CN111929652A - 一种应用于批量生产的毫米波雷达标定系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了应用于批量生产的毫米波雷达标定系统及其方法，系统包括暗室、用于放置测试雷达的暗室上料口、设置在暗室内的伺服系统和控制系统；所述控制系统包括上位机和与上位机输入端相连接用于查看暗室内设备动态的监控设备；所述伺服系统包括第一机器人、第二机器人和第三机器人，所述第一机器人和第二机器人交替通过暗室上料口进行上下料与标定；所述第三机器人上安装有两种不同RCS的角反射器；对于每个标定项目，在所述上位机上预设有对应角反射器和预备位置信息，所述第三机器人在执行标定前，所述上位机控制第三机器人带动角反射器移动到预设位置。本发明通过两个机器人轮换标定，可以节约系统标定时间，从而提高生产效率。

Description

一种应用于批量生产的毫米波雷达标定系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种应用于批量生产的毫米波雷达标定系统及其方法，属于通信技术领域。
背景技术
汽车智能辅助驾驶系统ADAS正在逐步的被人们接受，常见的有自适应巡航系统(ACC)、盲区检测系统(BSD)、前方碰撞预警系统(FCW)和倒车预警系统（RCTA）等，目前最广泛的做法是在车辆前后及侧位安装毫米波雷达获取周边的行车环境信息。雷达在生产过程中不同程度的会存在角度误差，这些误差可能使其对周围车辆探测时产生更大的误差，而雷达精度是安全驾驶的保障，为了确保雷达探测精度，需要在研发、生产过程中对雷达信号处理的方案进行验证，在雷达出厂之前也需要对雷达本身的性能进行标定，测量出雷达本身的误差并将补偿值写入雷达。
常见的标定项目有RCS标定、系统标定和角度标定。
目前主流的标定方案，大多是分离式的，即在不同的场所和系统内分别进行各项标定，人员需要频繁的进出测试场地进行雷达的安装和固定，这类方案的通病是单线量产效率较低。另外设备频繁人工操作容易导致测试系统的误差，需要经常性的校准。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种应用于批量生产的毫米波雷达标定系统及其方法，可以在同一套系统内实现毫米波雷达的系统标定、角度标定、RCS标定；通过两个机器人轮换标定，可以节约系统标定时间，从而提高生产效率。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
本发明一种应用于批量生产的毫米波雷达标定系统，包括暗室、用于放置测试雷达的暗室上料口、设置在暗室内的伺服系统和控制系统；
所述控制系统包括上位机和与上位机输入端相连接用于查看暗室内设备动态的监控设备；
所述伺服系统包括第一机器人、第二机器人和第三机器人，所述第一机器人和第二机器人交替通过暗室上料口进行上下料与标定；所述第三机器人上安装有两种不同RCS的角反射器；
对于每个标定项目，在所述上位机上预设有对应角反射器和预备位置信息，所述第三机器人在执行标定前，所述上位机控制第三机器人带动角反射器移动到预设位置。
上述暗室设置有人员进出的屏蔽门和控制线进出口。
上述暗室内测试雷达的四周设有吸波材料。
上述两种不同RCS的角反射器均安装在第三机器人的末端法兰上。
上述第一机器人及第二机器人采用的是中型六轴机器人，所述第三机器人采用的是小型机器人。
可对雷达进行RCS标定，所述RCS标定的计算方法如下：
RCS测量基础是雷达方程，以雷达目标反射面积为未知量的雷达方程为：
σ＝Pr-Pt-Gt-Gr-2λ+R33+4R+Ls
式中：σ是雷达反射面积，Pr是接收功率，Pt是发射功率，Gt是发射天线的增益，Gr是接受天线的增益，λ是工作波长，33是常数，R是目标距离，Ls是系统损耗；根据上述的雷达方程，Pt，Gt，Gr，λ，R，Ls都是常数，雷达反射面积σ跟接收到的回波功率Pr直接相关，对比Pr可以直接得到角反射器的σ差值；经过对比实际得到的角反射器的σ差值即标定值。
上述毫米波雷达标定系统的标定方法，具体步骤如下：
（11）在所述上位机进行标定计划的创建，设置需要执行的标定项为系统标定、角度标定和RCS标定的一项或多项；
（12）将所述第一机器人和第二机器人初始化，并设置第一机器人停留在所述暗室上料口，在所述第一机器人的槽位上装入第一测试雷达；
（13）开始标定，所述控制系统通过第一机器人验证第一测试雷达验证连接正常后，控制所述第一机器人转入暗室进行标定；同时所述控制系统根据预设的标定项，将所述第一机器人和第三机器人上的角反射器调整到预设的位置，然后将标定指令发送到第一测试雷达，并采集所述第一测试雷达返回的数据用于生成报告，所述第一测试雷达根据标定计划设置的标定项，依次执行标定；
（14）所述第一测试雷达标定时，所述第二机器人转到暗室上料口，装入第二测试雷达，所述第一测试雷达标定完成后自动转出更换雷达，同时所述第二测试雷达转入标定原点位置进行第二测试雷达的标定；
（15）所述控制系统输出第二测试雷达的标定报告；
（16）循环操作进行批量标定；
（17）保持雷达位空置，按确定按键即表示结束标定，暗室中的雷达标定完成后转出，上料口的机械臂转入暗室，然后系统进入等待状态。
本发明的有益效果如下：
同一套系统可同时执行多种标定，不用依次去不同的系统内执行各项标定；根据暗室内外人工、自动操作时间的对比情况可以扩充为多个机器人轮流进行标定，节省了单个测试雷达测试前后上下样件的时间；基于预设的参数，伺服系统的执行误差小，精度高，稳定性好；通过机器人快速操作被测雷达，使标定的速度大大提高；降低了对操作者的技能要求，减少了人工误判和误操作的概率；使用机器人在暗室进行标定，操作人员无需进出暗室。
附图说明
图1为本发明的一种应用于批量生产的毫米波雷达标定系统的原理框图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参见图1，本发明的一种应用于批量生产的毫米波雷达标定系统，包括暗室、用于放置测试雷达的暗室上料口、设置在暗室内的伺服系统和控制系统；所述伺服系统包括第一机器人、第二机器人和第三机器人，所述第一机器人和第二机器人交替通过暗室上料口进行上下料与标定；所述第三机器人上安装有两种不同RCS的角反射器，根据标定项由所述控制系统调整某个角反射器对准测试雷达；控制系统包括上位机和监控设备，通过所述上位机标定各种标定计划及发送指令给伺服系统执行标定，同时通过所述监控设备查看暗室内的设备动态。
暗室设置有人员进出的屏蔽门和控制线进出口。上述暗室内测试雷达的四周设有吸波材料。两种不同RCS的角反射器均安装在第三机器人的末端法兰上。第一机器人及第二机器人采用的是中型六轴机器人，所述第三机器人采用的是小型机器人。
系统标定的原理为：在远场条件下，法线方向上目标在各通道间的相位幅度差即是系统的误差，根据这个原理，在法线方向测量出目标回波信号的幅度相位差，作为补偿值写入雷达内部作为内参，然后再根据各个实际角度下，雷达测得的物体角度进行对照，计算出各个角度上的补偿数据写入雷达；设信号矩阵：S,幅度相位差值矩阵：E,噪声矩阵：N,雷达输出信号：Y,根据公式Y = (S+N)E；幅度相位差值矩阵由下式计算；
E = Y/(S+N)。
本发明的毫米波雷达标定系统的系统标定方法，具体步骤如下：
（11）在所述上位机进行标定计划的创建，设置系统标定为需要执行的标定项；
（12）将所述第一机器人和第二机器人初始化，并停留在所述暗室上料口，在所述第一机器人的槽位上装入第一测试雷达；
（13）开始标定，所述控制系统通过第一机器人验证第一测试雷达验证连接正常后，控制所述第一机器人转入暗室进行标定；同时所述控制系统根据预设的标定项，将所述第一机器人和第三机器人上的角反射器调整到预设的位置，然后将系统标定指令发送到第一测试雷达，并采集所述第一测试雷达返回的数据用于生成报告，所述第一测试雷达根据指令发射电磁波并接收角反射器的回波信号，计算出此时的系统标定值并写入雷达内参；
（14）所述第一测试雷达标定时，所述第二机器人转到暗室上料口，装入第二测试雷达，所述第一测试雷达标定完成后自动转出更换雷达，同时所述第二测试雷达转入标定原点位置进行第二测试雷达的标定；
（15）所述控制系统输出第二测试雷达的标定报告；
（16）循环操作进行批量系统标定；
（17）保持雷达位空置，按确定按键即表示结束标定。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种应用于批量生产的毫米波雷达标定系统，其特征在于，包括暗室、用于放置测试雷达的暗室上料口、设置在暗室内的伺服系统和控制系统；
所述控制系统包括上位机和与上位机输入端相连接用于查看暗室内设备动态的监控设备；
所述伺服系统包括第一机器人、第二机器人和第三机器人，所述第一机器人和第二机器人交替通过暗室上料口进行上下料与标定；所述第三机器人上安装有两种不同RCS的角反射器；
对于每个标定项目，在所述上位机上预设有对应角反射器和预备位置信息，所述第三机器人在执行标定前，所述上位机控制第三机器人带动角反射器移动到预设位置。
2.如权利要求1所述的应用于批量生产的毫米波雷达标定系统，其特征在于：所述暗室设置有人员进出的屏蔽门和控制线进出口。
3.如权利要求1所述的应用于批量生产的毫米波雷达标定系统，其特征在于：所述暗室内测试雷达的四周设有吸波材料。
4.如权利要求1所述的应用于批量生产的毫米波雷达标定系统，其特征在于：所述两种不同RCS的角反射器均安装在第三机器人的末端法兰上。
5.如权利要求1所述的应用于批量生产的毫米波雷达标定系统，其特征在于：所述第一机器人及第二机器人采用的是中型六轴机器人，所述第三机器人采用的是小型机器人。
6.根据权利要求1所述的应用于批量生产的毫米波雷达标定系统，其特征在于，可对雷达进行RCS标定，所述RCS标定的计算方法如下：
RCS测量基础是雷达方程，以雷达目标反射面积为未知量的雷达方程为：
σ＝Pr-Pt-Gt-Gr-2λ+R33+4R+Ls
式中：σ是雷达反射面积，Pr是接收功率，Pt是发射功率，Gt是发射天线的增益，Gr是接受天线的增益，λ是工作波长，33是常数，R是目标距离，Ls是系统损耗；根据上述的雷达方程，Pt，Gt，Gr，λ，R，Ls都是常数，雷达反射面积σ跟接收到的回波功率Pr直接相关，对比Pr可以直接得到角反射器的σ差值；经过对比实际得到的角反射器的σ差值即标定值。
7.根据权利要求1所述毫米波雷达标定系统的标定方法，其特征在于，具体步骤如下：
（11）在所述上位机进行标定计划的创建，设置需要执行的标定项为系统标定、角度标定和RCS标定的一项或多项；
（12）将所述第一机器人和第二机器人初始化，并设置第一机器人停留在所述暗室上料口，在所述第一机器人的槽位上装入第一测试雷达；
（13）开始标定，所述控制系统通过第一机器人验证第一测试雷达通讯连接正常后，控制所述第一机器人转入暗室进行标定；同时所述控制系统根据预设的标定项，将所述第一机器人和第三机器人上的角反射器调整到预设的位置，然后将标定指令发送到第一测试雷达，并采集所述第一测试雷达返回的数据用于生成报告，所述第一测试雷达根据标定计划设置的标定项，依次执行标定；
（14）所述第一测试雷达标定时，所述第二机器人转到暗室上料口，装入第二测试雷达，所述第一测试雷达标定完成后自动转出更换雷达，同时所述第二测试雷达转入标定原点位置进行第二测试雷达的标定；
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