CN111983573A - 一种毫米波雷达角度自动校准系统及方法 - Google Patents

一种毫米波雷达角度自动校准系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明旨在提出一种毫米波雷达角度自动校准系统及方法，包括：控制中心，分别与目标模拟单元和定位器控制器连接；雷达目标模拟器，包括目标模拟单元、射频模块、转台及屏蔽环境。通过设置雷达模拟目标值，雷达角度采样扫描步进及采样时间，根据所述雷达模拟目标值设置雷达扫描范围，进行雷达采样并将结果发送至所述控制中心，计算雷达采样实际角度值与模拟目标值的差值，生成校准表并写入待测雷达中，作为下一次雷达采样的角度补偿，直至所述差值小于预设误差值，完成校准。从而实现了雷达角度测试的自动校准，能有效快速的评估安装及测试带来的角度误差，进而准确快速的进行雷达系统性能的测试。

Description

一种毫米波雷达角度自动校准系统及方法
技术领域
本发明涉及雷达检测领域，尤其是涉及一种毫米波雷达角度自动校准系统及方法。
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。
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，更重要的是评估测试雷达的系统性能，以判别雷达在不同的应用需求下是否满足探测要求，因而在系统性能测试之前进行角度的自动校准显得尤为必要。目前，雷达角度校准方法通常采用三角铁或者角度标定网格进行校准，此种方法不但耗时耗力，校准误差过大，无法满足精准获取探测目标的距离和角度等信息，也给汽车驾驶带来极大的安全隐患，加大了行车的事故风险，影响到了人们的出行安全。
发明内容
本发明提出了一种毫米波雷达角度自动校准系统及方法，通过雷达目标模拟器进行雷达扫描时的角度自动调控，并进一步设置测试目标信息作为雷达采样时的自动校准参照，从而不断提高雷达采样的精确度，有效解决了现有技术中的多种缺陷问题，具体为：
一种毫米波雷达角度自动校准系统，包括：控制中心，分别与目标模拟单元和定位器控制器连接；雷达目标模拟器，包括目标模拟单元、射频模块、转台及屏蔽环境；其中，所述目标模拟单元根据所述控制中心预设的雷达模拟目标值，控制射频模块执行射频信号的发送或接收，所述定位器控制器通过转台控制待测雷达扫描范围，所述转台与待测雷达间设置吸波材料。所述待测雷达根据所述控制中心设置的雷达角度采样扫描步进β及采样时间，进行采样并将结果反馈至所述控制中心，所述控制中心还用于计算雷达采样实际角度值与模拟目标值的差值，生成校准表并写入待测雷达中，作为下一次雷达采样的角度补偿，直至所述差值小于预设误差值，完成校准。
其中，所述雷达模拟目标值包括角度、距离和速度。
进一步的，所述射频模块执行射频信号的发送或接收，还包括：所述射频模块接收到来自待测雷达发射的电磁波信号，经过所述目标模拟单元模拟的目标后，产生目标反射信号并通过所述射频模块发送至待测雷达接收，并进行目标信号的处理。
其中，所述扫描范围大于所述雷达模拟目标值。
所述待测雷达与所述控制中心为有线连接。
作为优选的，本发明还提供了一种毫米波雷达角度自动校准方法，包括以下步骤：
S1：启动雷达目标模拟器，所述待测雷达进入工作状态；
S2：设置雷达模拟目标值，通过射频模块执行射频信号的发送或接收；
S3：根据雷达覆盖范围需求及所述雷达模拟目标值设置雷达扫描范围，结合雷达角度分辨及精度要求设置雷达角度采样扫描步进β及采样时间，进行雷达采样并将结果发送至所述控制中心，计算雷达采样实际角度值与模拟目标值的差值，生成校准表并写入雷达，作为下一次雷达采样的角度补偿，直至所述差值小于预设误差值，完成校准。
所述雷达模拟目标值包括角度、距离和速度。
所述S2还包括：所述射频模块接收到来自待测雷达发射的电磁波信号，经过所述目标模拟单元模拟的目标后，产生目标反射信号并通过所述射频模块发送至待测雷达接收，并进行目标信号的处理。
具体的，所述校准表还包括：以所述雷达角度采样扫描步进β为间隔长度，计算每一间隔采样的实际角度值与模拟目标值的差值：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；得校准表为
Figure 825265DEST_PATH_IMAGE002
，其中，n表示以所述间隔长度将所述雷达扫描范围划分为n个样本，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为实际角度值，
Figure 791078DEST_PATH_IMAGE004
为雷达模拟目标值。
所述下一次雷达采样的角度补偿还包括：将所述校准表
Figure 880257DEST_PATH_IMAGE002
分别对应补偿至所述采样扫描步进β下的实际测试角度值中，并重新执行下一次雷达采样。
本发明提供一种毫米波雷达角度自动校准系统及方法，通过在雷达目标模拟器暗箱环境中设定目标信息并通过设置可自动控制的转台进行灵活调控雷达的采样角度范围，进一步根据采样结果进行误差补偿，缩小采样误差，提高检测精度，有效保障采样数据的真实可靠性。
附图说明
图1为一实施例中的毫米波雷达角度自动校准系统结构示意图。
图2为一实施例中的毫米波雷达角度自动校准方法流程图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例及附图对本发明的一种毫米波雷达角度自动校准系统及方法作进一步详细描述。
如图1为毫米波雷达角度自动校准系统结构示意图，其中，1-雷达目标模拟器，2-射频模块，3-待测雷达，4-吸波材料，5-转台，6-定位器控制器，7-控制中心，8-目标模拟单元。进一步的，所述控制中心，分别与目标模拟单元和定位器控制器连接。雷达目标模拟器，包括目标模拟单元、射频模块、转台及屏蔽环境；其中，所述目标模拟单元根据所述控制中心预设的雷达模拟目标值，控制射频模块执行射频信号的发送或接收，所述定位器控制器通过转台控制待测雷达扫描范围，优选的，所述扫描范围大于所述雷达模拟目标值。所述转台与待测雷达间设置吸波材料。所述待测雷达根据所述控制中心设置的雷达角度采样扫描步进β及采样时间，进行采样并将结果反馈至所述控制中心，所述控制中心还用于计算雷达采样实际角度值与模拟目标值的差值，生成校准表并写入待测雷达中，作为下一次雷达采样的角度补偿，直至所述差值小于预设误差值，完成校准。
作为优选的，所述射频模块用于接收到来自待测雷达发射的电磁波信号，并经过所述目标模拟单元模拟的目标后，产生目标反射信号并通过所述射频模块发送至待测雷达接收，并进行目标信号的处理。
作为优选的，所述转台通过定位器控制器根据所述雷达模拟目标值控制转台中心轴齿轮转动角度，进而实现对待测雷达扫描范围的控制。所述转台与所述定位器控制器采用电连接。
作为优选的，所述雷达模拟目标值包括角度、距离和速度。
作为优选的，所述待测雷达与所述控制中心采用有线连接，用于实现采集的数据与控制中心间的交互，和实时数据的获取，及校准表及时写入待测雷达中，实现待测雷达在采样过程中自适应调整角度，通过角度补偿及时克服误差问题，确保采样数据的真实性。
作为优选的，所述控制中心为PC端，用于实现雷达模拟目标值的设置，以及根据所述雷达模拟目标值将角度控制指令发送至定位器控制器，进而实现转台的调控，此外，所述待测雷达采样的数据结果可以通过PC端进行查看和监控，进一步确保校准表的有效性。
作为优选的，吸波材料优选为电介质，或铁磁材料，但不限于此。
本发明还提供了一种毫米波雷达角度自动校准方法（如图2所示），具体步骤包括：
S1：启动雷达目标模拟器，所述待测雷达进入工作状态；
S2：设置雷达模拟目标值，通过射频模块执行射频信号的发送或接收；
S3：根据雷达覆盖范围需求及所述雷达模拟目标值设置雷达扫描范围，结合雷达角度分辨及精度要求设置雷达角度采样扫描步进β及采样时间t，进行雷达采样并将结果发送至所述控制中心，计算雷达采样实际角度值与模拟目标值的差值，生成校准表并写入待测雷达中，作为下一次雷达采样的角度补偿，再次测试目标并计算目标角度与设置值的差值，判断其是否满足精度误差要求，若满足，则所述差值小于预设误差值，完成校准；否则，重新根据所述校准表更新所述雷达角度采样扫描步进β下的实际测试角度值进行再次测量。
其中，所述S2还包括：所述射频模块接收到来自待测雷达发射的电磁波信号，经过所述目标模拟单元模拟的目标后，产生目标反射信号并通过所述射频模块发送至待测雷达接收，并进行目标信号的处理。
作为优选的，所述校准表还包括：以所述雷达角度采样扫描步进β为间隔长度，计算每一间隔采样的实际角度值与模拟目标值的差值：
Figure 534092DEST_PATH_IMAGE001
；得校准表为
Figure 789231DEST_PATH_IMAGE002
，其中，n表示以所述间隔长度将所述雷达扫描范围划分为n个样本，
Figure 503109DEST_PATH_IMAGE003
为实际角度值，
Figure 204217DEST_PATH_IMAGE004
为雷达模拟目标值。
所述下一次雷达采样的角度补偿还包括：将所述校准表
Figure 163208DEST_PATH_IMAGE002
分别对应补偿至所述采样扫描步进β下的实际测试角度值
Figure DEST_PATH_IMAGE005
，重新执行下一次雷达采样。
综上所述，本发明所提供的一种毫米波雷达角度自动校准系统及方法，实现了雷达角度测试的自动校准，能有效快速的评估安装及测试带来的角度误差，进而准确快速的进行雷达系统性能的测试。通过雷达的自适应校准进一步保障了雷达采样信息的有效性及可靠性，进一步保障了自动驾驶的安全。
虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种毫米波雷达角度自动校准系统，其特征在于，包括：控制中心，分别与目标模拟单元和定位器控制器连接；雷达目标模拟器，包括目标模拟单元、射频模块、转台及屏蔽环境；其中，所述目标模拟单元根据所述控制中心预设的雷达模拟目标值，控制射频模块执行射频信号的发送或接收，所述定位器控制器通过转台控制待测雷达扫描范围，所述转台与待测雷达间设置吸波材料；所述待测雷达根据所述控制中心设置的雷达角度采样扫描步进β及采样时间，进行采样并将结果反馈至所述控制中心，所述控制中心还用于计算雷达采样实际角度值与模拟目标值的差值，生成校准表并写入待测雷达中，作为下一次雷达采样的角度补偿，直至所述差值小于预设误差值，完成校准。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述雷达模拟目标值包括角度、距离和速度。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述射频模块执行射频信号的发送或接收，还包括：所述射频模块接收到来自待测雷达发射的电磁波信号，经过所述目标模拟单元模拟的目标后，产生目标反射信号并通过所述射频模块发送至待测雷达接收，并进行目标信号的处理。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述扫描范围大于所述雷达模拟目标值。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述待测雷达与所述控制中心为有线连接。
6.一种毫米波雷达角度自动校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：启动雷达目标模拟器，所述待测雷达进入工作状态；
S2：设置雷达模拟目标值，通过射频模块执行射频信号的发送或接收；
S3：根据雷达覆盖范围需求及所述雷达模拟目标值设置雷达扫描范围，结合雷达角度分辨及精度要求设置雷达角度采样扫描步进β及采样时间，进行雷达采样并将结果发送至所述控制中心，计算雷达采样实际角度值与模拟目标值的差值，生成校准表并写入雷达，作为下一次雷达采样的角度补偿，直至所述差值小于预设误差值，完成校准。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述雷达模拟目标值包括角度、距离和速度。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述S2还包括：所述射频模块接收到来自待测雷达发射的电磁波信号，经过所述目标模拟单元模拟的目标后，产生目标反射信号并通过所述射频模块发送至待测雷达接收，并进行目标信号的处理。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述校准表还包括：以所述雷达角度采样扫描步进ββ为间隔长度，计算每一间隔采样的实际角度值与模拟目标值的差值：
Figure 294505DEST_PATH_IMAGE001
；得校准表为
Figure 222927DEST_PATH_IMAGE002
，其中，n表示以所述间隔长度将所述雷达扫描范围划分为n个样本，
Figure 324744DEST_PATH_IMAGE003
为实际角度值，
Figure 252249DEST_PATH_IMAGE004
为雷达模拟目标值。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述下一次雷达采样的角度补偿还包括：将所述校准表
Figure 954888DEST_PATH_IMAGE002
分别对应补偿至所述采样扫描步进β下的实际测试角度值中，并重新执行下一次雷达采样。
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