CN108627810A - 智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架，底座上有由步进电机驱动的多目标收发天线转台，底座上有集水槽，底座上方固定一个带有暗箱上盖的暗箱，暗箱的箱底板上设置有雷达平台、风扇和弧形通槽，弧形通槽形状与多目标收发天线转台前端运动轨迹相同，多目标收发天线转台的前端可在弧形通孔弧形通槽内运动，多目标收发天线转台前端运动轨迹覆盖雷达平台上的毫米波雷达的扫描范围，风扇设置在毫米波雷达的扫描范围之外，暗箱上盖上设置有楔形细沙容纳器和模拟降雨喷头位于毫米波雷达的扫描范围上方；本发明可模拟两个或以上的虚拟目标对毫米波雷达硬件进行在环测试，并可模拟降雨和风沙环境，结构简单、易于推广。

Description

智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架

技术领域

本发明涉及智能汽车测试领域，特别涉及一种智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架。

背景技术

毫米波雷达可以感知目标的距离、速度、方位，因为其低成本和高可靠性使其在无人驾驶汽车和驾驶辅助领域成为不可或缺的传感器。但是现在对雷达的测试基本上是雷达生产后，雷达生产厂商对雷达的各项细节参数进行OTA测试，保证其性能满足指标，使雷达研制能够更加快速稳定的进行，这种测试并不适用于汽车领域。而在汽车领域，有一些汽车厂对毫米波雷达涉及到的系统进行实车测试，虽然测试的准确度比较高，但是不仅浪费大量的人力、物力、财力，耗时太长，而且具有一定的危险性；当然，目前也有比较多的车用毫米波雷达测试实验台，例如：中国专利CN201320391928，“一种毫米波雷达测试系统”，其采用真实的静态障碍物和动态障碍物，不仅成本高，而且基于真实障碍物的测试难以满足各种不同的测试场景和测试工况，操作复杂；CN201710330502，“一种车载雷达在环实时仿真测试系统及方法”，采用的测试系统只能模拟单一目标，与实车雷达系统检测到的目标差距较大，难以对毫米波雷达进行可靠测试。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的智能汽车毫米波雷达测试设备只能模拟单一目标，不满足实际毫米波雷达检测多个目标的实际工作环境，提出了一种智能汽车毫米波雷达硬件在环测试多目标模拟装置及环境模拟装置。

本发明是通过如下技术方案实现的：

智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架，包括一个矩形的底座，其特征在于，底座上固定有由步进电机驱动转动的多目标收发天线转台，底座上还固定有集水槽和步进电机驱动板，多目标收发天线转台中的步进电机连接到步进电机驱动板上，底座上方通过位于底座四个角的四个立柱固定一个暗箱，暗箱由箱底板和四框组成，暗箱配有一个暗箱上盖，暗箱的箱底板上设置有雷达平台和风扇，暗箱的箱底板上有弧形通槽，弧形通槽形状与多目标收发天线转台前端运动轨迹相同，多目标收发天线转台的前端可在弧形通槽内运动，多目标收发天线转台前端运动轨迹覆盖雷达平台上的毫米波雷达的扫描范围，风扇设置在毫米波雷达的扫描范围之外，暗箱上盖上设置有楔形的用于向暗箱内投撒细沙的楔形细沙容纳器和用于向暗箱内喷水的模拟降雨喷头，模拟降雨喷头通过水泵从集水槽中抽水，楔形细沙容纳器和模拟降雨喷头位于毫米波雷达的扫描范围的上方。

进一步的技术方案包括：

多目标收发天线转台包括多目标收发天线转台外壳、第一横摆运动装置、第二横摆运动装置、第一横摆齿轮副、第二横摆齿轮副、第一步进电机和第二步进电机，第一横摆运动装置由光轴、第一横梁、竖直方向带有滑道的第一竖直梁、第一高度调节滑轨、第一角度调节模块组成，第一竖直梁竖直向上设置在第一横梁的前端，光轴竖直向下设置在第一横梁的后端，第一高度调节滑轨布置在第一竖直梁的滑道中，第一竖直梁上有第二夹紧螺钉将第一高度调节滑轨固定在某一高度处，第一高度调节滑轨的上端与第一角度调节模块铰接，可以调节收发第一天线的角度，第一收发天线通过设置在第一角度调节模块上的第一夹紧螺钉固定在第一角度调节模块的第一方形通孔中，第一高度调节滑轨、第一角度调节模块和第一竖直梁的外表面均粘贴有吸波材料：

第二横摆运动装置由阶梯轴、第二横梁、竖直方向带有滑道的第二竖直梁、第二高度调节滑轨、第二角度调节模块组成，第二竖直梁竖直向上设置在第二横梁的前端，阶梯轴竖直向下设置在第二横梁的后端，第二高度调节滑轨布置在第二竖直梁的滑道中，第二竖直梁上布置第四夹紧螺钉将第二高度调节滑轨固定在某一高度处，第二高度调节滑轨的上端与第二角度调节模块铰接，可以调节第二收发天线的角度，第二收发天线通过设置在第二角度调节模块上的第三夹紧螺钉固定在第二角度调节模块的第五方形通孔中，第二高度调节滑轨、第二角度调节模块和第二竖直梁的外表面均粘贴有吸波材料；

第一横摆运动装置的光轴为空心轴，第二横摆运动装置的阶梯轴为空心轴，光轴的长度长于阶梯轴，光轴下端为光轴的P型单扁输入轴，阶梯轴下端为阶梯轴的P型单扁输入轴，光轴插入阶梯轴的空心孔中，光轴与阶梯轴的空心孔采用间隙配合，光轴下端的光轴的P型单扁输入轴从阶梯轴下端的阶梯轴的P型单扁输入轴穿出后与第一横摆齿轮副的输出齿轮的通孔过盈配合，第一横摆齿轮副的输入齿轮的通孔与第一步进电机的P型单扁输出轴过盈配合，阶梯轴的P型单扁输入轴与第二横摆齿轮副的输出齿轮的通孔过盈配合，第二横摆齿轮副的输入齿轮的通孔与第二步进电机的P型单扁输出轴过盈配合，第一横摆齿轮副的输入齿轮与第一横摆齿轮副的输出齿轮啮合，第二横摆齿轮副的输入齿轮与第二横摆齿轮副的输出齿轮啮合；

第一步进电机、第二步进电机、第一横摆齿轮副和第二横摆齿轮副装在多目标收发天线转台外壳内；

暗箱的箱底板上设置有第一弧形通槽和第二弧形通槽，第一弧形通槽和第二弧形通槽与第一横摆运动装置和第二横摆运动装置的运动中心同心，第一竖直梁和第二竖直梁分别位于第一弧形通槽和第二弧形通槽内，使第一横摆运动装置的第一收发天线和第二横摆运动装置的第二收发天线在运动过程中始终对准毫米波雷达，第一弧形通槽和第二弧形通槽的弧长覆盖毫米波雷达的水平视角，使两个收发天线可以在毫米波雷达探测范围内的任意位置发送虚拟目标信号，第一收发天线和第二收发天线均与外部的虚拟目标信号发生装置连接，第一步进电机的电源信号线、第二步进电机的电源信号线均与步进电机驱动板连接。

第一横梁有容纳第一收发天线电源信号线的第一凹槽，第一收发天线的电源信号线通过第一横梁前端的第二方形通孔进入第一凹槽中，通过光轴上部的第三方形通孔进入光轴的空心孔中，最后由光轴的底部穿出连接到外部的虚拟目标信号发生装置；第一横梁的第一凹槽中设置数个第一排水通孔便于排水，第一横梁后端的光轴上设置第四方形通孔；

第二横梁有容纳第二收发天线电源信号线的第二凹槽，第二收发天线的电源信号线通过第二横梁前端的第六方形通孔进入第二横梁的第二凹槽中，通过阶梯轴上端的第七方形通孔和光轴的第四方形通孔进入光轴的空心孔中，最后由光轴的底部穿出连接到外部的虚拟目标信号发生装置，第二横梁的第二凹槽中设置数个第二排水通孔，便于排水。

第一步进电机的步距角为1.8°，第一步进电机的驱动器选用4细分，第一横摆齿轮副的传动比为2.22，第一横摆运动装置的角度分辨率为0.20°；第二步进电机的步距角为1.8°，第二步进电机的驱动器选用4细分，第二横摆齿轮副的传动比为2.22，第二横摆运动装置的角度分辨率为0.20°。

所述的阶梯轴与多目标收发天线装置外壳之间通过一个第一角接触球轴承和一个第二角接触球轴承径向定位。

底座上留有用于固定第一步进电机的第一步进电机固定底座和用于固定第二步进电机的第二步进电机固定底座，第一步进电机固定底座开有第一布线槽，第二步进电机固定底座开有第二布线槽，因为第二步进电机的位置高于第一布线槽，在第二步进电机固定底座中设有凸台。

所述的模拟降雨喷头的喷嘴对准暗箱内毫米波雷达的扫描范围的上方，模拟降雨喷头的进水口与一个水泵的出水口连接，水泵的进水口伸入到集水槽中，模拟降雨喷头可更换不同规格的喷嘴以模拟小雨、中雨、大雨环境，水泵的进水口处设置有滤网。

所述的楔形细沙容纳器的上方和下方均具有矩形的开口且上方矩形开口的尺寸大于下方矩形通孔的尺寸，楔形细沙容纳器下方的矩形通孔对准毫米波雷达的扫描范围的上方，暗箱上盖上设置有与楔形细沙容纳器下方矩形通孔对应的暗箱上盖通孔，楔形细沙容纳器中且位于矩形通孔上方设置有两个可活动的三角形调整块，通过手动调整两个三角形调整块之间的距离以改变矩形通孔的实际开口的面积，从而改变漏沙的速度，对扬沙灰尘环境的污染等级进行控制。

暗箱的内壁贴附有一层吸波材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.与现有的单目标毫米波雷达硬件在环测试试验台相比，本发明通过两个步进电机分别独立带动两个夹紧收发天线的横摆运动装置摆动，可以模拟两个虚拟目标进行智能汽车毫米波雷达硬件在环测试，并可根据实际需要加装横摆运动装置以模拟多个虚拟目标进行智能汽车毫米波雷达硬件在环测试，更加真实模拟了智能汽车毫米波雷达的实际工作状况。

2.本发明通过模拟降雨喷头、漏沙装置和风扇的协调配合，可以模拟车用毫米波雷达在工作过程中遇到的降雨和风沙天气状况，可以对车用毫米波雷达在不同天气环境下的工作状态进行测试。

3.本发明结构简单、安装方便、成本较低、易于市场化；工作安全可靠，具有较强的可推广性。

附图说明

图1为本发明所述的智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架的结构组成的轴侧投影图；

图2为本发明所述的智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架中的暗箱内部结构剖视图；

图3为本发明所述的智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架中的底座连接布置的结构示意图；

图4为本发明所述的智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架中的多目标收发天线转台的结构示意图；

图5为本发明所述的智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架中的第一横摆运动装置轴侧投影图；

图6为本发明所述的智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架中的第一横摆运动装置第四方形通孔位置示意图；

图7为本所述的智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架中的发明第二横摆运动装置轴侧投影图；

图8为本发明所述的智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架中的多目标收发天线转台传动关系的轴侧投影图；

图9为本发明所述的智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架中的第一横摆运动装置与第二横摆运动装置的装配示意图；

图10为本发明所述的智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架中的多目标收发天线转台零件装配关系剖视图；

图11为本发明所述的智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架中的多目标收发天线转台的外部构造示意图；

图12为本发明所述的智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架中的暗箱的结构与布置方案的轴侧投影图；

图13为本发明所述的智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架中的暗箱上盖结构与布置方案的轴侧投影图；

图14为本发明所述的智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架中的暗箱上盖与暗箱定位关系的轴侧投影图；

图例：1.多目标收发天线转台，2.集水槽，3.底座，4.步进电机驱动板，5.暗箱，6.暗箱上盖，7.模拟降雨喷头，8.楔形细沙容纳器，9.第一横摆运动装置，10.第二横摆运动装置，11.第一横摆齿轮副，12.第二横摆齿轮副，13.第一步进电机，14.第二步进电机，15.第一角接触球轴承，16.套筒，17.第二角接触球轴承，18.轴承端盖，19.多目标收发天线转台外壳，20.光轴，21.第一横梁，22.第一高度调节滑轨，23.第一角度调节模块，24.第一方形通孔，25.第一夹紧螺钉，26.第二夹紧螺钉，27.第一凹槽，28.第二方形通孔，29.第三方形通孔，30.空心孔，31.第一排水通孔，32.第四方形通孔，33.阶梯轴，34.第二横梁，35.第二高度调节滑轨，36.第二角度调节模块，37.第五方形通孔，38.第三夹紧螺钉，39.第四夹紧螺钉，40.第二凹槽，41.第六方形通孔，42.第七方形通孔，43.第二排水通孔，44.光轴的P型单扁输入轴，45.第一横摆齿轮副的输出齿轮，46.第一步进电机的P型单扁输出轴，47.第一横摆齿轮副的输入齿轮，48.阶梯轴的P型单扁输入轴，49.第二横摆齿轮副的输出齿轮，50.第二步进电机的P型单扁输出轴，51.第二横摆齿轮副的输入齿轮，52.轴承螺纹挡圈，54.M4六角螺钉，55.圆形通孔，56.第一步进电机固定底座，57.第二步进电机固定底座，58.第一布线槽，59.第二布线槽，60.凸台，61.M10短头螺栓，62.六角螺母，63.毫米波雷达，64.雷达平台，65.第二弧形通槽，66.第一弧形通槽，67.风扇，68.矩形通孔，69.第三凹槽，70.三角形调整块，71.第一竖直梁，72.第二竖直梁。

具体实施方式

本发明可以实现多目标的模拟，下面以两个目标为例，结合附图对本发明做详细的描述：

参阅图1、图2，本发明所述的一种智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架包括底座3、多目标收发天线转台1、步进电机驱动板4、集水槽2、暗箱5、风扇67、暗箱上盖6、模拟降雨喷头7、楔形细沙容纳器8。多目标收发天线转台1通过螺栓螺母固定在底座3上。集水槽2放置在底板上，位于暗箱5中的弧形通槽的正下方。步进电机驱动板4放置在底座3上，位于多目标收发天线转台1的旁边。暗箱5底边通过底座3四周的四个竖直立柱固定在多目标收发天线转台1上方5mm处。暗箱上盖6放置在暗箱5的上方，暗箱5中有风扇67、毫米波雷达63。暗箱上盖6上面装有模拟降雨喷头7和楔形细沙容纳器8。

参阅图3，所述的底座3为矩形底座，在底座3上留有第一步进电机固定底座56和第二步进电机固定底座57，分别用来固定多目标收发天线转台1中的第一步进电机13和第二步进电机14。第一步进电机固定底座56、第二步进电机固定底座57分别开有第一布线槽58和第二布线槽59，便于步进电机布线。因为第二步进电机14的位置比较高，在第二步进电机固定底座57中设有凸台60。底座3上设有四个直径为11mm的通孔，通过四个M10短头螺栓61和六角螺母62将多目标收发天线转台外壳19固定在底座3上，底座3的底部设有凹槽，容纳固定多目标收发天线转台外壳19的六角螺母62。步进电机驱动板4放置在底座3上，位于多目标收发天线转台1的旁边。第一步进电机13和第二步进电机14分别与步进电机驱动板4连接。集水槽2放置在底座3上，位于暗箱5中的弧形通槽的正下方，用来收集模拟下雨环境时从暗箱5的弧形通槽中漏出来的水，通过水泵可以将长方形集水盒2中的水抽出送至模拟降雨喷头7，使水循环利用，水泵的进水口处设置滤网，防止杂质堵塞模拟降雨喷头7，延长模拟降雨喷头7的使用寿命。

参阅图4、图8，所述的多目标收发天线转台1包括有第一横摆运动装置9、第二横摆运动装置10、第一横摆齿轮副11、第二横摆齿轮副12、第一步进电机13、第二步进电机14、第一角接触球轴承15、第二角接触球轴承17、套筒16、轴承端盖18、多目标收发天线转台外壳19等部分。

参阅图5、图6，所述的第一横摆运动装置9由光轴20、第一横梁21、第一竖直梁71、第一高度调节滑轨22、第一角度调节模块23等部分组成。第一高度调节滑轨22布置在第一横梁21前端的第一竖直梁71的滑道中，第一竖直梁71后端布置第二夹紧螺钉26将第一高度调节滑轨22固定在某一高度处。第一高度调节滑轨22的上端与第一角度调节模块23铰接，并且有较大的阻尼力，可以调节第一收发天线的角度。第一收发天线固定在第一角度调节模块23的第一方形通孔24中，第一角度调节模块23的上方布置第一夹紧螺钉25将第一收发天线夹紧。第一高度调节滑轨22、第一角度调节模块23和第一竖直梁71的外表面均粘贴有吸波材料，防止雷达探测到第一高度调节滑轨22、第一角度调节模块23和第一竖直梁71，对试验结果产生影响。第一横梁21有容纳第一收发天线电源信号线的第一凹槽27。光轴20为空心轴，用于容纳第一收发天线的电源信号线。第一收发天线的电源信号线通过第一横梁21端部的第二方形通孔28进入第一横梁21的第一凹槽27中，通过光轴20上部的第三方形通孔29进入光轴的空心孔30中，最后由光轴20的底部穿出，穿过多目标收发天线转台外壳19连接到外部的虚拟目标信号发生装置。第一横梁21的第一凹槽27中设置数个第一排水通孔31，便于排水。第一横梁21下部的光轴20上设置第四方形通孔32，第二横摆装置10收发天线的电源信号线通过第四方形通孔32进入光轴的空心孔30中。

参阅图7，所述的第二横摆装置10由阶梯轴33、第二横梁34、第二竖直梁72、第二高度调节滑轨35、第二角度调节模块36等部分组成。第二高度调节滑轨35布置在第二横梁34前部的第二竖直梁72的滑道中，第二竖直梁72端部布置第四夹紧螺钉39将第二高度调节滑轨35固定在某一高度处。第二高度调节滑轨35的末端与第二角度调节模块36铰接，并且有较大的阻尼力，可以调节收发天线的角度。第二收发天线固定在第二角度调节模块36的第五方形通孔37中，第二角度调节模块36的上方布置第三夹紧螺钉38将第二收发天线夹紧。第二高度调节滑轨35、第二角度调节模块36和第二竖直梁72的外表面均粘贴有吸波材料，防止雷达探测到第二高度调节滑轨35、第二角度调节模块36和第二竖直梁72，对试验结果产生影响。第二横梁34有容纳第二收发天线电源信号线的第二凹槽40。第二收发天线的电源信号线通过第二横梁34端部的第六方形通孔41进入第二横梁34的第二凹槽40中，通过阶梯轴端部的第七方形通孔42和光轴20的第四方形通孔32进入光轴20的空心孔30中，最后从光轴20的底部穿出，穿过多目标收发天线转台外壳19连接到外部的虚拟目标信号发生装置。第二横梁34的第二凹槽40中设置数个第二排水通孔43，便于排水。

参阅图8、图9，第一横摆运动装置9的光轴20为空心轴，第二横摆运动装置10的阶梯轴33为空心轴，光轴20的长度长于阶梯轴33，光轴20下端为光轴的P型单扁输入轴44，阶梯轴33下端为阶梯轴的P型单扁输入轴48，光轴20插入阶梯轴33的空心孔中，光轴20与阶梯轴33的空心孔采用间隙配合，光轴20下端的光轴的P型单扁输入轴44从阶梯轴33下端的阶梯轴的P型单扁输入轴48穿出，光轴20与阶梯轴33的空心孔采用间隙配合，添加润滑脂降低光轴20与阶梯轴33之间的摩擦力。光轴的P型单扁输入轴44从阶梯轴的P型单扁输入轴48穿出后与第一横摆齿轮副的输出齿轮45的通孔过盈配合。第一横摆齿轮副的输入齿轮47的通孔与第一步进电机的P型单扁输出轴46过盈配合。第一步进电机13的步距角为1.8°，步进电机驱动器选用4细分，第一横摆齿轮副11的传动比为2.22，所以，第一横摆运动装置9的角度分辨率为0.20°，足够满足实验要求。阶梯轴的P型单扁输入轴48与第二横摆齿轮副的输出齿轮49的通孔过盈配合。第二横摆齿轮副的输入齿轮51的通孔与第二步进电机14的P型单扁输出轴50过盈配合。第一横摆齿轮副的输入齿轮47与第一横摆齿轮副的输出齿轮45啮合，第二横摆齿轮副的输入齿轮51与第二横摆齿轮副的输出齿轮49啮合。第二步进电机14的步距角为1.8°，步进电机驱动器选用4细分，第二横摆齿轮副12的传动比为2.22，所以，第二横摆运动装置10的角度分辨率为0.20°，足够满足实验要求。

参阅图10，所述的阶梯轴33与多目标收发天线装置外壳19之间通过一个第一角接触球轴承15和一个第二角接触球轴承17径向定位，但是阶梯轴33由于上端被第二横梁34挡住，无法从上端套入第二角接触球轴承17，设计了一种特殊的阶梯轴结构。此结构首先套入轴承端盖18，然后套入第二角接触球轴承17，直到第二角接触球轴承17靠在轴肩处，然后套入套筒16，再套入第一角接触球轴承15，最后旋入轴承螺纹挡圈52，使第二角接触球轴承17的内圈、套筒16、第一角接触球轴承15的内圈、轴承螺纹挡圈52之间没有间隙，最后将轴承端盖18连同阶梯轴33和第二角接触球轴承17、套筒16、第一角接触球轴承15、轴承螺纹挡圈52一起固定在多目标收发天线转台外壳19上。第二角接触球轴承17和第一角接触球轴承15选用B7002C角接触球轴承。第一角接触球轴承15的外圈通过多目标收发天线转台外壳19的凸肩定位，第二角接触球轴承17的外圈通过轴承盖18定位，通过调节轴承盖18与多目标收发天线转台外壳19之间的调整垫片组的厚度，可以对轴承间隙进行调整，保证轴承能够正常转动。

参阅图11，所述多目标收发天线转台外壳19由两部分中空的圆柱形组成，上部分固定轴承，下部分容纳第一横摆齿轮副11、第二横摆齿轮副12、第一步进电机13和第二步进电机14。轴承端盖18通过四个M4六角螺钉54与多目标收发天线转台外壳19连接。多目标收发天线转台外壳19的侧壁钻有圆形通孔55，第一收发天线的电源信号线、第二收发天线的电源信号线、第一步进电机13的电源信号线、第二步进电机14的电源信号线从圆形通孔55中穿出。

参阅图12，所述的暗箱5为上方开口下方封闭的箱型结构。包括雷达平台64、第一弧形通槽66、第二弧形通槽65和风扇67。暗箱5内壁贴附有一层吸波材料，吸收毫米波雷达产生的毫米波。毫米波雷达63放置在雷达平台64上，并与第一横摆运动装置9和第二横摆运动装置10的运动中心同轴，使第一横摆运动装置9的第一收发天线和第二横摆运动装置10的第二收发天线在运动过程中始终对准毫米波雷达63。第一弧形通槽66和第二弧形通槽65的圆心与第一横摆运动装置9和第二横摆运动装置10的运动中心同轴，并且第一弧形通槽66和第二弧形通槽65的宽度超过第一横摆运动装置9的第一竖直梁71的宽度和第二横摆运动装置10的第二竖直梁72的宽度，使多目标收发天线转台1在运动过程中不会与暗箱5产生干涉。第一弧形通槽66和第二弧形通槽65的弧长覆盖车载毫米波雷达的水平视角，使收发天线可以在毫米波雷达63探测范围内的任意位置发送虚拟目标信号，模拟虚拟目标的方位角变化。暗箱5中风扇67放置在毫米波雷达63水平视角以外的地方，防止毫米波雷达63探测到风扇67，对实验结果产生影响。风扇67的后方留有风道，便于气流在暗箱内循环。风扇67的上方暗箱5内收，在风扇67的上方形成遮挡，降低风扇67被模拟降雨喷头7淋湿和被风沙侵入的可能性，提高风扇67的使用寿命，但是这一结构并不能避免风扇完全不会被雨淋湿和完全不会被风沙侵入，所以，风扇67要有足够的防水防尘能力。为了使模拟降雨喷头7喷出来的水自然下落形成雨滴，暗箱5设计的高度尺寸比较大。

参阅图13、图14，所述的暗箱上盖6包括一个楔形细沙容纳器8和模拟降雨喷头7。楔形细沙容纳器8中有两个三角形调整块70，通过手动调整两个三角形调整块70之间的距离以改变下方矩形通孔68的实际开口的面积，改变漏沙的速度，对扬沙灰尘环境的污染等级进行控制。楔形细沙容纳器8的两个三角形调整块70之间放入合适的细沙，通过楔形细沙容纳器8中间的下方矩形通孔68漏入暗箱5中，被风扇67吹散，形成扬沙灰尘环境，对车用毫米波雷达在扬沙灰尘环境中的工作状况进行测试。模拟降雨喷头7用来模拟降雨环境，通过水泵从集水槽2中抽取水，加压到某一压力后送入模拟降雨喷头7，模拟降雨喷头7将水喷出，在重力的作用下形成模拟雨滴，调节风扇67的风力大小，使模拟雨滴更接近真实环境中的降雨场景。所述的模拟降雨喷头7可以更换并使用三种不同的喷嘴，在额定水压下分别模拟小雨、中雨、大雨环境，可以通过调整水压来模拟其它降雨环境，模拟降雨喷头7也可以替换为其它模拟降雨装置。同时，也可以选用一种合适的降雪装置模拟降雪环境，测试车用毫米波雷达在降雪环境中的工作状况。暗箱上盖6底部有第三凹槽69，可以与暗箱5进行定位，防止暗箱上盖6与暗箱5发生错位。

所述的第一步进电机13和第二步进电机14的电源信号线与步进电机驱动板4相连，步进电机驱动板4与上位机和电源相连，上位机对步进电机进行控制。所述的收发天线连接至虚拟目标信号发生装置，虚拟目标发生装置为美国National Instruments(NI)公司发明制造，分为收发变频器和数据处理器两部分，工作原理为收发天线接收到雷达信号，送入收发变频器降频，将降频后的信号送入数据处理器进行数据分析，根据毫米波的飞行时间和多普勒频移生成虚拟目标信号，此虚拟目标包含距离和相对速度信息，将虚拟目标信号送入收发变频器升频到毫米波雷达的77GHz基频后由收发天线发送回毫米波雷达。虚拟目标的相位角信息由收发天线在毫米波雷达坐标系中的相位角决定。

本发明的工作原理：

将第一收发天线放入第一角度调节模块23的第一方形通孔24中，拧紧第一夹紧螺钉25将收发天线夹紧，手动调节第一高度调节滑轨22的高度，调节完毕后通过拧紧第二夹紧螺钉26将第一高度调节滑轨22固定在某一高度处，再手动调节阻尼力比较大的第一角度调节模块23，使收发天线与毫米波雷达对正。收发天线的电源信号线通过第一横梁21端部的第二方形通孔28进入第一横梁21的第一凹槽27中，通过光轴20上部的第三方形通孔29进入光轴的空心孔30中，最后由光轴20的底部穿出，通过多目标收发天线转台外壳19连接到虚拟目标信号发生装置。将第二收发天线放入第二角度调节模块36的第五方形通孔37中，拧紧第三夹紧螺钉38将收发天线夹紧。手动调节第二高度调节滑轨35的高度，调节完毕后通过第四夹紧螺钉39将第二高度调节滑轨35固定在某一高度处，再手动调节阻尼力比较大的第二角度调节模块36，使收发天线与毫米波雷达对正。收发天线的电源信号线通过第二横梁34端部的第六方形通孔41进入第二横梁34的第二凹槽40中，通过阶梯轴端部的第七方形通孔42和光轴20的第四方形通孔32进入光轴20的空心孔30中，最后由光轴的底部穿出，通过多目标收发天线转台外壳19连接到虚拟目标信号发生装置。多目标收发天线转台1的布置完成。上位机对第一步进电机13和第二步进电机14进行单独控制。第一步进电机13的旋转运动经过第一横摆齿轮副11的减速后转变成第一横摆运动装置9的摆动，模拟虚拟目标的相位角信息；第二步进电机14的旋转运动经过第二横摆齿轮副12的减速后转变成第二横摆运动装置10的摆动，模拟虚拟目标的相位角信息。因为两个收发天线的电源信号线都从光轴20的空心孔30中穿过，所以收发天线在运动过程中电源信号线不会相互缠绕、相互干涉。当模拟扬沙灰尘天气时，手动调整楔形细沙容纳器8中两个三角形调整块70之间的距离，改变矩形通孔68的有效面积，相当于改变向暗箱5中的漏沙速度，对应某一扬沙灰尘环境的污染等级，往楔形细沙容纳器8的两个三角形调整块70之间放入合适的细沙，通过楔形细沙容纳器8中间的矩形通孔68漏入暗箱5中，被风扇67吹散，形成扬沙灰尘环境，测试车用毫米波雷达在扬沙灰尘环境中的工作状况。当模拟降雨天气时，在长方形集水槽2中放入清水，水泵从集水槽2中抽水，加压到一定压力后送入模拟降雨喷头7，模拟降雨喷头向暗箱中喷出模拟雨滴，风扇67模拟实际降雨天气的风力等级，测试车用毫米波雷达在降雨天气下的工作状况。暗箱5底板上的雨水通过第一弧形通槽66和第二弧形通槽65流回集水槽2中，可以使水循环利用。

Claims (9)

1.智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架，包括一个矩形的底座(3)，其特征在于，底座(3)上固定有由步进电机驱动转动的多目标收发天线转台(1)，底座(3)上还固定有集水槽(2)和步进电机驱动板(4)，多目标收发天线转台(1)中的步进电机连接到步进电机驱动板(4)上，底座(3)上方通过位于底座(3)四个角的四个立柱固定一个暗箱(5)，暗箱(5)由箱底板和四框组成，暗箱(5)配有一个暗箱上盖(6)，暗箱(5)的箱底板上设置有雷达平台(64)和风扇(67)，暗箱(5)的箱底板上有弧形通槽，弧形通槽形状与多目标收发天线转台(1)前端运动轨迹相同，多目标收发天线转台(1)的前端可在弧形通槽内运动，多目标收发天线转台(1)前端运动轨迹覆盖雷达平台(64)上的毫米波雷达(63)的扫描范围，风扇(67)设置在毫米波雷达(63)的扫描范围之外，暗箱上盖(6)上设置有楔形的用于向暗箱(5)内投撒细沙的楔形细沙容纳器(8)和用于向暗箱(5)内喷水的模拟降雨喷头(7)，模拟降雨喷头(7)通过水泵从集水槽(2)中抽水，楔形细沙容纳器(8)和模拟降雨喷头(7)位于毫米波雷达(63)的扫描范围的上方。

2.根据权利要求1所述的智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架，其特征在于，多目标收发天线转台(1)包括多目标收发天线转台外壳(19)、第一横摆运动装置(9)、第二横摆运动装置(10)、第一横摆齿轮副(11)、第二横摆齿轮副(12)、第一步进电机(13)和第二步进电机(14)，第一横摆运动装置(9)由光轴(20)、第一横梁(21)、竖直方向带有滑道的第一竖直梁(71)、第一高度调节滑轨(22)、第一角度调节模块(23)组成，第一竖直梁(71)竖直向上设置在第一横梁(21)的前端，光轴(20)竖直向下设置在第一横梁(21)的后端，第一高度调节滑轨(22)布置在第一竖直梁(71)的滑道中，第一竖直梁(71)上有第二夹紧螺钉(26)将第一高度调节滑轨(22)固定在某一高度处，第一高度调节滑轨(22)的上端与第一角度调节模块(23)铰接，可以调节收发第一天线的角度，第一收发天线通过设置在第一角度调节模块(23)上的第一夹紧螺钉(25)固定在第一角度调节模块(23)的第一方形通孔(24)中，第一高度调节滑轨(22)、第一角度调节模块(23)和第一竖直梁(71)的外表面均粘贴有吸波材料：

第二横摆运动装置(10)由阶梯轴(33)、第二横梁(34)、竖直方向带有滑道的第二竖直梁(72)、第二高度调节滑轨(35)、第二角度调节模块(36)组成，第二竖直梁(72)竖直向上设置在第二横梁(34)的前端，阶梯轴(33)竖直向下设置在第二横梁(34)的后端，第二高度调节滑轨(35)布置在第二竖直梁(72)的滑道中，第二竖直梁(72)上布置第四夹紧螺钉(39)将第二高度调节滑轨(35)固定在某一高度处，第二高度调节滑轨(35)的上端与第二角度调节模块(36)铰接，可以调节第二收发天线的角度，第二收发天线通过设置在第二角度调节模块(36)上的第三夹紧螺钉(38)固定在第二角度调节模块(36)的第五方形通孔(37)中，第二高度调节滑轨(35)、第二角度调节模块(36)和第二竖直梁(72)的外表面均粘贴有吸波材料；

第一横摆运动装置(9)的光轴(20)为空心轴，第二横摆运动装置(10)的阶梯轴(33)为空心轴，光轴(20)的长度长于阶梯轴(33)，光轴(20)下端为光轴的P型单扁输入轴(44)，阶梯轴(33)下端为阶梯轴的P型单扁输入轴(48)，光轴(20)插入阶梯轴(33)的空心孔中，光轴(20)与阶梯轴(33)的空心孔采用间隙配合，光轴(20)下端的光轴的P型单扁输入轴(44)从阶梯轴(33)下端的阶梯轴的P型单扁输入轴(48)穿出后与第一横摆齿轮副的输出齿轮(45)的通孔过盈配合，第一横摆齿轮副的输入齿轮(47)的通孔与第一步进电机的P型单扁输出轴(46)过盈配合，阶梯轴的P型单扁输入轴(48)与第二横摆齿轮副的输出齿轮(49)的通孔过盈配合，第二横摆齿轮副的输入齿轮(51)的通孔与第二步进电机的P型单扁输出轴(50)过盈配合，第一横摆齿轮副的输入齿轮(47)与第一横摆齿轮副的输出齿轮(45)啮合，第二横摆齿轮副的输入齿轮(51)与第二横摆齿轮副的输出齿轮(49)啮合；

第一步进电机(13)、第二步进电机(14)、第一横摆齿轮副(11)和第二横摆齿轮副(12)装在多目标收发天线转台外壳(19)内；

暗箱(5)的箱底板上设置有第一弧形通槽(66)和第二弧形通槽(65)，第一弧形通槽(66)和第二弧形通槽(65)与第一横摆运动装置(9)和第二横摆运动装置(10)的运动中心同心，第一竖直梁(71)和第二竖直梁(72)分别位于第一弧形通槽(66)和第二弧形通槽(65)内，使第一横摆运动装置(9)的第一收发天线和第二横摆运动装置(10)的第二收发天线在运动过程中始终对准毫米波雷达(63)，第一弧形通槽(66)和第二弧形通槽(65)的弧长覆盖毫米波雷达的水平视角，使两个收发天线可以在毫米波雷达探测范围内的任意位置发送虚拟目标信号，第一收发天线和第二收发天线均与外部的虚拟目标信号发生装置连接，第一步进电机(13)的电源信号线、第二步进电机(14)的电源信号线均与步进电机驱动板(4)连接。

3.根据权利要求2所述的智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架，其特征在于，第一横梁(21)有容纳第一收发天线电源信号线的第一凹槽(27)，第一收发天线的电源信号线通过第一横梁(21)前端的第二方形通孔(28)进入第一凹槽(27)中，通过光轴(20)上部的第三方形通孔(29)进入光轴的空心孔(30)中，最后由光轴(20)的底部穿出连接到外部的虚拟目标信号发生装置；第一横梁(21)的第一凹槽(27)中设置数个第一排水通孔(31)便于排水，第一横梁(21)后端的光轴(20)上设置第四方形通孔(32)；

第二横梁(34)有容纳第二收发天线电源信号线的第二凹槽(40)，第二收发天线的电源信号线通过第二横梁(34)前端的第六方形通孔(41)进入第二横梁(34)的第二凹槽(40)中，通过阶梯轴(33)上端的第七方形通孔(42)和光轴(20)的第四方形通孔(32)进入光轴(20)的空心孔(30)中，最后由光轴(20)的底部穿出连接到外部的虚拟目标信号发生装置，第二横梁(34)的第二凹槽(40)中设置数个第二排水通孔(43)，便于排水。

4.根据权利要求2所述的智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架，其特征在于，第一步进电机(13)的步距角为1.8°，第一步进电机的驱动器选用4细分，第一横摆齿轮副(11)的传动比为2.22，第一横摆运动装置(9)的角度分辨率为0.20°；第二步进电机(14)的步距角为1.8°，第二步进电机的驱动器选用4细分，第二横摆齿轮副(12)的传动比为2.22，第二横摆运动装置(10)的角度分辨率为0.20°。

5.根据权利要求2所述的智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架，其特征在于，所述的阶梯轴(33)与多目标收发天线装置外壳(19)之间通过一个第一角接触球轴承(15)和一个第二角接触球轴承(17)径向定位。

6.根据权利要求2所述的智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架，其特征在于，底座(3)上留有用于固定第一步进电机(13)的第一步进电机固定底座(56)和用于固定第二步进电机(14)的第二步进电机固定底座(57)，第一步进电机固定底座(56)开有第一布线槽(58)，第二步进电机固定底座(57)开有第二布线槽(59)，因为第二步进电机(14)的位置高于第一布线槽(58)，在第二步进电机固定底座(57)中设有凸台(60)。

7.根据权利要求1所述的智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架，其特征在于，所述的模拟降雨喷头(7)的喷嘴对准暗箱(5)内毫米波雷达(63)的扫描范围的上方，模拟降雨喷头(7)的进水口与一个水泵的出水口连接，水泵的进水口伸入到集水槽(2)中，模拟降雨喷头(7)可更换不同规格的喷嘴以模拟小雨、中雨、大雨环境，水泵的进水口处设置有滤网。

8.根据权利要求1所述的智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架，其特征在于，所述的楔形细沙容纳器(8)的上方和下方均具有矩形的开口且上方矩形开口的尺寸大于下方矩形通孔(68)的尺寸，楔形细沙容纳器(8)下方的矩形通孔(68)对准毫米波雷达(63)的扫描范围的上方，暗箱上盖(6)上设置有与楔形细沙容纳器(8)下方矩形通孔(68)对应的暗箱上盖通孔，楔形细沙容纳器(8)中且位于矩形通孔(68)上方设置有两个可活动的三角形调整块(70)，通过手动调整两个三角形调整块(70)之间的距离以改变矩形通孔(68)的实际开口的面积，从而改变漏沙的速度，对扬沙灰尘环境的污染等级进行控制。

9.根据权利要求1所述的智能汽车毫米波雷达硬件在环测试台架，其特征在于，暗箱(5)的内壁贴附有一层吸波材料。