫描雷达信号对于负责接收扫描雷达信号的雷达天线来说是能探测的，于是该雷达天线的精确位置是不重要的。
在一种进一步扩展方案中，所述试验台这样构造成，使得通过雷达仿真装置的进行探测的雷达天线的方位角位置确定所模拟的障碍物的位置的方位角分量，并且通过雷达仿真装置的进行探测的雷达天线的竖直位置确定所模拟的障碍物的位置的竖直分量。如果要模拟的物体沿方位角的方向运动，则因此变换负责接收反射雷达信号的扫描信号的雷达天线。虽然所述相应的进行接收的雷达天线也可以发出相应的反射雷达信号，但是能够在一定范围内独立地选择负责发出反射雷达信号的雷达天线的位置，只要距离雷达仪支持所述反射雷达信号。该试验台布置结构适合于对扫描雷达信号进行横向偏转的并且在随后接收反射雷达信号时沿发出了扫描雷达信号的方向探测障碍物的距离雷达仪。仅必须确保，所述距离雷达仪能够接收反射雷达信号，于是发出反射雷达信号的雷达天线的精确位置是不重要的。
在另一实施形式中，所述具有多个雷达天线的试验台以相互间按照预先设定的角度分辨率的角距来装备。高的角度分辨率能实现利用试验台也模拟复杂的通过环境模型预先设定的情况。因此所模拟的障碍物例如具有特征反射图案，所述距离雷达仪借助于所述反射图案相互区分不同的交通参与者、例如轿车和行人。
在一种进一步扩展方案中，所述试验台这样构造，使得雷达天线布置在直线地延伸的轮廓上。直线的轮廓例如是如下轨道，所述雷达天线并排地设置在所述轨道上。另一个示例是平坦的面，所述平坦的面以二维分布装备雷达天线并且因此覆盖二维的角度范围。
在另一实施形式中，所述试验台这样构造，使得雷达天线布置在具有朝向距离雷达仪的开口的凹状轮廓上。对于所述布置结构例如可以规定，所述雷达天线布置在弯曲的轨道上。另一个示例是将多个雷达天线安置在空心椭圆体、例如部分球体的内轮廓上，其中，开口指向要测试的距离雷达仪。
在一种进一步扩展方案中，所述试验台这样构造，使得第一雷达天线接收扫描信号并且接下来第二雷达天线发射反射雷达信号，其中，第二天线不必需地具有与第一雷达天线相同的位置。按照所述使用的距离雷达仪的类型，在试验台上定位用于接收扫描雷达信号的和发射反射雷达信号的雷达天线。在不使用扫描雷达信号的横向偏移的重要的一组距离雷达仪中，不重要的是，接收扫描雷达信号的雷达天线定位在何处。进行反射的障碍物的已知位置良好地近似相当于进行接收的反射雷达信号的入射角的位置。在其它类型的使用扫描雷达信号的偏移的距离雷达仪中，发出反射雷达信号的雷达天线不必需地处于接收扫描雷达信号的相同位置上。进行反射的障碍物的已知的位置良好近似地相当于射出的扫描雷达信号的角度的位置。
在一种备选的实施形式中，所述试验台这样构造，使得环境模型包括关于障碍物的材料性质的数据，并且由雷达仿真装置朝向距离雷达仪发出的反射雷达信号这样具有如下性质，使得雷达仿真装置探测被模拟的障碍物的材料性质。这基于如下知识，即，在具有不同的材料性质的、例如金属的表面或者木质的表面的材料处以不同的信号衰减来反射雷达信号。这一点被运用于该备选的实施形式中，在该备选的实施形式中，给已知的材料配置典型的特征衰减值并且对于距离雷达仪来说已知。然后，雷达仿真装置产生适合的反射雷达信号，该反射雷达信号具有与要模拟的材料匹配的特征衰减。于是，距离雷达仪能够从测量到的衰减中推断出材料性质。
在用于测试用于对障碍物测定间距和速度的距离雷达仪的试验台的另一变型方案中，所述雷达仿真装置与所述距离雷达仪这样连接成一个闭合的调节回路，使得能够实时模拟障碍物，这种模拟结构也称作硬件在环仿真。
在用于测试用于对障碍物测定间距和速度的距离雷达仪的试验台的另一备选的构造方案中，所述雷达仿真装置这样设计，使得扫描雷达信号在由雷达天线探测到之前首先经过至少一个用于反射雷达波的转向镜。备选地或附加地，所述反射雷达信号在由距离雷达仪探测到之前首先经过至少一个用于反射雷达波的转向镜。在此，也可想到多个位置固定或可运动地安置的镜子的布置结构，所述镜子这样安装，使得可减少雷达仿真装置中的雷达天线的数量。
附图说明
接下来参考附图更详细阐述本发明。在此，以相同的附图标记标注相同类型的部分。所示出的实施形式是强烈示意性的，即，距离和横向延伸及竖直延伸尺寸并不按照比例尺并且彼此间也不具有可推导出的几何关系，除非另有说明。图中：
图1示出了根据本发明的用于测试用于对障碍物测定间距和速度的距离雷达仪的试验台在第一实施形式中的示意性的视图，
图2示出了根据本发明的试验台在一种实施形式中的示意性的视图，所述试验台具有在侧视图中不同高度上的雷达天线，
图3示出了根据本发明的试验台在一种实施形式中的示意性的视图，所述试验台具有位置固定的雷达天线的布置结构，
图4示出了根据本发明的试验台在一种实施形式中的示意性的视图连同模拟超车动作的示例性的图示，所述试验台具有位置固定的雷达天线的布置结构，
图5示出了根据本发明的试验台在一种实施形式中的示意性的图示，所述试验台具有在一个平坦的面上位置固定的雷达天线的布置结构，
图6示出了根据本发明的试验台在一种实施形式中的示意性的图示，所述试验台具有在空心椭圆体中位置固定的雷达天线的布置结构。
具体实施方式
下文的说明用于解释本发明的示例性的构造方案，然而除此之外并不具有限制性的特征。
图1示出用于测试用于对障碍物测定间距和速度的距离雷达仪2的试验台1的示意性的图示。示出雷达仿真装置3，其包括至少一个雷达天线4和一个具有环境模型6的计算单元5。环境模型6由结构化的街道表示，不过除了街道环境之外还可包含运动的交通参与者诸如车辆和不运动的障碍物。环境模型6预先设定用于障碍物相对于距离雷达仪2的相对位置和速度的数据(x,v)。在接收来自距离雷达仪2的扫描雷达信号7之后，雷达仿真装置3基于数据(x，v)至少部分朝向距离雷达仪2发出适合的反射雷达信号8。然后，该距离雷达仪探测具有预先设定的相对位置和速度的障碍物。雷达仿真装置3在距离雷达仪2前在角度范围9上这样延伸，使得也能以彼此可区分的角度模拟在该角度范围9中的多个具有相对位置和速度的障碍物，或者也能模拟具有横向运动的障碍物。
图2中示出了用于测试用于对障碍物测定间距和速度的距离雷达仪2的试验台1的侧视图。在该实施形式中，雷达天线位于定位系统10(此处仅由方框表示)上，其中，所述雷达天线4中的每一个在不同的高度上被引导以防相互遮挡。
用于测试用于对障碍物测定间距和速度的距离雷达仪2的试验台1的另一实施形式在图3中示出。在该实施形式中设有多个位置固定的雷达天线4的布置结构。该布置结构覆盖根据本发明的角度范围9。在该示例性的布置结构中规定，位置固定的雷达天线4总是构成布置在如下角度区段中的要模拟的障碍物，要模拟的车辆相对于距离雷达仪2处于所述角度区段中。
图4示出了用于测试用于对障碍物测定间距和速度的距离雷达仪2的试验台1的示例性的图示连同要模拟的以三个参与车辆T1、T2和T3的超车动作的图示，所述车辆都位于要测试的距离雷达仪2前。所模拟的车辆的相对位置和速度的计算由雷达仿真装置3执行。结果示意性地表示在雷达天线4的布置结构之上。示出的根据本发明的实施形式在该情况下是位置固定的雷达天线4在朝向距离雷达仪2敞开的凹状的引导轮廓上的布置结构。在该示例中，三个车辆T1，T2和T3中的每一个分别通过各雷达天线4表示，所述雷达天线暂时位于要模拟的车辆的所处的方位角角度φ中。因此，车辆T1(t0)在时刻t0首先通过雷达天线S3表示，在超车动作期间表示车辆的职责转移到天线S2，然后到天线S1并且在超车动作结束后转移到S0。现在，车辆以虚线的图示画出并且以T1(tE)标记。要产生的反射雷达信号在此从一个雷达天线转移到下一个雷达天线(通过点划线箭头表示)。
图5示出用于测试用于对障碍物测定间距和速度的距离雷达仪2的试验台1的另一实施形式。在此，试验台1包括以一个平坦的面的形式的定位系统10。多个雷达天线安置在所述平坦的面上并且能实现对于要测试的距离雷达仪2所模拟的场景的高的空间分辨率，所述场景通过环境模型6在计算单元上预先设定并且通过雷达天线4来呈现。装备有雷达天线4的平坦的面对准要测试的距离雷达仪2并且能实现呈现具有在方位角和竖直方向上的延伸尺寸(角度9)的周围的所模拟的障碍物。
图6示出用于测试用于对障碍物测定间距和速度的距离雷达仪2的试验台1的另一实施形式。在此，所述试验台1包括以空心椭圆体的部分、例如空心的部分球体形式的定位系统10。多个雷达天线4安置在空心椭圆体的内侧上并且能实现呈现对于要测试的距离雷达仪2所模拟的场景的高的空间分辨率，所述场景通过环境模型6在计算单元上预先设定并且通过雷达天线来呈现。椭圆体的开口对准要测试的距离雷达仪2并且能实现呈现具有在方位角和竖直方向上的延伸尺寸(角度9)的周围的所模拟的障碍物。

Claims (10)

1.一种用于测试用于对障碍物测定间距和速度的距离雷达仪(2)的试验台(1)，所述试验台包括雷达仿真装置(3)，所述雷达仿真装置包括至少一个雷达天线(4)和具有环境模型(6)的计算单元(5)，其中，所述环境模型(6)包括至少一个具有相对于所述距离雷达仪的相对位置和速度的障碍物的数据(x，v)，
其中，所述雷达仿真装置(3)在接收来自所述距离雷达仪(2)的扫描雷达信号(7)之后基于由所述环境模型(6)预先设定的相对位置和速度至少部分朝向所述距离雷达仪(2)发出适合的反射雷达信号(8)，从而所述距离雷达仪(2)探测具有所述预先设定的相对位置和速度的障碍物，
其特征在于，
所述雷达仿真装置(3)在所述距离雷达仪(2)之前在如下的角度范围(9)上延伸，从而在该角度范围(9)中能以彼此可区分的角度模拟具有相对位置和速度的障碍物，并且
所述雷达仿真装置(3)包括多个位置固定的雷达天线(4)，所述雷达天线分布在所述角度范围上。
2.根据权利要求1所述的试验台(1)，其特征在于，所模拟的障碍物的位置的方位角分量通过所述雷达仿真装置(3)的进行探测的雷达天线(4)的方位角位置来呈现，并且所模拟的障碍物的位置的竖直分量通过所述雷达仿真装置(3)的进行探测的雷达天线(4)的竖直位置来呈现。
3.根据权利要求1或2所述的试验台(1)，其特征在于，所模拟的障碍物的位置的方位角分量通过所述雷达仿真装置(3)的发射反射雷达信号(8)的雷达天线(4)的方位角位置来呈现，并且所模拟的障碍物的位置的竖直分量通过所述雷达仿真装置(3)的发出反射雷达信号(8)的雷达天线(4)的竖直位置来呈现。
4.根据权利要求2或3所述的试验台(1)，其特征在于，所述雷达天线(4)的数量选择成使得能达到预先设定的角度分辨率。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的试验台(1)，其特征在于，多个所述雷达天线(4)布置在直线地延伸的轮廓上。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的试验台(1)，其特征在于，多个所述雷达天线(4)布置在具有朝向所述距离雷达仪(2)的开口的凹状轮廓(11)上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的试验台(1)，其特征在于，第一雷达天线(4)接收所述扫描信号并且接下来第二雷达天线(4)发射所述反射雷达信号(8)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的试验台(1)，其特征在于，所述环境模型(6)包括关于所述障碍物的材料性质的数据，并且由所述雷达仿真装置(3)朝向所述距离雷达仪(2)发出的反射雷达信号(8)具有如下性质，使得所述雷达仿真装置(3)对被模拟的障碍物的材料性质进行仿真，尤其是通过给要模拟的障碍物的材料性质配置反射雷达信号(8)的预定的特征衰减。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的试验台(1)，其特征在于，所述雷达仿真装置设计成使得所述扫描雷达信号(7)在由雷达天线(4)探测到之前首先经过至少一个用于反射雷达波的转向镜，或者使得所述反射雷达信号(8)在由距离雷达仪(2)探测到之前首先经过至少一个用于反射雷达波的转向镜。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的试验台(1)，其特征在于，所述雷达仿真装置(3)与所述距离雷达仪(2)连接成一个闭合的调节回路，使得能够实时模拟障碍物。
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