CN109946691A - 雷达模拟器模拟目标物的实现方法及系统、雷达模拟器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种雷达模拟器模拟目标物的实现方法及系统、雷达模拟器。其中，该方法包括：获取雷达的发射信号；在发射信号中加入频率偏移信息，得到发射信号的回波信号；依据频率偏移信息确定目标物和雷达之间的距离。本申请解决了雷达模拟器能够模拟的目标物的距离受ADC和DAC器件固有延时和信号处理单元的延时的限制的技术问题。

Description

雷达模拟器模拟目标物的实现方法及系统、雷达模拟器

技术领域

本申请涉及雷达模拟器技术领域，具体而言，涉及一种雷达模拟器模拟目标物的实现方法及系统、雷达模拟器。

背景技术

目前雷达现场测试存在耗时、复杂和昂贵，而且很难获得可重复的测试条件，因此，可以通过雷达模拟器对雷达进行测试。通过雷达模拟器对雷达进行测试，可以模拟不同类型的目标物和场景。

现阶段，由于雷达模拟器中的ADC(Analog-to-Digital Converter，ADC)和DAC(Digital-to-Analog Converter，DAC)器件存在固有延时，以及信号处理单元存在延时，雷达模拟器能够模拟的目标物的距离受ADC和DAC器件固有延时和信号处理单元的延时的限制。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请实施例提供了一种雷达模拟器模拟目标物的实现方法及系统、雷达模拟器，以至少解决雷达模拟器能够模拟的目标物的距离受ADC和DAC器件固有延时和信号处理单元的延时的限制的技术问题。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种雷达模拟器模拟目标物的实现方法，包括：获取雷达的发射信号；在发射信号中加入频率偏移信息，得到发射信号的回波信号；依据频率偏移信息确定目标物和雷达之间的距离。

可选地，在发射信号中加入频率偏移信息，得到回波信号，包括：将发射信号由模拟信号转换为数字信号；在数字信号中加入频率偏移信息；将加入频率偏移信息的数字信号转换为模拟信号。

可选地，将发射信号由模拟信号转换为数字信号之前，上述方法还包括：对发射信号进行滤波，得到滤波后的发射信号。可选地，依据频率偏移信息确定目标物和雷达之间的距离，包括：依据频率偏移信息确定发射信号和回波信号的频率差；依据频率差确定发射信号和回波信号的时间差；依据时间差确定目标物和雷达之间的距离。

可选地，依据时间差确定目标物和雷达之间的距离包括：依据时间差与光速的乘积确定目标物和雷达之间的距离。

根据本申请实施例的另一方面，还提供了另一种雷达模拟器模拟目标物的实现方法，包括：展示获取的雷达的发射信号；展示在发射信号中加入频率偏移信息后得到的发射信号的回波信号；展示依据频率偏移信息确定的目标物和雷达之间的距离。

根据本申请实施例的再一方面，还提供了一种雷达模拟器模拟目标物的实现系统，包括：雷达模拟器，用于获取雷达的发射信号；在发射信号中加入频率偏移信息，得到发射信号的回波信号；雷达，与雷达模拟器通信连接，用于依据频率偏移信息确定目标物和雷达之间的距离。

根据本申请实施例的再一方面，还提供了一种雷达模拟器，包括：模数转换器，用于将发射信号由模拟信号转换为数字信号，其中，发射信号为雷达发射的信号；处理器，与模数转换器连接，用于在数字信号中加入频率偏移信息，得到发射信号的回波信号；数模转换器，与处理器连接，用于将回波信号由数字信号转换为模拟信号。

可选地，上述雷达模拟器还包括：下变频器，与模数转换器连接，用于对发射信号进行下变频处理，将发射信号由射频信号转换为中频信号之后，再将发射信号发送至数模转换器；上变频器，与数模转换器连接，用于对回波信号进行上变频处理，将回波信号由中频信号转换为射频信号；接收模块，与下变频器连接，用于接收发射信号；发送模块，与上变频器连接，用于发送回波信号；本机振荡器，与上变频器和下变频器连接。

根据本申请实施例的再一方面，还提供了一种雷达模拟器模拟近距离目标的实现装置，包括：获取模块，用于获取雷达的发射信号；处理模块，用于在发射信号中加入频率偏移信息，得到发射信号的回波信号；确定模块，用于依据频率偏移信息确定目标物和雷达之间的。

在本申请实施例中，采用获取雷达的发射信号；在发射信号中加入频率偏移信息，得到发射信号的回波信号；依据频率偏移信息确定目标物和雷达之间的距离的方式，通过在发射信号中加入频率偏移信号，得到回波信号，然后依据频率偏移信号确定发射信号和回波信号的频率差(拍频)，进而将频率差(拍频)换算成时间差从而确定雷达和目标物的距离。达到了减小发射信号和回波信号的频率差，缩小雷达模拟器能够模拟的最近目标物的距离的目的，从而实现了雷达模拟器能够模拟的目标物的距离不再受ADC和DAC器件固有延时和信号处理单元的延时的限制的技术效果，进而解决了雷达模拟器能够模拟的目标物的距离受ADC和DAC器件固有延时和信号处理单元的延时的限制的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的一种雷达模拟器模拟目标物的实现方法的流程图；

图2是根据本申请实施例的一种利用汽车雷达测距的示意图；

图3是根据本申请实施例的一种在发射信号中加入频率偏移后的示意图；

图4是根据本申请实施例的另一种雷达模拟器模拟目标物的实现方法的流程图；

图5是根据本申请实施例的一种雷达模拟器模拟目标物的实现系统的结构图；

图6是根据本申请实施例的一种雷达模拟器的结构图；

图7是根据本申请实施例的另一种雷达模拟器的结构图；

图8是根据本申请实施例的一种雷达模拟器的结构示意图；

图9是根据本申请实施例的一种信号的时域和频域的对应示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，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或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据本申请实施例，提供了一种雷达模拟器模拟目标物的实现方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1是根据本申请实施例的一种雷达模拟器模拟目标物的实现方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S102，获取雷达的发射信号。

根据本申请的一个可选的实施例，上述步骤S102中的雷达包括但不限于汽车雷达。雷达是利用电磁波探测目标的电子设备，雷达发射电磁波对目标物进行照射并接收其回波，由此获得目标物至电磁波发射点的距离、距离变化率、方位、高度等信息。

例如，可以通过雷达模拟器中的接收天线检测上述发射信号，在接收到发射信号后，可以对其进行预处理，以便在发射信号中加入频率偏移信息，其中，预处理包括但不限于：对发射信号进行变频处理、模数转换等。

步骤S104，在发射信号中加入频率偏移信息，得到发射信号的回波信号。

图2是根据本申请实施例的一种利用汽车雷达测距的示意图，汽车雷达多采用调频连续波雷达(Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW)体制，其距离测量的工作原理如下：接收信号是发射信号的时间延迟，延迟量与雷达和目标物的相对距离成正比。如图2所示，发射信号频率的斜率是固定的，因此接收信号和发射信号的频率差是常数，通常称为拍频，通过测量频率差(拍频)即可换算出时间差，从而确定雷达与目标物的距离。

通过雷达模拟器对雷达进行测试的时候，由于雷达模拟器中的ADC和DAC器件存在固有延时(ADC器件的固有延时为Δt1，DAC器件存在固有延时为Δt2)，信号处理单元也存在延时(Δt3)，雷达模拟器能模拟的最近目标物的距离>C(光速)*(Δt1+Δt2+Δt3)/2，因此利用雷达模拟器能够模拟的最近目标物的距离受ADC和DAC器件及信号处理单元的限制。

为解决上述问题，在本申请一些实施例中，步骤S104通过雷达模拟器中的信号处理单元对发射信号加入一个频率偏移信号，得到回波信号。也就是说在本实施例中通过加入频率偏移设定回波信号，这样汽车雷达监测到的发射信号和回波信号之间的拍频(频率差)相应地减小，从而缩小了模拟目标物的距离。

步骤S106，依据频率偏移信息确定目标物和雷达之间的距离。

根据本申请的一个可选的实施例，通过步骤S104对发射信号加入频率偏移，得到回波信号(接收信号)，回波信号和发射信号的频率差即加入的频率偏移。根据频率差可换算出发射信号和回波信号的时间差从而确定模拟的目标物的距离。

通过上述步骤，通过在发射信号中加入频率偏移信号，得到回波信号，然后依据频率偏移信号确定发射信号和回波信号的频率差(拍频)，进而将频率差(拍频)换算成时间差从而确定雷达和目标物的距离。达到了减小发射信号和回波信号的频率差。缩小雷达模拟器能够模拟的最近目标物距离的目的

根据本申请的一个可选地实施例，执行步骤S104包括：将发射信号由模拟信号转换为数字信号；在数字信号中加入频率偏移信息；将加入频率偏移信息的数字信号转换为模拟信号。

发射信号通过ADC模块由模拟信号转换成信号处理单元能够识别的数字信号，信号处理单元在数字信号中加入一个频率偏移，得到回波信号；回波信号通过DAC模块由数字信号转换成模拟信号后发送出去。即DAC模块发送的信号是ADC模块采集的信号的频率偏移。

由于FMCW调频连续波信号的调频斜率固定，ADC采集的FMCW信号的数据偏移与频率偏移是对应的，DAC发送的信号的数据偏移则对应着发送信号引入的频率偏移。如图9所示，信号在频域的频率偏移与信号在时域的数据偏移是对应的。优选地，在本申请实施例中，可以通过以下方法在信号中引入频率偏移：对采集的信号进行傅里叶变换，将采集的信号由时域变换到频域，然后在信号中加入频率偏移，使信号的频率产生变化。其中，时域是描述物理信号对时间的关系，例如一个信号的时域波形可以表达信号随着时间的变化。频域是指在对信号进行分析时，分析其和频率有关的部分，而不是和时间有关的部分，和时域一词相对。

上述方法实现简单，在不改动现有雷达模拟器的软硬件设计，也不显著增加信号处理单元的运算，使雷达模拟器模拟目标物的最近距离不再受ADC/DAC器件延迟的限制，可以模拟距离更近的目标物。

在本申请的一些实施例中，将发射信号由模拟信号转换为数字信号之前，上述方法还包括：对发射信号进行滤波，得到滤波后的发射信号。通过该步骤可以滤除发射信号中的一些噪声，可以使最终测得的发射信号和回波信号的频率差不受其他噪声信号的干扰。

根据本申请的一个可选的实施例，执行步骤S106包括：依据频率偏移信息确定发射信号和回波信号的频率差；依据频率差确定发射信号和回波信号的时间差；依据时间差确定目标物和雷达之间的距离。

在本申请的一些实施例中，依据时间差确定目标物和雷达之间的距离包括：依据时间差与光速的乘积确定目标物和雷达之间的距离。

回波信号是根据对发射信号进行频率偏移得到的，因此回波信号和发射信号之间的频率差为频率偏移的频率值，通过回波信号和发射信号之间的频率差换算成时间差，该时间差与光速的乘积的一半即雷达和模拟的目标物之间的距离。

图3是根据本申请实施例的一种在发射信号中加入频率偏移后的示意图，如图3所示，曲线1是发射信号的频谱，曲线3是未对发射信号进行频率偏移，原接收信号的频谱，曲线2是对发射信号进行频率偏移后，接收信号的频谱。可以看出，通过在发射信号中加入频率偏移设定回波信号，使汽车雷达监测到的发射信号和回波信号之间的拍频(频率差)相应地减小，从而缩小了模拟目标物的距离。

图4是根据本申请实施例的另一种雷达模拟器模拟目标物的实现方法的流程图，如图4所示，该方法包括以下步骤：

步骤S402，展示获取的雷达的发射信号。

步骤S404，展示在发射信号中加入频率偏移信息后得到的发射信号的回波信号。

步骤S406，展示依据频率偏移信息确定的目标物和雷达之间的距离。

步骤S402至步骤S406提供了另一种雷达模拟器模拟目标物的实现方法，根据本申请的一个可选的实施例，将获取的发射信号和接收信号，以及目标物和雷达之间的距离展示在显示设备上。

图5是根据本申请实施例的一种雷达模拟器模拟目标物的实现系统的结构图，如图5所示，该系统包括：

雷达模拟器50，用于获取雷达52的发射信号；在发射信号中加入频率偏移信息，得到发射信号的回波信号。

雷达模拟器50用于对雷达52进行测试，现阶段，通过雷达模拟器50对雷达52进行测试的时候，由于雷达模拟器50中的ADC和DAC器件存在固有延时，信号处理单元也存在延时，雷达模拟器50能模拟的最近目标物的距离受ADC和DAC器件及信号处理单元的限制。

为解决上述问题，通过雷达模拟器50中的信号处理单元对发射信号加入一个频率偏移信号，得到回波信号。也就是说在本实施例中通过加入频率偏移设定回波信号，这样雷达52监测到的发射信号和回波信号之间的拍频(频率差)相应地减小，从而缩小了模拟目标物的距离。

雷达52，与雷达模拟器50通信连接，用于依据所频率偏移信息确定目标物和雷达52之间的距离。

根据本申请的一个可选的实施例，雷达52包括但不限于汽车雷达。雷达是利用电磁波探测目标的电子设备，雷达发射电磁波对目标物进行照射并接收其回波，由此获得目标物至电磁波发射点的距离、距离变化率、方位、高度等信息。图5所示系统的各部件的连接方式为卡式连接，在本申请的一些可选的实施例中，各部件的连接方式也可以是铰链连接。

需要说明的是图5所示实施例的优选实施方式可以参见图1所示实施例的相关描述，此处不再赘述。

图6是根据本申请实施例的一种雷达模拟器的结构图，如图6所示，该雷达模拟器包括：

模数转换器60，用于将发射信号由模拟信号转换为数字信号，其中，发射信号为雷达发射的信号。

处理器62，与模数转换器60连接，用于在数字信号中加入频率偏移信息，得到发射信号的回波信号。

数模转换器64，与处理器62连接，用于将回波信号由数字信号转换为模拟信号。

图7是根据本申请实施例的另一种雷达模拟器的结构图，如图7所示，该雷达模拟器还包括：

下变频器66，与模数转换器60连接，用于对发射信号进行下变频处理，将发射信号由射频信号转换为中频信号之后，再将发射信号发送至数模转换器64。

上变频器68，与数模转换器64连接，用于对回波信号进行上变频处理，将回波信号由中频信号转换为射频信号。

接收模块70，与下变频器66连接，用于接收发射信号。

发送模块72，与上变频器68连接，用于发送回波信号。

本机振荡器74，与上变频器66和下变频器68连接。

图8是根据本申请实施例的一种雷达模拟器的结构示意图，如图8所示，雷达模拟器的工作原理如下：接收模块70接收雷达发射的射频发射信号，经过下变频器66将射频信号转换为中频发射信号，然后通过模数转换器60将中频发射信号由模拟信号转换为数字信号；处理器62对转换为数字信号的中频发射信号加入频率偏移，得到中频回波信号(该中频回波信号为雷达模拟器模拟目标物反射的信号)，中频回波信号通过数模转换器64由数字信号转换为模拟信号，然后经过上变频器68将中频回波信号转换为射频回波信号，最后通过发送模块72发送出去。本机振荡器74连接在下变频器66和上变频器68之间。

本申请实施例还提供了一种存储介质，其中，存储介质用于存储的程序，程序运行时控制存储介质所在的设备执行以上的雷达模拟器模拟目标物的实现方法。

存储介质用于存储执行以下功能的程序：将发射信号由模拟信号转换为数字信号；在数字信号中加入频率偏移信息；将加入频率偏移信息的数字信号转换为模拟信号。

本申请实施例还提供了一种处理器，其中，处理器用于运行程序，程序运行时执行以上的雷达模拟器模拟目标物的实现方法。

处理器用于运行执行以下功能的程序：将发射信号由模拟信号转换为数字信号；在数字信号中加入频率偏移信息；将加入频率偏移信息的数字信号转换为模拟信号。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种雷达模拟器模拟目标物的实现方法，其特征在于，包括：

获取雷达的发射信号；

在所述发射信号中加入频率偏移信息，得到所述发射信号的回波信号；

依据所述频率偏移信息确定目标物和所述雷达之间的距离。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述发射信号中加入频率偏移信息，得到所述发射信号的回波信号，包括：

将所述发射信号由模拟信号转换为数字信号；

在所述数字信号中加入所述频率偏移信息；

将加入所述频率偏移信息的数字信号转换为模拟信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述发射信号由模拟信号转换为数字信号之前，所述方法还包括：

对所述发射信号进行滤波，得到滤波后的发射信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述频率偏移信息确定目标物和所述雷达之间的距离，包括：

依据所述频率偏移信息确定所述发射信号和所述回波信号的频率差；

依据所述频率差确定所述发射信号和所述回波信号的时间差；

依据所述时间差确定所述目标物和所述雷达之间的距离。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，依据所述时间差确定所述目标物和所述雷达之间的距离包括：

依据所述时间差与光速的乘积确定所述目标物和所述雷达之间的距离。

6.一种雷达模拟器模拟目标物的实现方法，其特征在于，包括：

展示获取的雷达的发射信号；

展示在所述发射信号中加入频率偏移信息后得到的所述发射信号的回波信号；

展示依据所述频率偏移信息确定的目标物和所述雷达之间的距离。

7.一种雷达模拟器模拟目标物的实现系统，其特征在于，包括：

雷达模拟器，用于获取雷达的发射信号；在所述发射信号中加入频率偏移信息，得到所述发射信号的回波信号；

雷达，与所述雷达模拟器通信连接，用于依据所述频率偏移信息确定目标物和所述雷达之间的距离。

8.一种雷达模拟器，其特征在于，包括：

模数转换器，用于将发射信号由模拟信号转换为数字信号，其中，所述发射信号为雷达发射的信号；

处理器，与所述模数转换器连接，用于在所述数字信号中加入频率偏移信息，得到所述发射信号的回波信号；

数模转换器，与所述处理器连接，用于将所述回波信号由数字信号转换为模拟信号。

9.根据权利要求8所述的雷达模拟器，其特征在于，所述雷达模拟器还包括：

下变频器，与所述模数转换器连接，用于对所述发射信号进行下变频处理，将所述发射信号由射频信号转换为中频信号之后，再将所述发射信号发送至所述数模转换器；

上变频器，与所述数模转换器连接，用于对所述回波信号进行上变频处理，将所述回波信号由中频信号转换为射频信号；

接收模块，与所述下变频器连接，用于接收所述发射信号；

发送模块，与所述上变频器连接，用于发送所述回波信号；

本机振荡器，与所述上变频器和所述下变频器连接。

10.一种雷达模拟器模拟近距离目标的实现装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取雷达的发射信号；

处理模块，用于在所述发射信号中加入频率偏移信息，得到所述发射信号的回波信号；

确定模块，用于依据所述频率偏移信息确定目标物和所述雷达之间的距离。