CN109946660A - 一种智能汽车车辆在环毫米波雷达测试台架 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能汽车车辆在环毫米波雷达测试台架，包括有底座、多自由度升降平台、毫米波吸波暗箱、电动滑轨车、收发变频器和PXI数据处理器，其中多自由度升降平台通过滑轨连接在底座上面的支撑架的滑道上，多自由度升降平台能够在支撑架的滑道上进行上下移动，多自由度升降平台由下部的电动推杆带动进行滑动，毫米波吸波暗箱装配在多自由度升降平台的前部，电动滑轨车装配在多自由度升降平台后部的弧形滑道上，收发变频器设在电动滑轨车的顶部，PXI数据处理器装配在底座上，电动推杆、电动滑轨车和收发变频器均与PXI数据处理器相连接。有益效果：体积小、结构简单、成本较低，并且便于移动，具有较强的推广性。
Description
本发明涉及一种雷达测试台架，特别涉及一种智能汽车车辆在环毫米波雷达测试台架。
背景技术
目前，智能汽车测试评价技术是目前的热点问题之一。毫米波雷达作为智能汽车环境感知系统的一部分，能够测量汽车和目标之间的相对距离、相对速度和相位角，一旦出现问题，可能引起严重的交通事故，所以，需要对智能汽车上的毫米波雷达进行严格的测试。目前，成熟的毫米波雷达的测试技术一般是毫米波雷达生产厂商对毫米波雷达进行的OTA(Over the Air)测试，测试毫米波雷达的各项细节参数，保证其满足要求，但是，这种测试技术并不适用于汽车领域。另外，还有一些智能汽车毫米波雷达硬件在环测试平台，这些测试平台都需要将毫米波雷达从智能汽车上拆除，单独安装到测试试验台上进行虚拟测试，操作麻烦，并且所用到的汽车动力学数学模型与实际汽车相比精确度有限，可能引起较大的测试误差。
发明内容
本发明的目的是为了解决毫米波雷达测试技术在汽车领域使用过程中所存在的诸多问题而提供的一种智能汽车车辆在环毫米波雷达测试台架。
本发明提供的智能汽车车辆在环毫米波雷达测试台架包括有底座、多自由度升降平台、毫米波吸波暗箱、电动滑轨车、收发变频器和PXI数据处理器，其中多自由度升降平台通过滑轨连接在底座上面的支撑架的滑道上，多自由度升降平台能够在支撑架的滑道上进行上下移动，多自由度升降平台由下部的电动推杆带动进行滑动，电动推杆的底部铰接在底座上，多自由度升降平台由电动推杆驱使沿支撑架的滑道进行上下移动，毫米波吸波暗箱装配在多自由度升降平台的前部，电动滑轨车装配在多自由度升降平台后部的弧形滑道上，电动滑轨车能够沿弧形滑道进行滑动，收发变频器设在电动滑轨车的顶部，PXI数据处理器装配在底座上，电动推杆、电动滑轨车和收发变频器均与PXI数据处理器相连接，PXI数据处理器控制电动推杆、电动滑轨车和收发变频器的工作。
底座的底部设置有多功能万向轮和固定地脚，到达规定地点后旋转多功能万向轮，通过固定地脚就能够对底座进行可靠的固定。
支撑架由两个竖板组成，两个竖板对称固定在底座上，两个竖板的对称面设有滑道，滑道上设有滑轨，多自由度升降平台的前部连接在滑轨上，滑轨能够带动多自由度升降平台沿滑道进行上下滑动，多自由度升降平台的前部上方设有枢接轴，多自由度升降平台的前部下方设有凸台，枢接轴枢接在滑轨上的枢接口内，枢接轴轴心与收发变频器上的收发天线高度相同，凸台在滑轨下部的凹槽内滑动配合，多自由度升降平台的后部装配有两道弧形滑道，弧形滑道的圆心与被测毫米波雷达的中心点重合，电动滑轨车安设在弧形滑道内并能够沿弧形滑道进行滑动，多自由度升降平台的后部靠近第一条弧形滑道的位置处设有两个限位槽用于毫米波吸波暗箱后部隔板的限位，电动推杆设有三个，其中两个电动推杆分别铰接在两个竖板上的滑轨下部，另一个电动推杆铰接在多自由度升降平台的后部，两个滑轨下端的电动推杆能够驱使滑轨带动多自由度升降平台沿滑道进行上下滑动，每个电动推杆上均装配有位移传感器，位移传感器和电动推杆均与PXI数据处理器相连接，位移传感器能够实时向PXI数据处理器传输电动推杆的位移数据，PXI数据处理器通过位移传感器传输的数据控制电动推杆的工作。
毫米波吸波暗箱的前部敞口的侧面设有两个弧形挡板，弧形挡板枢接在支撑板上，弧形挡板能够进行转动，毫米波吸波暗箱的前部敞口的上下分别设有上挡板和下挡板，上挡板通过连杆连接在毫米波吸波暗箱的顶部，连杆上装配有弹簧带动上挡板进行伸缩，下挡板通过连杆连接在毫米波吸波暗箱的底部，连杆上也装配有弹簧带动下挡板进行伸缩，毫米波吸波暗箱的侧面装配有垂直度测量仪，垂直度测量仪与PXI数据处理器内的PXI-6259板卡的I/O接口相连接，能够测量多自由度升降平台在滑轨上转动的角度，作为多自由度升降平台后部的电动推杆的闭环反馈，能够控制多自由度升降平台后部的电动推杆的运动行程，毫米波吸波暗箱的后部设有弧形隔板，弧形隔板与弧形滑道同心，弧形隔板卡接在多自由度升降平台后部的限位槽内，弧形隔板上开设有通孔，收发变频器上装配的收发天线由通孔穿过。
收发变频器由美国National.Instruments(NI)公司生产制造，型号为mm-3608，收发变频器与PXI数据处理器相连接，收发变频器上集成有收发天线，收发天线能够接收到被测车辆毫米波雷达发出的毫米波信号，收发天线能够将PXI数据处理器模拟出来的虚拟目标信号发送回被测车辆的毫米波雷达；收发变频器将收发天线接收到的毫米波信号降频到PXI数据处理器能够处理的频率，收发变频器将PXI数据处理器模拟出来的虚拟目标信号升频到毫米波雷达的工作频率，通过收发天线发送回被测车辆的毫米波雷达。
PXI数据处理器为美国NI公司生产制造，PXI数据处理器由PXI机箱和PXI板卡模块组成，PXI板卡模块通过PXI机箱内部的PXI总线进行数据通信，PXI机箱选用的型号为PXIe-1085，PXI板卡模块是由PXIe-8880数据处理器、PXIe-5840矢量信号收发仪、NI-5692可变延时装置、PXI-6259多功能I/O模块、PXI-8513CAN接口模块组成，其中PXIe-5840板卡与NI-5692板卡按照毫米波雷达回波模拟进行外部端口的连接。
上述的电动滑轨车、电动推杆、位移传感器和垂直度测量仪均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进行赘述。
本发明的工作原理：
本发明提供的智能汽车车辆在环毫米波雷达测试台架在使用时将待检测车辆固定到转毂试验台上，将毫米波雷达测试台架移动到待检测车辆前，调整三个电动推杆的高度，使收发变频器的收发天线与待检测车辆的毫米波雷达对正；调整毫米波雷达测试台架与待检测车辆的距离，使毫米波吸波暗箱前端敞口的上挡板和下挡板处于行程中间位置，旋转多功能万向轮，调整固定地脚，使毫米波雷达测试台架固定，测试开始。选取某一个AEB或ACC工况，启动测试，车辆按规定工况行驶，转毂试验台模拟汽车的行驶阻力、制动阻力和模拟汽车平动惯量、转动惯量，使测试尽可能接近汽车在实际路面行驶，转毂试验台测量汽车行驶的速度、加速度和汽车牵引力等观测量，将数据发送给毫米波雷达测试试验台，毫米波雷达测试试验台解算出主车的运动姿态和主车与交通车的相对距离、相对速度、相位角、RCS，进行虚拟交通车目标模拟。测试车辆的毫米波雷达发出毫米波信号，绝大部分毫米波信号被毫米波吸波暗箱吸收，剩余的毫米波信号被收发天线接收到，收发天线将毫米波信号送入收发变频器中，收发变频器将毫米波信号降频到PXI数据处理器可以处理的频率范围内，送入PXI数据处理器进行信号波形分析，根据毫米波的飞行时间和多普勒频移原理将接收到的毫米波波形处理转换成为虚拟交通车目标的包含相对距离和相对速度的毫米波雷达回波信号，送入收发变频器升频到毫米波雷达的工作频率，通过收发天线发送回待检测车辆的毫米波雷达，这样测试车辆的毫米波雷达可以接收到虚拟交通车目标的相对距离和相对速度；控制电动滑轨车在滑槽上运动，改变收发天线发送虚拟目标回波信号的角度，模拟虚拟交通车的相位角信息；控制多自由度升降平台后端下部电动推杆的运动，使多自由度升降平台围绕滑轨转动，模拟测试车辆在急加速、减速时车身俯仰变化，汽车通过不平路面引起的车身颠簸等车辆状态变化以及上下坡道路对毫米波雷达检测障碍物的影响。测试车辆的毫米波雷达接收到完整的虚拟交通车目标的信息，通过决策规划系统进行行驶轨迹的规划，控制执行系统调整测试车辆在转毂试验台的状态，形成一个完整的闭环测试系统。
本发明的有益效果：
本发明提供的智能汽车车辆在环毫米波雷达测试台架是基于汽车转毂试验台进行智能汽车车辆在环毫米波雷达测试，无需对测试车辆的毫米波雷达进行拆装就能进行快速测试，操作简单、方便；本发明的毫米波雷达测试方案基于实车，相比于毫米波雷达硬件在环测试台架中用到汽车动力学数学模型，测试精准度更高，误差较小；本发明的毫米波吸波暗箱在测试过程中能够始终贴紧被测车辆，有效防止外界电磁环境对测试结果的干扰；本发明体积小、结构简单、成本较低，并且便于移动，具有较强的推广性。
附图说明
图1为本发明所述测试台架整体结构示意图。
图2为本发明所述底座结构示意图。
图3为本发明所述多自由度升降平台、毫米波吸波暗箱和电动滑轨车位置结构示意图。
图4为本发明所述毫米波吸波暗箱隔板结构示意图。
图5为本发明所述收发变频器结构示意图。
图6为本发明所述PXI数据处理器结构示意图。
图7为本发明所述测试台架使用状态示意图。
图8为本发明所述的测试台架工作原理示意图。
上图中的标注如下：
1、底座 2、多自由度升降平台 3、毫米波吸波暗箱 4、电动滑轨车
5、收发变频器 6、PXI数据处理器 7、滑轨 8、支撑架
9、滑道 10、电动推杆 11、弧形滑道 12、多功能万向轮
13、固定地脚 14、枢接轴 15、凸台 16、枢接口 17、凹槽
18、限位槽 19、隔板 20、弧形挡板 21、支撑板 22、上挡板
23、下挡板 24、连杆 25、弹簧 26、垂直度测量仪 27、通孔
28、收发天线 29、PXI机箱 30、PXI板卡模块 31、待检测车辆
32、转毂试验台。
具体实施方式
请参阅图1至图7所示：
本发明提供的智能汽车车辆在环毫米波雷达测试台架包括有底座1、多自由度升降平台2、毫米波吸波暗箱3、电动滑轨车4、收发变频器5和PXI数据处理器6，其中多自由度升降平台2通过滑轨7连接在底座1上面的支撑架8的滑道9上，多自由度升降平台2能够在支撑架8的滑道9上进行上下移动，多自由度升降平台2由下部的电动推杆10带动进行滑动，电动推杆10的底部铰接在底座1上，多自由度升降平台2由电动推杆10驱使沿支撑架8的滑道9进行上下移动，毫米波吸波暗箱3装配在多自由度升降平台2的前部，电动滑轨车4装配在多自由度升降平台2后部的弧形滑道11上，电动滑轨车4能够沿弧形滑道11进行滑动，收发变频器5设在电动滑轨车4的顶部，PXI数据处理器6装配在底座1上，电动推杆10、电动滑轨车4和收发变频器5均与PXI数据处理器6相连接，PXI数据处理器6控制电动推杆10、电动滑轨车4和收发变频器5的工作。
底座1的底部设置有多功能万向轮12和固定地脚13，到达规定地点后旋转多功能万向轮12，通过固定地脚13就能够对底座1进行可靠的固定。
支撑架8由两个竖板组成，两个竖板对称固定在底座1上，两个竖板的对称面设有滑道9，滑道9上设有滑轨7，多自由度升降平台2的前部连接在滑轨7上，滑轨7能够带动多自由度升降平台2沿滑道9进行上下滑动，多自由度升降平台2的前部上方设有枢接轴14，多自由度升降平台2的前部下方设有凸台15，枢接轴14枢接在滑轨7上的枢接口16内，枢接轴14轴心与收发变频器5上的收发天线28高度相同，凸台15在滑轨7下部的凹槽17内滑动配合，多自由度升降平台2的后部装配有两道弧形滑道11，弧形滑道11的圆心与被测毫米波雷达的中心点重合，电动滑轨车4安设在弧形滑道11内并能够沿滑道11进行滑动，多自由度升降平台2的后部靠近第一条弧形滑道11的位置处设有两个限位槽18用于毫米波吸波暗箱3后部隔板19的限位，电动推杆10设有三个，其中两个电动推杆10分别铰接在两个竖板上的滑轨7下部，另一个电动推杆10铰接在多自由度升降平台2的后部，两个滑轨7下端的电动推杆10能够驱使滑轨7带动多自由度升降平台2沿滑道9进行上下滑动，每个电动推杆10上均装配有位移传感器，位移传感器和电动推杆10均与PXI数据处理器6相连接，位移传感器能够实时向PXI数据处理器6传输电动推杆10的位移数据，PXI数据处理器6通过位移传感器传输的数据控制电动推杆10的工作。
毫米波吸波暗箱3的前部敞口的侧面设有两个弧形挡板20，弧形挡板20枢接在支撑板21上，弧形挡板20能够进行转动，毫米波吸波暗箱3的前部敞口的上下分别设有上挡板22和下挡板23，上挡板22通过连杆24连接在毫米波吸波暗箱3的顶部，连杆24上装配有弹簧25带动上挡板22进行伸缩，下挡板23通过连杆24连接在毫米波吸波暗箱3的底部，连杆24上也装配有弹簧25带动下挡板23进行伸缩，毫米波吸波暗箱3的侧面装配有垂直度测量仪26，垂直度测量仪26与PXI数据处理器6内的PXI-6259板卡的I/O接口相连接，能够测量多自由度升降平台2在滑轨7上转动的角度，作为多自由度升降平台2后部的电动推杆10的闭环反馈，能够控制多自由度升降平台2后部的电动推杆10的运动行程，毫米波吸波暗箱3的后部设有弧形隔板19，弧形隔板19与弧形滑道11同心，弧形隔板19卡接在多自由度升降平台2后部的限位槽18内，弧形隔板19上开设有通孔27，收发变频器5上装配的收发天线28由通孔27穿过。
收发变频器5由美国National.Instruments(NI)公司生产制造，型号为mm-3608，收发变频器5与PXI数据处理器6相连接，收发变频器5上集成有收发天线28，收发天线28能够接收到被测车辆毫米波雷达发出的毫米波信号，收发天线28能够将PXI数据处理器6模拟出来的虚拟目标信号发送回被测车辆的毫米波雷达；收发变频器5将收发天线28接收到的毫米波信号降频到PXI数据处理器6能够处理的频率，收发变频器5将PXI数据处理器6模拟出来的虚拟目标信号升频到毫米波雷达的工作频率，通过收发天线28发送回被测车辆的毫米波雷达。
PXI数据处理器6为美国NI公司生产制造，PXI数据处理器6由PXI机箱29和PXI板卡模块30组成，PXI板卡模块30通过PXI机箱29内部的PXI总线进行数据通信，PXI机箱29选用的型号为PXIe-1085，PXI板卡模块30是由PXIe-8880数据处理器、PXIe-5840矢量信号收发仪、NI-5692可变延时装置、PXI-6259多功能I/O模块、PXI-8513CAN接口模块组成，其中PXIe-5840板卡与NI-5692板卡按照毫米波雷达回波模拟进行外部端口的连接。
上述的电动滑轨车4、电动推杆10、位移传感器和垂直度测量仪26均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进行赘述。
本发明的工作原理：
本发明提供的智能汽车车辆在环毫米波雷达测试台架在使用时将待检测车辆31固定到转毂试验台32上，将毫米波雷达测试台架移动到待检测车辆31前，调整三个电动推杆10的高度，使收发变频器5的收发天线28与待检测车辆31的毫米波雷达对正；调整毫米波雷达测试台架与待检测车辆31的距离，使毫米波吸波暗箱3前端敞口的上挡板22和下挡板23处于行程中间位置，旋转多功能万向轮12，调整固定地脚13，使毫米波雷达测试台架固定，测试开始。选取某一个AEB或ACC工况，启动测试，车辆按规定工况行驶，转毂试验台32模拟汽车的行驶阻力、制动阻力和模拟汽车平动惯量、转动惯量，使测试尽可能接近汽车在实际路面行驶，转毂试验台32测量汽车行驶的速度、加速度和汽车牵引力等观测量，将数据发送给毫米波雷达测试试验台，毫米波雷达测试试验台解算出主车的运动姿态和主车与交通车的相对距离、相对速度、相位角、RCS，进行虚拟交通车目标模拟。测试车辆的毫米波雷达发出毫米波信号，绝大部分毫米波信号被毫米波吸波暗箱3吸收，剩余的毫米波信号被收发天线28接收到，收发天线28将毫米波信号送入收发变频器5中，收发变频器5将毫米波信号降频到PXI数据处理器6可以处理的频率范围内，送入PXI数据处理器6进行信号波形分析，根据毫米波的飞行时间和多普勒频移原理将接收到的毫米波波形处理转换成为虚拟交通车目标的包含相对距离和相对速度的毫米波雷达回波信号，送入收发变频器5升频到毫米波雷达的工作频率，通过收发天线28发送回待检测车辆31的毫米波雷达，这样测试车辆的毫米波雷达可以接收到虚拟交通车目标的相对距离和相对速度；控制电动滑轨车4在滑槽11上运动，改变收发天线28发送虚拟目标回波信号的角度，模拟虚拟交通车的相位角信息；控制多自由度升降平台2后端下部电动推杆10的运动，使多自由度升降平台2围绕滑轨7转动，模拟测试车辆在急加速、减速时车身俯仰变化，汽车通过不平路面引起的车身颠簸等车辆状态变化以及上下坡道路对毫米波雷达检测障碍物的影响。测试车辆的毫米波雷达接收到完整的虚拟交通车目标的信息，通过决策规划系统进行行驶轨迹的规划，控制执行系统调整测试车辆在转毂试验台32的状态，形成一个完整的闭环测试系统。
Claims (6)
1.一种智能汽车车辆在环毫米波雷达测试台架，其特征在于：包括有底座、多自由度升降平台、毫米波吸波暗箱、电动滑轨车、收发变频器和PXI数据处理器，其中多自由度升降平台通过滑轨连接在底座上面的支撑架的滑道上，多自由度升降平台能够在支撑架的滑道上进行上下移动，多自由度升降平台由下部的电动推杆带动进行滑动，电动推杆的底部铰接在底座上，多自由度升降平台由电动推杆驱使沿支撑架的滑道进行上下移动，毫米波吸波暗箱装配在多自由度升降平台的前部，电动滑轨车装配在多自由度升降平台后部的弧形滑道上，电动滑轨车能够沿弧形滑道进行滑动，收发变频器设在电动滑轨车的顶部，PXI数据处理器装配在底座上，电动推杆、电动滑轨车和收发变频器均与PXI数据处理器相连接，PXI数据处理器控制电动推杆、电动滑轨车和收发变频器的工作。
2.根据权利要求1所述的一种智能汽车车辆在环毫米波雷达测试台架，其特征在于：所述的底座的底部设置有多功能万向轮和固定地脚。
3.根据权利要求1所述的一种智能汽车车辆在环毫米波雷达测试台架，其特征在于：所述的支撑架由两个竖板组成，两个竖板对称固定在底座上，两个竖板的对称面设有滑道，滑道上设有滑轨，多自由度升降平台的前部连接在滑轨上，滑轨能够带动多自由度升降平台沿滑道进行上下滑动，多自由度升降平台的前部上方设有枢接轴，多自由度升降平台的前部下方设有凸台，枢接轴枢接在滑轨上的枢接口内，枢接轴轴心与收发变频器上的收发天线高度相同，凸台在滑轨下部的凹槽内滑动配合，多自由度升降平台的后部装配有两道弧形滑道，弧形滑道的圆心与被测毫米波雷达的中心点重合，电动滑轨车安设在弧形滑道内并能够沿弧形滑道进行滑动，多自由度升降平台的后部靠近第一条弧形滑道的位置处设有两个限位槽用于毫米波吸波暗箱后部隔板的限位，电动推杆设有三个，其中两个电动推杆分别铰接在两个竖板上的滑轨下部，另一个电动推杆铰接在多自由度升降平台的后部，两个滑轨下端的电动推杆能够驱使滑轨带动多自由度升降平台沿滑道进行上下滑动，每个电动推杆上均装配有位移传感器，位移传感器和电动推杆均与PXI数据处理器相连接，位移传感器能够实时向PXI数据处理器传输电动推杆的位移数据，PXI数据处理器通过位移传感器传输的数据控制电动推杆的工作。
4.根据权利要求1所述的一种智能汽车车辆在环毫米波雷达测试台架，其特征在于：所述的毫米波吸波暗箱的前部敞口的侧面设有两个弧形挡板，弧形挡板枢接在支撑板上，弧形挡板能够进行转动，毫米波吸波暗箱的前部敞口的上下分别设有上挡板和下挡板，上挡板通过连杆连接在毫米波吸波暗箱的顶部，连杆上装配有弹簧带动上挡板进行伸缩，下挡板通过连杆连接在毫米波吸波暗箱的底部，连杆上也装配有弹簧带动下挡板进行伸缩，毫米波吸波暗箱的侧面装配有垂直度测量仪，垂直度测量仪与PXI数据处理器内的PXI-6259板卡的I/O接口相连接，能够测量多自由度升降平台在滑轨上转动的角度，作为多自由度升降平台后部的电动推杆的闭环反馈，能够控制多自由度升降平台后部的电动推杆的运动行程，毫米波吸波暗箱的后部设有弧形隔板，弧形隔板与弧形滑道同心，弧形隔板卡接在多自由度升降平台后部的限位槽内，弧形隔板上开设有通孔，收发变频器上装配的收发天线由通孔穿过。
5.根据权利要求1所述的一种智能汽车车辆在环毫米波雷达测试台架，其特征在于：所述的收发变频器的型号为mm-3608，收发变频器与PXI数据处理器相连接，收发变频器上集成有收发天线，收发天线能够接收到被测车辆毫米波雷达发出的毫米波信号，收发天线能够将PXI数据处理器模拟出来的虚拟目标信号发送回被测车辆的毫米波雷达；收发变频器将收发天线接收到的毫米波信号降频到PXI数据处理器能够处理的频率，收发变频器将PXI数据处理器模拟出来的虚拟目标信号升频到毫米波雷达的工作频率，通过收发天线发送回被测车辆的毫米波雷达。
6.根据权利要求1所述的一种智能汽车车辆在环毫米波雷达测试台架，其特征在于：所述的PXI数据处理器由PXI机箱和PXI板卡模块组成，PXI板卡模块通过PXI机箱内部的PXI总线进行数据通信，PXI机箱选用的型号为PXIe-1085，PXI板卡模块是由PXIe-8880数据处理器、PXIe-5840矢量信号收发仪、NI-5692可变延时装置、PXI-6259多功能I/O模块、PXI-8513CAN接口模块组成，其中PXIe-5840板卡与NI-5692板卡按照毫米波雷达回波模拟进行外部端口的连接。
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