CN110346768A - 一种毫米波雷达威力图紧缩场模拟方法及系统 - Google Patents

一种毫米波雷达威力图紧缩场模拟方法及系统 Download PDF

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汪坤
孙靖虎
王昆鹏
黄力
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    • G01S7/40—Means for monitoring or calibrating

Abstract

本发明公开了一种毫米波雷达威力图紧缩场模拟方法，包括：(1)配置调节馈源、转台和毫米波雷达的位置，使馈源与毫米波雷达的极化对准；(2)调节馈源喇叭处连接方式为矢量网络分析仪，并配置毫米波雷达工作模式寄存器，使所述毫米波雷达处于接收模式，测试观察雷达射频接收性能；(3)切换连接方式为频谱分析仪，并配置毫米波雷达工作模式寄存器，使所述毫米波雷达处于发射模式，测试观察雷达射频发射性能；(4)结合毫米波雷达方程计算出毫米波雷达探测的最远距离以及覆盖的角度范围；(5)配置所述毫米波雷达工作模式寄存器，控制所述转台角度，重复上述步骤模拟所述毫米波角雷达在不同安装角度下的威力覆盖范围。采用该技术方案能够高效快速的得出雷达能够覆盖的探测范围以及不同角度下的探测性能。

Description

一种毫米波雷达威力图紧缩场模拟方法及系统
技术领域
本发明涉及雷达领域，特别涉及一种毫米波雷达威力图紧缩场模拟方法及系统。
背景技术
随着自动驾驶技术的快速发展，智能驾驶辅助系统(ADAS)越来越普及应用于汽车上，而毫米波雷达作为ADAS系统重要的传感器之一，其已成为ADAS系统中不可或缺的一部分。
利用毫米波雷达可以实现开门预警(DOW)，后向碰撞预警(RCW)，盲点探测(BSD)，泊车辅助(PA)，变道辅助(LCA)等辅助驾驶功能，毫米波雷达的应用使得汽车主动安全预警系统得到了升级，给汽车驾驶提供了安全保障，在一定程度上保证了驾驶员的生命财产不受侵害。将毫米波防撞雷达应用到汽车上，可以方便的探测到目标的距离、速度及角度等信息，一旦遇到危险可以及时的提出预警。
在汽车毫米波雷达产品的开发过程中，不仅要测试评估雷达的射频性能，更重要的是探测雷达的威力图，以判别雷达在不同的应用需求下是否满足探测范围要求；而对于角雷达，可以模拟雷达在不同安装角度下的威力图，以高效快速的得知角雷达在不同安装角度下的覆盖范围，进而可以评估雷达在不同的安装角度下是否满足LCA、DOW、BSD、RCW、RCTA等功能范围需求。
根据雷达方程可知，毫米波雷达射频收发性能直接影响其威力覆盖范围，通常将雷达装车进行外场路试，以测试雷达的探测距离及威力覆盖范围，这种方法耗时耗力，特别是对于毫米波角雷达，不同的安装角度下雷达功能覆盖范围不一，为指导毫米波角雷达的实车安装及外场功能需求测试，在紧缩场进行雷达的扫描，模拟不同角度下雷达的威力图显得尤为必要。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种毫米波雷达威力图紧缩场模拟方法及系统，能够模拟毫米波雷达在不同角度下的威力图，高效快速的得出雷达能够覆盖的探测范围以及不同角度下的探测性能。
本发明实施例提供的一种毫米波雷达威力图紧缩场模拟方法，包括：
(1)配置调节馈源、转台和毫米波雷达的位置，使馈源与毫米波雷达的极化对准；
(2)调节馈源喇叭处连接方式为矢量网络分析仪，并配置毫米波雷达工作模式寄存器，使所述毫米波雷达处于接收模式，实时观察所述毫米波雷达的射频接收性能；
(3)切换连接方式为频谱分析仪，并配置毫米波雷达工作模式寄存器，使所述毫米波雷达处于发射模式，实时观察所述毫米波雷达的射频发射性能；
(4)结合毫米波雷达方程计算出毫米波雷达探测的最远距离以及覆盖的角度范围；
(5)配置所述毫米波雷达工作模式寄存器，控制所述转台角度，重复上述步骤模拟所述毫米波角雷达在不同安装角度下的威力覆盖范围。
可选地，包括：
(1)通过电脑软件配置馈源、转台和毫米波雷达的位置，使馈源与毫米波雷达的极化对准，配置调节毫米波雷达水平正对反射面；
(2)调节馈源喇叭处连接方式为矢量网络分析仪，并通过电脑软件配置毫米波雷达工作模式寄存器，关闭发射通道，配置毫米波雷达接收通道频率、低噪放功率以及中频滤波器截止频率寄存器，使所述毫米波雷达处于接收模式，再通过电脑实时的观察毫米波雷达射频接收性能；
(3)切换连接方式为频谱分析仪，并通过电脑软件配置毫米波雷达工作模式寄存器，关闭接收通道，配置毫米波雷达发射通道频率、发射功率、射频开关寄存器，使毫米波雷达处于发射模式，再通过电脑实时的观察毫米波雷达射频发射性能；
(4)再结合毫米波雷达方程，计算出所述毫米波雷达安装角度在零度位置时的雷达威力覆盖范围。
可选地，包括：
(1)通过电脑软件配置馈源、转台和毫米波雷达的位置，使馈源与毫米波雷达的极化对准，配置调节毫米波雷达和转台水平偏离反射面-25度；
(2)调节馈源喇叭处连接方式为矢量网络分析仪，并通过电脑软件配置毫米波雷达工作模式寄存器，关闭发射通道，配置毫米波雷达接收通道频率、低噪放功率以及中频滤波器截止频率寄存器，使所述毫米波雷达处于接收模式，再通过电脑实时的观察毫米波雷达射频接收性能；
(3)切换连接方式为频谱分析仪，并通过电脑软件配置毫米波雷达工作模式寄存器，关闭接收通道，配置毫米波雷达发射通道频率、发射功率、射频开关寄存器，使毫米波雷达处于发射模式，再通过电脑实时的观察毫米波雷达射频发射性能；
(4)通过电脑软件配置调节毫米波雷达和转台水平偏离反射面25度，再次扫描，重复(2)、(3)；结合雷达方程，计算得出毫米波雷达安装角度在-25和+25度位置时的雷达威力覆盖范围。
可选地，包括：
(1)通过电脑软件配置馈源、转台和毫米波雷达的位置，使馈源与毫米波雷达的极化对准，配置调节毫米波雷达和转台水平偏离反射面-30度；
(2)调节馈源喇叭处连接方式为矢量网络分析仪，并通过电脑软件配置毫米波雷达工作模式寄存器，关闭发射通道，配置毫米波雷达接收通道频率、低噪放功率以及中频滤波器截止频率寄存器，使所述毫米波雷达处于接收模式，再通过电脑实时的观察毫米波雷达射频接收性能；
(3)切换连接方式为频谱分析仪，并通过电脑软件配置毫米波雷达工作模式寄存器，关闭接收通道，配置毫米波雷达发射通道频率、发射功率、射频开关寄存器，使毫米波雷达处于发射模式，再通过电脑实时的观察毫米波雷达射频发射性能；
(4)通过电脑软件配置调节毫米波雷达和转台水平偏离反射面30度，再次扫描，重复(2)、(3)；结合雷达方程，计算得出毫米波雷达安装角度在-30和+30度位置时的雷达威力覆盖范围。
可选地，所述雷达方程为：
其中：Rmax表示雷达系统计算的最大威力距离；Pt表示雷达系统的发射功率；Gt表示发射天线增益；Gr表示接收天线增益；σ表示雷达散射截面积；λ表示雷达发射信号中心频率波长；K表示玻尔兹曼常数；T表示温度；B表示中频信号带宽；NF表示噪声系数；SNR表示信噪比。
另外，本发明还提供了一种毫米波雷达威力图紧缩场模拟系统，包括处理器及与所述处理器通讯连接的馈源、转台、毫米波雷达、矢量网络分析仪和频谱分析仪，还包括角度可调节的反射面。
由上可见，应用本实施例技术方案，由于采用毫米波雷达威力图紧缩场模拟的方法，通过紧缩场测试雷达的收发性能，模拟雷达在不同角度下的威力图，以高效快速的得知雷达能够覆盖的探测范围以及不同角度下的探测性能，进而可以评估雷达在不同的安装角度下是否满足变道辅助(LCA)、开门预警(DOW)、盲点检测(BSD)、后向碰撞预警(RCW)、后方交叉预警(RCTA)等功能范围需求。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种毫米波雷达威力图紧缩场模拟系统结构示意图；
图2为本发明提供的一种模拟毫米波雷达在零度位置时的雷达威力覆盖范围；
图3为本发明提供的一种模拟毫米波雷达安装角度在±25度位置时的雷达威力覆盖范围；
图4为本发明提供的一种模拟毫米波雷达安装角度在±30度位置时的雷达威力覆盖范围。
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作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。
实施例：
本实施例提供一种毫米波雷达威力图紧缩场模拟方法，用来高效快速的评估毫米波雷达能够探测的距离以及不同角度下的威力覆盖范围。
本发明提供了一种毫米波雷达威力图紧缩场模拟系统，如图1所示，包括处理器及与所述处理器通讯连接的馈源、转台、毫米波雷达、矢量网络分析仪和频谱分析仪，还包括角度可调节的反射面。
可以但不限于，本申请中毫米波雷达威力图模拟技术方案根据以下雷达方程计算得出：
其中：Rmax表示雷达系统计算的最大威力距离；Pt表示雷达系统的发射功率；Gt表示发射天线增益；Gr表示接收天线增益；σ表示雷达散射截面积；λ表示雷达发射信号中心频率波长；K表示玻尔兹曼常数；T表示温度；B表示中频信号带宽；NF表示噪声系数；SNR表示信噪比。
具体实施方案，如图1所示，实施步骤如下：
(1)通过电脑1软件配置馈源2、转台5和毫米波雷达4的位置，使馈源2与毫米波雷达4的极化对准；
(2)在上述步骤(1)的基础上，调节6处的连接方式为矢量网络分析仪7，并通过电脑1配置毫米波雷达4工作模式寄存器，使其处于接收模式，再通过电脑1实时的观察毫米波雷达4射频接收性能；
(3)进一步的，根据所述步骤(2)，调节6处的连接方式为频谱分析仪8，并通过电脑1配置毫米波雷达4工作模式寄存器，使其处于发射模式，再通过电脑1实时的观察毫米波雷达4射频发射性能；
(4)进一步的，根据所述步骤(2)和(3)，再结合上述雷达方程便可得知毫米波雷达能够探测的最远距离以及覆盖的角度范围。
(5)在上述步骤(1)的基础上，通过电脑1配置毫米波雷达4工作模式寄存器，并控制转台5在不同的角度，重复上述步骤(2)、(3)、(4)便可模拟毫米波角雷达在不同的安装角度下的威力覆盖范围。
实施例一：
如图2所示为模拟毫米波角雷达在零度位置时的雷达威力覆盖范围，其具体实施步骤如下：
(1)在图1所示实施方案结构图中，通过电脑1软件配置馈源2与转台5和毫米波雷达4的位置，使馈源2与毫米波雷达4的极化对准，配置调节毫米波雷达4水平正对反射面3；
(2)在上述步骤(1)的基础上，调节6处的连接方式为矢量网络分析仪7，并通过电脑1软件配置雷达4工作模式寄存器，关闭发射通道(TX Channel)，配置雷达接收通道频率、低噪放(LNA)功率以及中频滤波器截止频率等寄存器，使其处于接收模式，再通过电脑1实时的观察毫米波雷达4射频接收性能；
(3)进一步的，根据所述步骤(2)，调节6处的连接方式为频谱分析仪8，并通过电脑1软件配置毫米波雷达4工作模式寄存器，关闭接收通道(RX Channel)，配置雷达发射通道频率、发射功率、射频开关(RF Switch)等寄存器，使其处于发射模式，再通过电脑1实时的观察毫米波雷达4射频发射性能；
(4)进一步的，根据所述步骤(2)和(3)，再结合上述雷达方程，雷达安装角度在零度位置时的雷达威力覆盖范围如图2中9所示。
通过电脑1对雷达4工作寄存器配置，并搭配转台5的角度扫描，利于观测雷达的探测距离及角度覆盖范围。
实施例二：
如图3所示为模拟毫米波角雷达安装角度在±25度位置时的雷达威力覆盖范围，其具体实施步骤如下：
(1)在图1所示实施方案结构图中，通过电脑1软件配置馈源2与转台5和毫米波雷达4的位置，使馈源2与毫米波雷达4的极化对准，配置调节毫米波雷达4和转台5水平偏离反射面-25度；
(2)在上述步骤(1)的基础上，调节6处的连接方式为矢量网络分析仪7，并通过电脑1软件配置毫米波雷达4工作模式寄存器，关闭发射通道(TX Channel)，配置雷达接收通道频率、低噪放(LNA)功率以及中频滤波器截止频率等寄存器，使其处于接收模式，再通过电脑1实时的观察毫米波雷达4射频接收性能；
(3)进一步的，根据所述步骤(2)，调节6处的连接方式为频谱分析仪8，并通过电脑1软件配置毫米波雷达4工作模式寄存器，关闭接收通道(RX Channel)，配置雷达发射通道频率、发射功率、射频开关(RF Switch)等寄存器，使其处于发射模式，再通过电脑1实时的观察毫米波雷达4射频发射性能；
(4)上述步骤(2)和(3)扫描完成后，在(1)的基础上，通过电脑1软件配置调节毫米波雷达4和转台5水平偏离反射面25度，再次扫描，重复(2)、(3)；
(5)进一步的，根据所述步骤(2)、(3)和(4)，再结合上述雷达方程，角雷达安装角度在-25度位置时的雷达威力覆盖范围如图3中10所示，而安装角度在+25度位置时的雷达威力覆盖范围如图3中11所示。
通过电脑1对雷达4工作寄存器配置，并搭配转台5的角度扫描，得到毫米波角雷达不同安装位置下威力覆盖范围，图3中10和11分别为模拟车尾左右两雷达25度时的威力覆盖范围，根据不同的应用场景LCA、BSD、DOW、RCW、RCTA等可以指导调整雷达的安装位置，以满足各功能覆盖范围需求。
实施例三：
如图4所示为模拟毫米波角雷达安装角度在±30度位置时的雷达威力覆盖范围，其具体实施步骤如下：
(1)在图1所示实施方案结构图中，通过电脑1软件配置馈源2与转台5和毫米波雷达4的位置，使馈源2与毫米波雷达4的极化对准，配置调节毫米波雷达4和转台5水平偏离反射面-30度；
(2)在上述步骤(1)的基础上，调节6处的连接方式为矢量网络分析仪7，并通过电脑1软件配置毫米波雷达4工作模式寄存器，关闭发射通道(TX Channel)，配置雷达接收通道频率、低噪放(LNA)功率以及中频滤波器截止频率等寄存器，使其处于接收模式，再通过电脑1实时的观察毫米波雷达4射频接收性能；
(3)进一步的，根据所述步骤(2)，调节6处的连接方式为频谱分析仪8，并通过电脑1软件配置毫米波雷达4工作模式寄存器，关闭接收通道(RX Channel)，配置雷达发射通道频率、发射功率、射频开关(RF Switch)等寄存器，使其处于发射模式，再通过电脑1实时的观察毫米波雷达4射频发射性能；
(4)上述步骤(2)和(3)扫描完成后，在(1)的基础上，通过电脑1软件配置调节毫米波雷达4和转台5水平偏离反射面30度，再次扫描，重复(2)、(3)；
(5)进一步的，根据所述步骤(2)、(3)和(4)，再结合上述雷达方程，角雷达安装角度在-30度位置时的雷达威力覆盖范围如图4中12所示，而安装角度在+30度位置时的雷达威力覆盖范围如图4中13所示。
通过电脑1对毫米波雷达4工作寄存器配置，并搭配转台5的角度扫描，得到毫米波角雷达不同安装位置下威力覆盖范围，图4中12和13分别为模拟车尾左右两雷达30度时的威力覆盖范围，根据不同的应用场景LCA、BSD、DOW、RCW、RCTA等可以指导调整雷达的安装位置，以满足各功能覆盖范围需求。
综上，通过上述实施例可以高效快速的得知毫米波角雷达威力覆盖范围，指导毫米波角雷达的实车安装及外场功能需求测试。
通过在紧缩场环境中，利用软件配置毫米波雷达工作模式寄存器，搭配硬件转台的扫描，可以快速的得知雷达威力覆盖范围以及在不同安装角度下毫米波角雷达功能覆盖范围，进而可以评估雷达在不同的安装角度下是否满足变道辅助(LCA)、开门预警(DOW)、盲点检测(BSD)、后向碰撞预警(RCW)、后方交叉预警(RCTA)等功能范围需求，从而可以方便的指导雷达实车安装及外场测试，并对比两者测试结果，指导雷达设计的优化。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种毫米波雷达威力图紧缩场模拟方法，其特征在于，包括：
(1)配置调节馈源、转台和毫米波雷达的位置，使馈源与毫米波雷达的极化对准；
(2)调节馈源喇叭处连接方式为矢量网络分析仪，并配置毫米波雷达工作模式寄存器，使所述毫米波雷达处于接收模式，实时观察所述毫米波雷达的射频接收性能；
(3)切换连接方式为频谱分析仪，并配置毫米波雷达工作模式寄存器，使所述毫米波雷达处于发射模式，实时观察所述毫米波雷达的射频发射性能；
(4)结合毫米波雷达方程计算出毫米波雷达探测的最远距离以及覆盖的角度范围；
(5)配置所述毫米波雷达工作模式寄存器，控制所述转台角度，重复上述步骤模拟所述毫米波角雷达在不同安装角度下的威力覆盖范围。
2.如权利要求1所述的一种毫米波雷达威力图紧缩场模拟方法，其特征在于，包括：
(1)通过电脑软件配置调节馈源、转台和毫米波雷达的位置，使馈源与毫米波雷达的极化对准，配置调节毫米波雷达水平正对反射面；
(2)调节馈源喇叭处连接方式为矢量网络分析仪，并通过电脑软件配置毫米波雷达工作模式寄存器，关闭发射通道，配置毫米波雷达接收通道频率、低噪放功率以及中频滤波器截止频率寄存器，使所述毫米波雷达处于接收模式，再通过电脑实时的观察毫米波雷达射频接收性能；
(3)切换连接方式为频谱分析仪，并通过电脑软件配置毫米波雷达工作模式寄存器，关闭接收通道，配置毫米波雷达发射通道频率、发射功率、射频开关寄存器，使毫米波雷达处于发射模式，再通过电脑实时的观察毫米波雷达射频发射性能；
(4)再结合毫米波雷达方程，计算出所述毫米波雷达安装角度在零度位置时的雷达威力覆盖范围。
3.如权利要求1所述的一种毫米波雷达威力图紧缩场模拟方法，其特征在于，包括：
(1)通过电脑软件配置调节馈源、转台和毫米波雷达的位置，使馈源与毫米波雷达的极化对准，配置调节毫米波雷达和转台水平偏离反射面-25度；
(2)调节馈源喇叭处连接方式为矢量网络分析仪，并通过电脑软件配置毫米波雷达工作模式寄存器，关闭发射通道，配置毫米波雷达接收通道频率、低噪放功率以及中频滤波器截止频率寄存器，使所述毫米波雷达处于接收模式，再通过电脑实时的观察毫米波雷达射频接收性能；
(3)切换连接方式为频谱分析仪，并通过电脑软件配置毫米波雷达工作模式寄存器，关闭接收通道，配置毫米波雷达发射通道频率、发射功率、射频开关寄存器，使毫米波雷达处于发射模式，再通过电脑实时的观察毫米波雷达射频发射性能；
(4)通过电脑软件配置调节毫米波雷达和转台水平偏离反射面25度，再次扫描，重复(2)、(3)；结合雷达方程，计算得出毫米波雷达安装角度在-25和+25度位置时的雷达威力覆盖范围。
4.如权利要求1所述的一种毫米波雷达威力图紧缩场模拟方法，其特征在于，包括：
(1)通过电脑软件配置调节馈源、转台和毫米波雷达的位置，使馈源与毫米波雷达的极化对准，配置调节毫米波雷达和转台水平偏离反射面-30度；
(2)调节馈源喇叭处连接方式为矢量网络分析仪，并通过电脑软件配置毫米波雷达工作模式寄存器，关闭发射通道，配置毫米波雷达接收通道频率、低噪放功率以及中频滤波器截止频率寄存器，使所述毫米波雷达处于接收模式，再通过电脑实时的观察毫米波雷达射频接收性能；
(3)切换连接方式为频谱分析仪，并通过电脑软件配置毫米波雷达工作模式寄存器，关闭接收通道，配置毫米波雷达发射通道频率、发射功率、射频开关寄存器，使毫米波雷达处于发射模式，再通过电脑实时的观察毫米波雷达射频发射性能；
(4)通过电脑软件配置调节毫米波雷达和转台水平偏离反射面30度，再次扫描，重复(2)、(3)；结合雷达方程，计算得出毫米波雷达安装角度在-30和+30度位置时的雷达威力覆盖范围。
5.如权利要求1至4中任一所述的一种毫米波雷达威力图紧缩场模拟方法，其特征在于，所述雷达方程为：
其中：Rmax表示雷达系统计算的最大威力距离；Pt表示雷达系统的发射功率；Gt表示发射天线增益；Gr表示接收天线增益；σ表示雷达散射截面积；λ表示雷达发射信号中心频率波长；K表示玻尔兹曼常数；T表示温度；B表示中频信号带宽；NF表示噪声系数；SNR表示信噪比。
6.一种毫米波雷达威力图紧缩场模拟系统，其特征在于，包括处理器及与所述处理器通讯连接的馈源、转台、毫米波雷达、矢量网络分析仪和频谱分析仪，还包括角度可调节的反射面。
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