CN112513665A - 用于求出雷达截面积的方法和装置、用于训练交互模型的方法以及雷达目标仿真器和试验台 - Google Patents

用于求出雷达截面积的方法和装置、用于训练交互模型的方法以及雷达目标仿真器和试验台 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于求出雷达截面积(σ)的一种方法(1a)和一种装置(4)、一种用于训练交互模型(W)的方法(1b)、一种用于处理雷达信号的雷达目标仿真器(10)和一种用于车辆(2)的试验台(100)。基于在包含模拟的雷达目标(Z)的模拟的环境场景中的交互模型(W)模拟虚拟的雷达信号(V)的传播。在此，以如下方式对虚拟的雷达信号(V)与模拟的雷达目标(Z)的交互进行建模，使得将表征虚拟的雷达信号(V)的物理参量划分成与虚拟的雷达信号(V)的定向散射相对应的方向分量(Ga)和与虚拟的雷达信号(V)的各向同性的散射相对应的漫射分量(Gb)。在考虑到方向分量(Ga)和漫射分量(Gb)的情况下在模拟的环境场景中求出接收器点(E)处的物理参量的值(G)，并且由接收器点(E)处的物理参量的所求出的值(G)推导出模拟的雷达目标(Z)的雷达截面积(σ)。

Description

用于求出雷达截面积的方法和装置、用于训练交互模型的方 法以及雷达目标仿真器和试验台
技术领域
本发明涉及：用于求出模拟的雷达目标的雷达散射横截面、特别是用于在雷达目标仿真器中刺激真实的雷达信号的一种方法和一种装置；一种用于训练交互模型的方法；一种用于处理由车辆、特别是机动车输出的真实的雷达信号的雷达目标仿真器；以及一种带有这种雷达目标仿真器的、用于车辆的、特别是机动车的试验台。
背景技术
在当前的车辆中的各种环境传感器中，雷达传感器由于其在不同天气条件下的稳健性而起着核心作用。因此不同的驾驶员辅助系统经常访问由雷达传感器提供的传感器数据。
为了测试驾驶员辅助系统，已知所谓的车辆在环试验台，在所谓的车辆在环试验台中，根据由环境模拟产生的测试场景来刺激车辆的环境传感器、特别是雷达传感器。驾驶员辅助系统的因此产生的控制信号被实时引回到环境模拟中，以便实现动态的测试。
对雷达传感器的刺激通常具有对由所述雷达传感器发出的雷达信号的处理、特别是调制，其中，处理由测试场景表征。代表测试场景的这样调制后的雷达信号然后被送回给雷达传感器。
为了根据测试场景处理雷达信号，需要所谓的刺激点，所述刺激点包含了有关有待实施的处理的信息。刺激点可以尤其包含在测试场景中含有的目标和带有有待测试的驾驶员辅助系统的测试车辆之间的间距、这些目标关于测试车辆的方位角、由于测试车辆的目标的相对运动而出现的多普勒位移以及目标的雷达截面积。
为了从由环境模拟提供的模拟数据计算出雷达截面积，已知不同的解决方案。尤其可以建立与诸如(相对测试车辆的)位置和伸展之类的目标属性相关的统计学模型并且添加噪声。所述目标备选可以通过虚拟的散射中心代表。光线跟踪解决方案同样已知，其也考虑到了目标的材料特性。但这些解决方案不能实时并且因此不适用于车辆在环试验台中的动态的测试。
US 2002/0198670 A1例如说明了一种用于电磁学的模拟算法，该模拟算法使得能计算单频情况下在导体处散射的电磁波。因此尤其可以计算几何尺寸已知的目标的雷达截面积。为此借助交互矩阵M的预处理和代表共轭梯度的方法的迭代算法来解电磁边际积分方程。由此产生了目标上的通过波的入射产生的表面电流，借助该表面电流可以求出散射的波。
US 2003/0234786 A1涉及用于双向反射率分布函数的自动因子分解近似值的产生。在此，在内循环中为初始量的投影在搜索空间中搜索纹理因子，所述纹理因子结合所述投影最佳地近似双向反射率分布函数。在外循环中以如下方式最小化在此出现的近似误差，即，搜索误差最小的一批投影。从双向反射率分布函数的完全近似值中计算出不同视角的反射率值。
EP 0 157 153 A1公开了一种用于对整个雷达系统进行计算机辅助模拟的方法，其中，将发射器的瞬时功率谱用作信号，并且对应传播路径和目标特性来改变这个信号。所述方法提供已处理信号的统计矩。在发射器模拟器中预定了发射器信号的幅度变化曲线和相位变化曲线并且生成了功率谱。在目标模拟器中，几何因素、目标特性、传播损耗和天线增益被转换为用于接收器信号的通用雷达方程。模拟方法可以解析闭合地表达为累积能量的形成。
发明内容
本发明的任务是，改进雷达目标的仿真。任务尤其在于，对雷达目标实时仿真。
这个任务通过根据独立权利要求所述的用于求出模拟的雷达目标的雷达截面积的一种方法和一种装置、一种用于训练交互模型的方法、一种用于刺激由车辆输出的真实的雷达信号的雷达目标仿真器以及带有这种雷达目标仿真器的一种用于车辆的试验台解决。本发明的优选的实施方案是从属权利要求的主题。
本发明的第一个方面涉及一种用于求出模拟的雷达目标的雷达截面积的方法，模拟的雷达目标尤其可以用于在雷达目标仿真器中刺激真实的雷达信号，该方法优选具有下列方法步骤：
(i)基于交互模型在包含模拟的雷达目标的模拟的环境场景中模拟虚拟的雷达信号的传播，其中，以如下方式对虚拟的雷达信号与模拟的雷达目标的交互进行建模，即，将表征虚拟的雷达信号的物理参量划分成与虚拟的雷达信号的定向散射相对应的方向分量和与虚拟的雷达信号的各向同性的散射相对应的漫射分量；
(ii)在考虑到所述方向分量和所述漫射分量的情况下在模拟的环境场景中求出接收器点处的物理参量的值；和
(iii)由接收器点处的物理参量的所求出的值推导出模拟的雷达目标的雷达截面积。
雷达信号根据本发明尤其是电磁波并且优选通过振幅、相位、频率和/或传播方向表征。在此，雷达信号优选在立体角范围内、即所谓的视场角(FoV)内沿着传播方向传播。
模拟的环境场景根据本发明尤其是这样一种状况，在该状况中，至少一个模拟的雷达目标，例如车辆、行人、建筑物或其它环境目标，与有待测试的车辆有限定的关系、特别是相对有待测试的车辆有一定的间距、一定的取向和/或一定的运动。环境场景可以尤其是交通状况。
表征虚拟的雷达信号的物理参量根据本发明尤其是用来描述雷达信号的参量。所述物理参量可以例如包含有关雷达信号的振幅和/或相位的信息。所述物理参量优选是雷达信号的功率密度和场强。物理参量的例如在接收器点中求出的值，因此可以例如是随散射角变化的功率。
定向散射根据本发明尤其是功率或场强到立体角范围内的散射。这样散射的雷达信号或雷达信号的这样散射的分量从模拟的雷达目标起优选在所谓的反射锥内、例如在限定的立体角范围内传播。
本发明的第二个方面涉及在使用冯氏公式的情况下优选根据根据本发明的第一个方面所述的方法求出模拟的雷达目标的雷达截面积的一种方法，模拟的雷达目标尤其用于在雷达目标仿真器中刺激真正的雷达目标。
本发明的第一个方面和第二个方面尤其基于这样的解决方案，即，优选以如下方式对优选模拟为雷达波束的雷达信号与来自环境场景的目标的交互进行建模，使得雷达信号的一部分在交互后根据在目标处的镜面散射、例如根据反射传播，雷达信号的另一部分则根据在目标处的漫射的、特别是各向同性的散射传播。然后通过在模拟的环境场景内解析在优选也对应雷达信号的初始点的接收器点中的雷达信号的所有部分，可以求出所述目标的雷达截面积。
在环境场景中传播的雷达波束与模拟的雷达目标的交互优选基于一种交互模型。在此，所述交互模型优选通过冯氏公式表示，尤其可以向冯氏公式添加可归一化的方向性项。由此可以针对模拟的环境场景中的每个单独的雷达波束将功率密度或必要时场强划分为定向的分量和漫射分量。因此基于定向的分量也能在很小的计算耗费下模拟雷达信号在多个模拟的雷达目标处的多次散射。因此，借助在接收器点中的总功率密度至少基本上能实时地推导出模拟的雷达目标的雷达截面积。总功率密度在此由背景部分、即雷达信号的漫射分量和定向的部分、即雷达信号的定向的分量组成，所述定向的分量在接收器点中被(返回)反射或者朝着接收器点的方向散射。
根据本发明的用于求出模拟的雷达目标的雷达截面积的方法能灵活地使用，例如使用在所谓的虚拟的验证中。所述方法可以例如用于刺激特别是数学的雷达传感器模型。
本发明总体上允许了在考虑到多次反射的情况下能实时求出模拟的雷达目标的雷达截面积。
在一种优选的实施方式中，基于对雷达信号的传播的分析描述来模拟虚拟的雷达信号从环境场景中的发射器点至模拟的雷达目标的传播。虚拟的雷达信号的传播尤其可以通过基于分析描述的数字计算求出。可以例如借助光线跟踪来模拟传播。由此使得能够特别精确和切合实际地求出虚拟的雷达信号直至遇上模拟的雷达目标为止的传播。因为雷达信号的这种传播优选至少基本上被直线地建模，因此它也能被实时地模拟。
尤其通过方向分量表征的雷达信号的至少一部分在与模拟的雷达目标的交互后的传播优选基于对雷达信号的传播的分析描述尤其通过光线跟踪进行模拟。虚拟的雷达信号在与模拟的雷达目标交互后从模拟的雷达目标起到接收器点的传播，尤其可以基于对雷达信号的传播的分析描述进行模拟。雷达信号的通过所述物理参量的方向分量表征的一部分，可以例如包含多个部分信号，所述部分信号基本上直线地传播。部分信号的传播方向在此优选处在反射锥内。
部分信号根据本发明尤其是单独的雷达波束。
如果之后部分信号的至少一部分再一次遇上模拟的雷达目标，那么部分信号所述一部分与模拟的雷达目标的交互又基于交互模型加以说明。因此也能精确和符合现实地模拟从发射器点起传播的雷达信号的多次反射，这使得能推导出特别切合实际的雷达截面积。
因此优选基于两个过程来描述模拟的环境场景中的虚拟的雷达信号：一方面，雷达信号的至少一部分在发射器点和至少一个模拟的雷达目标之间或者在多个模拟的雷达目标之间的至少基本上直线的传播，可以基于对雷达信号的传播的分析描述、特别是光线跟踪加以模拟。另一方面，雷达信号或者雷达信号的至少一部分与模拟的雷达目标的交互可以基于所述交互模型加以模拟。总体上这允许了特别快速和精确地求出一个或多个雷达截面积。
在另一种优选的实施方式中，虚拟的雷达信号包含多个部分信号，并且针对每个部分信号对虚拟的雷达信号与模拟的雷达目标的交互进行建模。雷达截面积在此优选基于接收器点处的物理参量的多个所求出的值推导出。由此可以在模拟的环境场景中模拟雷达信号的特别符合实际的传播。
在接收点中，针对部分信号的所有漫射分量的物理参量的值以及表征沿接收点方向散射的部分信号的方向分量的物理参量的值，被相加。然后可以基于这个和求出雷达截面积。
部分信号的传播优选假设为基本上是直线的。部分信号在此优选具有不同的传播方向。由此可以为雷达信号配设立体角范围，雷达信号在该立体角范围内传播。然后在计算雷达截面积时可以相应地保持忽略雷达信号与处在所配设的立体角范围外的模拟的雷达目标的交互，由此快速地求出雷达截面积。
在另一种优选的实施方式中，物理参量根据表征模拟的雷达目标的物理特性的至少一个模型参数被划分成了方向分量和漫射分量。由此可以在计算雷达截面积时考虑到了模拟的雷达目标的物理特性。例如可以考虑到雷达目标的表面特性、雷达目标的材料和/或类似物。
至少一个模型参数优选是冯氏公式的参数。至少一个模型参数尤其可以是说明雷达信号的漫射散射的部分的前置因子。至少一个模型参数可以备选或附加地是说明雷达信号的定向散射的部分的前置因子。至少一个模型参数备选或附加地也可以是指数，所述指数说明了反射锥的宽度，雷达信号的定向散射的部分在该反射锥内传播。在此，模型参数中的至少两个模型参数可以彼此具有相关性。
本发明的第三个方面涉及一种用于训练交互模型的方法，借助所述方法能以如下方式对虚拟的雷达信号与模拟的雷达目标的交互进行建模，即，表征虚拟的雷达信号的物理参量被划分成了与虚拟的雷达信号的定向的散射相对应的方向分量和与虚拟的雷达信号的各向同性的散射相对应的漫射分量。所述方法具有下列工作步骤：(i)基于对雷达信号在参考目标处的反射的分析描述来模拟虚拟的雷达信号与参考目标的交互，此时求出表征在参考目标处反射的虚拟的雷达信号的物理参量的至少一个值，或者对真实的雷达信号与参考目标的真实的副本的交互进行建模，此时测量表征在参考目标的真实的副本处反射的真实的雷达信号的物理参量的至少一个值；并且(ii)基于所述物理参量的至少一个所求出的值求出交互模型的至少一个模型参数。
训练交互模型根据本发明尤其是使优选现象学的交互模型、特别是冯氏公式与对虚拟的雷达信号和模拟的雷达目标的交互的分析描述相匹配或者与用于反射真实的雷达信号的实验的结果相匹配。交互的分析描述可以例如通过所谓的RCS理论给出，RCS理论使得能做出关于雷达信号的传播和特别是关于雷达信号与目标的交互的陈述。该分析描述尤其可以基于用于雷达信号的传播、特别是雷达信号在目标处的反射的解析模型。实现了对真实的雷达信号与真实的目标、例如参考目标的交互进行建模的实验，可以例如用模仿虚拟的雷达信号在模拟的雷达目标处、特别是参考目标处的反射的实验设计实施。交互模型的至少一个模型参数优选通过将物理参量的至少一个所求出的值与物理参量的解析或实验求出的值、特别是与物理参量的基于分析描述数字求出的值相比较求出。
物理参量的至少一个值根据本发明尤其说明了在模拟的雷达目标处散射的雷达信号的随散射角变化的功率。物理参数的至少一个值可以尤其构成散射特性。
求出至少一个模型参数尤其是交互模型的前置因子的归一化。至少一个模型参数的确定例如可以是指定雷达信号的定向散射的部分的冯氏公式的前置因子的归一化。
本发明的第三个方面尤其基于这样的解决方案，即，基于分析描述、例如通过数字解出相应的方程来模拟虚拟的或真实的雷达信号与参考目标的交互(参考目标的特性、特别是伸展、位置、表面特性和/或材料是公知的)，或者基于实验来建模并且在此求出物理参量的、例如雷达信号的特别是功率密度的和/或场强的至少一个值。有待训练的交互模型可以紧接着与物理参量的至少一个所求出的值相关，从中优选得出交互模型的至少一个模型参数。交互模型的至少一个模型参数尤其能以这种方式归一化。由此可以确保，在模拟的环境场景中在接收器点处使用交互模型时，获得了所述物理参量的和在基于交互的分析描述更为耗费地计算时相同的值。
基于分析描述可以例如求出参考目标的散射特性，所述散射特性说明了功率随散射角的变化。交互模型、例如冯氏公式，然后可以通过恰当地选择至少一个模型参数被这样调整，使得借助交互模型求出的散射特性对应基于分析描述所求出的波束特性。
备选也可以考虑的是，通过测量所述物理参量的至少一个值确定在参考目标的真实的副本处反射真实的雷达信号的传播。至少一个模型参数然后可以基于所述物理参量的至少一个所测得的值求出。
优选储存至少一个所求出的模型参数。由此可以随时精确地描述虚拟的雷达信号与模拟的雷达目标的交互。
在一种优选的实施方式中，基于补偿计算、特别是回归分析求出至少一个模型参数。所述至少一个模型参数尤其可以形成用于拟合物理参量的所求出的值的参数。至少一个模型参数优选在补偿计算的范畴内加以调整，直至在基于分析描述计算出的用于物理参量的值和基于交互模型计算出的用于物理参量的值之间的偏差为最小。由此可以特别可靠和精确地确定至少一个模型参数。
在另一种优选的实施方式中，参考目标是球体。这特别有利，因为已知针对球体的对与雷达信号的交互的可靠的分析描述。
在另一种优选的实施方式中，模拟用于多个不同的参考目标的虚拟的或真实的雷达信号的传播或对其进行建模。优选分别基于物理参量的在此求出的值求出至少一个模型参数，并且根据多个不同的参考目标的目标特性储存所求出的模型参数。通过访问所储存的模型参数可以因此为不同的模拟的雷达目标可靠地求出在接收器点中的物理参量的值并且因此精确地求出有效横截面，其中，不同的模拟的雷达目标例如具有不同的表面特性、由不同的材料构成和/或诸如此类。
尤其能以这种方式训练用于有各自不同的表面特性和/或由各自不同的材料构成的不同的参考目标的交互模型。基于所求出的模型参数可以因此例如产生所谓的查找表，所述查找表在使用交互模型时实现了用于不同的雷达目标的交互模型的简单的配置。
本发明的第四个方面涉及一种用于求出模拟的雷达目标的雷达截面积的装置，该装置设置用于实施根据本发明的第一个、第二个和/或第三个方面所述的方法。由此可以快速地、特别至少基本上实时地并且精确地求出符合现实的雷达截面积。
用于求出雷达截面积的装置优选设置用于，接收模拟装置的表征模拟的环境场景的模拟数据并且基于所述模拟数据在使用交互模型的情况下求出在环境场景中包含的模拟的雷达目标的雷达截面积。在此，模拟数据例如包含有关模拟的雷达目标的目标类型、雷达目标的形状、雷达目标在环境场景中的位置、雷达目标在环境场景中的取向和/或诸如此类。所述装置优选设置用于，除了雷达截面积外也输出处理真实的雷达信号所需的另外的数据。所述装置尤其可以设置用于，基于模拟数据和交互模型输出刺激点。
本发明的第五个方面涉及用于处理由车辆、特别是机动车输出的真实的雷达信号的雷达目标仿真器。雷达目标仿真器优选具有模拟装置，模拟装置设置用于，模拟环境场景并且输出表征所述环境场景的模拟数据。此外，雷达目标仿真器还优选具有用于根据本发明的第四个方面求出模拟的雷达目标的截面积的装置，该装置设置用于，基于模拟数据输出至少一个刺激点。此外，雷达目标仿真器还优选具有刺激装置，该刺激装置设置用于，接纳、特别是接收真实的雷达信号，基于至少一个刺激点处理真实的雷达信号并且输出、特别是发射这样经处理后的雷达信号。在此，模拟装置优选构造用于，基于由驾驶员辅助系统预定的边际条件来模拟环境场景。
本发明的第六个方面涉及一种用于车辆、特别是机动车的试验台，其具有根据本发明的第五个方面所述的雷达目标仿真器。由此可以实现车辆在环试验台，用该车辆在环试验台能实现对车辆的驾驶员辅助系统的动态测试。
参考本发明的第一个方面和其有利的设计方案说明的特征和优点，至少技术上合理地也适用于本发明的第二个、第三个、第四个、第五个和第六个方面和她们的有利的设计方案，反之亦然。
下文中借助在附图中示出的不受限制的实施例更为详细地阐释本发明。图中至少部分示意性地表明：
附图说明
图1是根据本发明的试验台的优选的实施例；
图2是用于求出雷达截面积的根据本发明的方法的优选的实施例；
图3是用于对虚拟的雷达信号与模拟的雷达目标的交互进行建模的交互模型的优选的实施例；并且
图4是用于训练交互模型的方法的优选的实施例。
具体实施方式
图1示出了用于带有雷达传感器2a的车辆2、特别是机动车的根据本发明的试验台100的一个优选的实施例。试验台100具有雷达目标仿真器10以处理由雷达传感器2a发出的真实的雷达信号R，其中，雷达目标仿真器10具有模拟装置3、用于求出模拟的雷达目标的雷达截面积的装置4和刺激装置5。
模拟装置3优选设置用于，模拟环境场景并且输出表征环境场景的模拟数据D。环境场景例如包含模拟的雷达目标。装置4可以借助模拟数据D优选输出至少一个刺激点P，该刺激点尤其包含了至少一个模拟的雷达目标的雷达截面积。刺激装置5可以基于至少一个刺激点P处理所接收到的真实的雷达信号R并且作为经处理的雷达信号R′发回给雷达传感器2a。
车辆2、特别是车辆2的基于雷达传感器2a的传感器数据运行的驾驶员辅助系统，优选与模拟装置3连接。由此可以在环境场景的模拟的范畴内考虑到车辆2的输入、特别是车辆2的由驾驶员辅助系统引发的行为。换句话说，车辆2与模拟装置3的连接使得在车辆2的反应与模拟的环境场景之间的反馈成为可能，借助所述反馈可以动态地测试车辆2或驾驶员辅助系统。
模拟装置3可以例如是计算机，计算机设置用于，运行用于模拟环境场景的软件，例如
Figure BDA0002831939660000101
模拟装置3优选模拟车辆2可以在其背景下运行的状况。例如可以在考虑到其它交通参与者、诸如天气、日间或道路情况之类的环境条件和/或诸如此类的情况下模拟车辆的行驶。所述状况尤其可以通过其它交通参与者或障碍物的位置、方向和/或类型表征。这个信息优选包含在模拟数据D中。
用于求出模拟的雷达信号的雷达截面积的装置4优选设置用于，这样来制备模拟数据D，使得由雷达传感器2a发出的雷达信号R可以根据模拟的环境场景加以处理，这就是说，基于所发出的雷达信号R可以产生表征环境场景的处理的雷达信号R′。为此，装置4可以在模拟的环境场景中，这就是说在考虑到模拟数据D的情况下模拟优选对应由雷达传感器2a发出的雷达信号R的虚拟的雷达信号的传播。如结合图2详细说明那样，可以借助虚拟的雷达信号的模拟的传播从模拟的环境场景推导出必要时在环境条件的影响下模拟的雷达信号的雷达截面积、例如其它车辆或障碍物的雷达截面积。这样求出的雷达截面积由装置4必要时伴随其它信息，如模拟的雷达目标与车辆2的间距、模拟的雷达目标关于车辆2的方位角、在模拟的雷达目标处反射的雷达信号的多普勒位移和/或诸如此类地发出。
刺激装置5优选设置用于，通过信号的延时和/或调制促成对雷达信号R的处理。为此，刺激装置5优选具有至少部分模拟的电路，在例如借助接收天线接收到的雷达信号R例如借助发射天线发射给雷达传感器2a之前，通过所述模拟的电路使所述雷达信号循环(schleifen)。但刺激装置5备选或附加地也具有计算装置，所述计算装置设置用于，至少部分数字地实施对雷达信号R的处理。
图2示出了用于求出模拟的雷达目标的雷达截面积σ、特别是用于在雷达目标仿真器中刺激真实的雷达信号的根据本发明的方法1a的优选的实施例。
在方法步骤S1中，特别是借助所提供的模拟数据D基于交互模型W模拟虚拟的雷达信号在模拟的环境场景中的传播，所述环境场景优选通过模拟数据D表征并且例如包含模拟的雷达目标。交互模型W在此可以在在前的方法步骤中、必要时也在单独的方法中加以训练(参看图4)。交互模型W例如可以通过与雷达信号的传播的分析描述或用于传播雷达信号的实验的比较以如下方式进行调整，即，确定交互模型W的模型参数。
虚拟的雷达信号在环境场景中的传播可以例如在两个子步骤S1a、S1b中模拟。在第一子部分S1a中可以例如假设多个部分信号的至少基本上直线形的、例如放射状的传播，直至一个或多个部分信号遇到虚拟的雷达目标并且与这个虚拟的雷达目标交互。部分信号在此优选在发射器点的预定的立体角范围内传播，其中，发射器点在环境场景内优选对应发出虚拟的雷达信号的车辆的位置。虚拟的雷达信号或者部分信号的传播可以例如借助光线跟踪进行模拟，特别是直至雷达信号或部分信号中的至少一个部分信号遇到模拟的雷达目标。
虚拟的雷达信号、特别是至少一个部分信号与模拟的雷达目标的交互，在第二子步骤S1b中优选以如下方式进行建模，即，划分表征虚拟的雷达信号的物理参量，例如功率密度或场强。雷达信号的一部分可以例如通过方向分量Ga表示，所述方向分量对应虚拟的雷达信号的定向的散射。雷达信号的另一部分则可以通过与虚拟的雷达信号的各向同性的散射的漫射分量Gb表示。雷达信号的一部分因此能在交互作用后在接收器点中与由模拟的雷达目标和接收器点之间的距离限定的方向无关地进行探测。雷达信号的另一部分则仅能在接收器点中探测，所述接收器点处在特定的立体角范围内，定向的分量Ga散射到该立体角范围中。
优选为虚拟的雷达信号的所有的部分信号计算与所述的或另外的模拟的雷达目标的交互，因而在方法步骤S1之后存在对应部分信号数量的至少一定数量的方向分量和漫射分量，它们与模拟的雷达目标处于交互。
虚拟的雷达信号的传播也可以借助重复子步骤S1a、S1b迭代地模拟，特别是为了考虑到多次反射。在此，在随后的子步骤S1a中模拟方向分量Ga的传播，这就是说，最初的模拟的雷达信号的定向散射部分的传播，并且在随后的子步骤S1b中计算方向分量Ga与另一个模拟的雷达目标的交互。这可以执行这样长时间，直至不再有方向分量Ga遇到雷达信号。
在另一个方法步骤S2中，求出在接收器点处的物理参量的值G。在此例如以如下方式优选考虑到了方向分量Ga和漫射分量Gb，即，在接收器点中将用于最初的雷达信号的不同的部分的物理参量相加。由此在接收器点处在立体角范围内时(一个或多个方向分量Ga被散射进入该立体角范围)，可以为物理参量得出一个特别高的值G。
接收器点可以被设置在环境场景内的任意位置处。但接收器点优选对应发射器点，最初的虚拟的雷达信号从该发射器点出发。
借助物理参量的所求出的值G可以在另一个方法步骤S3中求出和输出模拟的雷达目标的雷达截面积σ。
图3示出了用于对虚拟的雷达信号V与模拟的雷达目标Z的交互进行建模的交互模型W的优选的实施例，其中，虚拟的雷达信号V从发射器点S起至少基本上直线地传播。若虚拟的雷达信号V遇上模拟的雷达目标Z，那么根据交互模型W各向同性地散射虚拟的雷达信号V的一部分并且定向地散射另一部分。从模拟的雷达目标Z出发至少基本上朝着每个空间方向均匀地传播的各向同性地散射的那一部分，称为漫射分量Gb。从模拟的雷达目标Z出发基本上在立体角范围Ω内传播的定向漫射的那一部分，称为方向分量Ga。
交互优选借助物理参量描述，所述物理参量表征虚拟的雷达信号V，例如虚拟的雷达信号V的功率密度或场强。根据交互模型W，物理参量被划分成漫射分量Gb和方向分量Ga。为了基于交互模型W求出雷达截面积，求出虚拟的雷达信号V的不同地散射的那部分占接收器点E中的信号的部分。漫射分量Gb和方向分量Ga例如可以相加并且可以将和与最初的物理参量比较，以便求出雷达截面积。
交互优选借助冯氏公式Pscat＝kd+ks·cosnsφs描述，其中，kd说明虚拟的雷达信号V的各向同性散射的部分、ks说明虚拟的雷达信号V的定向散射的部分并且所谓的冯氏指数ns说明立体角范围Ω的宽度。kd、ks和ns也称为模型参数。所谓的散射角φs说明在虚拟的雷达信号V的定向散射的部分的传播方向和模拟的雷达目标Z与接收器点E之间的连接线之间的角，功率P沿其方向被散射。
尽管冯氏公式是经验性的，但仍可以借助冯氏公式特别是以如下方式描述雷达信号的切合实际的散射，即，使用带有方向性项α＝2π/(ns+1)的经修正的冯氏公式。针对可以与模拟的雷达目标Z间隔间距R的接收器点E处求出的功率密度P′，当在模拟的雷达目标Z处，虚拟的雷达信号V用功率Pin被散射时，得出了P‘＝Pin[kd/(4πR2)+ks·cosnsφs/(2πR2(n+1))]。因此漫射分量Gb可以理解为是项Pin·kd/(4πR2)并且方向分量Ga可以理解为是项Pin·ks·cosnsφs/(2πR2(n+1))。
划分的度，这就是说虚拟的雷达信号V的在虚拟的雷达信号V遇上模拟的雷达目标Z之后通过漫射分量Gb和方向分量Ga说明的部分，可以另外例如与模拟的雷达目标Z关于发射点S的取向相关，特别是与模拟的雷达信号Z相对测试车辆，即相对于发射器点S(未示出)的表面法线的取向相关。然而划分的度特别优选地与模拟的雷达目标Z的特性、例如分配给雷达目标Z的表面特性、材料和/或诸如此类相关。
这些相关性可以尤其通过恰当地选择模型参数kd、ks和ns表达。下文中阐释冯氏公式与不同的散射状况的匹配。
图4示出了用于训练交互模型的方法1b的优选的实施例，借助该方法能以如下方式对虚拟的雷达信号与模拟的雷达目标的交互进行建模，即，表征虚拟的雷达信号的物理参量被划分成与虚拟的雷达信号的定向散射相对应的方向分量和与虚拟的雷达信号的各向同性的散射相对应的漫射分量。
在方法步骤S4中，虚拟的或真实的雷达信号与参考目标的交互基于雷达信号在参考目标处的反射的分析描述进行模拟或者借助实验进行建模。在此，优选求出物理参量的至少一个值G，所述物理参量表征在参考目标处反射的虚拟的雷达信号。
例如可以数字地解出分析描述了电磁辐射与一个目标的交互的若干方程，以便根据散射角φs求出在目标处散射的功率Pscat的分布。所述分布也可以实验性地借助相应的试验设计确定，在所述试验设计的范畴内在真实的目标处反射或散射真实的雷达信号。
在另一个方法步骤S5中，基于物理参量的至少一个所求出的值G求出交互模型的、例如必要时经修正的冯氏公式的至少一个模型参数kd、ks、ns。
在目标处散射的功率Pscat的分布可以例如根据散射角φs用交互模型、特别是用冯氏公式拟合。尤其可以确定这样一组m个模型参数kd、ks、ns，在该组模型参数中，基于分析描述确定物理参量的至少一个值G与借助交互模型求出的物理参量的至少一个值G之间的偏差。
在此优选充分利用的是，在模型参数kd、ks、ns之间至少部分存在相关性。尤其可以充分利用的是，kd+ks＝1。
通过实施方法步骤S4、S5可以确保，交互模型、特别是必要时经修正的冯氏公式，切合实际地、这就是说物理上至少基本上正确地重现了雷达信号与雷达目标的交互。换句话说，交互模型、特别是补充到冯氏公式的方向性项，可以被归一化。
在此优选使用球作为参考目标，因为能特别精确和符合现实地模拟雷达信号与球的交互。
方法步骤S4、S5也可以多次针对参考目标的不同的表面特性和/或材料实施并且将在此所求出的模型参数kd、ks、ns特别是与相应的表面特性和/或材料关联地储存在数据库中。这种称为交互模型的表征的做法使得能在使用交互模型时(参看图2)根据模拟的环境场景中的模拟的雷达目标的特性来使用模型参数kd、ks、ns，所述模型参数特别是能接近现实地描述交互。
附图标记列表
1a 用于求出雷达截面积的方法
1b 用于训练交互模型的方法
2 车辆
2a 雷达传感器
3 模拟装置
4 用于求出雷达截面积的装置
5 刺激装置
10 雷达目标仿真器
100 系统
S1-S5 方法步骤
S1a、S1b 子步骤
D 模拟数据
P 刺激点
R 真实的雷达信号
R′ 经修正的雷达信号
W 交互模型
G 物理参量的值
Ga 方向分量
Gb 漫射分量
σ 散射横截面
S 发射器点
E 接收器点
V 虚拟的雷达信号
Z 模拟的雷达目标
φs 散射角
Ω 立体角范围
R 间距
P′ 经散射的功率密度
Pscat 经散射的功率
Pin雷达信号的功率
kd、ks、ns 模型参数
m 模型参数组

Claims (13)

1.一种用于求出模拟的雷达目标(Z)的雷达截面积(σ)、特别是用于在雷达目标仿真器(10)中刺激真实的雷达信号(R)的方法(1a)，包括以下步骤：
-基于交互模型(W)在包含模拟的雷达目标(Z)的模拟的环境场景中模拟(S1)虚拟的雷达信号(V)的传播，其中，以如下方式对虚拟的雷达信号(V)与模拟的雷达目标(Z)的交互进行建模，将表征虚拟的雷达信号(V)的物理参量划分成与虚拟的雷达信号(V)的定向散射相对应的方向分量(Ga)和与虚拟的雷达信号(V)的各向同性散射相对应的漫射分量(Gb)；
-在考虑到方向分量(Ga)和漫射分量(Gb)的情况下在模拟的环境场景中求出(S2)接收器点(E)处的物理参量的值(G)；和
-由接收器点(E)处的物理参量的所求出的值(G)推导(S3)出模拟的雷达目标(Z)的雷达截面积(σ)。
2.根据权利要求1所述的方法(1a)，其中，基于对雷达信号的传播的分析描述、特别是通过光线跟踪来模拟所述虚拟的雷达信号(V)从环境场景中的发射器点(S)起到所述模拟的雷达目标(Z)的传播。
3.根据权利要求1或2所述的方法(1a)，其中，
-所述虚拟的雷达信号(V)包含多个部分信号并且针对每一个部分信号对所述虚拟的雷达信号(V)与所述模拟的雷达目标(Z)的交互进行建模，并且
-基于在所述接收器点(E)处所述物理参量的多个所求出的值(G)推导出所述雷达截面积(σ)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(1a)，其中，根据表征所述模拟的雷达目标(Z)的物理特性的至少一个模型参数(kd、ks、ns)将物理参量划分成所述方向分量(Ga)和所述漫射分量(Gb)。
5.在使用冯氏公式的情况下的根据权利要求1至4中任一项所述的方法(1a)。
6.在使用冯氏公式的情况下的一种用于求出模拟的雷达目标(Z)的雷达截面积(σ)、特别是用于在雷达目标仿真器(10)中刺激真实的雷达信号(R)的方法(1a)。
7.一种用于训练交互模型(W)的方法(1b)，借助该方法能以如下方式对虚拟的雷达信号(V)与模拟的雷达目标(Z)的交互进行建模，将表征虚拟的雷达信号(V)的物理参量划分成与虚拟的雷达信号(V)的定向的散射相对应的方向分量(Ga)和与虚拟的雷达信号(V)的各向同性的散射相对应的漫射分量(Gb)，所述方法包括以下步骤：
-基于对雷达信号(V)在参考目标处的反射的分析描述来模拟(S4)虚拟的雷达信号(V)与参考目标的交互，其中求出表征在参考目标处反射的虚拟的雷达信号(V)的物理参量的至少一个值(G)，或者对真实的雷达信号与参考目标的真实的副本的交互进行建模，其中测量表征在参考目标的真实的副本处反射的真实的雷达信号的物理参量的至少一个值(G)；并且
-基于物理参量的至少一个所求出的值(G)求出(S5)交互模型(W)的至少一个模型参数(kd、ks、ns)。
8.根据权利要求7所述的方法(1b)，其中，基于补偿计算、特别是回归分析求出所述至少一个模型参数(kd、ks、ns)。
9.根据权利要求7或8所述的方法(1b)，其中，所述参考目标是球。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法(1b)，其中，
-针对多个不同的参考目标模拟所述虚拟的或真实的雷达信号(V)的传播或对其进行建模，
-基于所述物理参量的在此求出的值(G)分别求出至少一个模型参数(kd、ks、ns)，并且
-根据多个不同的参考目标的目标属性储存所求出的模型参数(kd、ks、ns)。
11.用于求出模拟的雷达目标(Z)的雷达截面积(σ)的装置(4)，其被设置用于实施根据权利要求1至10中任一项所述的方法(1a、1b)。
12.用于处理由车辆(2)、特别是机动车发出的真实的雷达信号(R)的雷达目标仿真器(10)，具有：
-模拟装置(3)，该模拟装置设置用于，模拟环境场景并且输出表征环境场景的模拟数据(D)；
-用于根据权利要求11求出模拟的雷达目标(Z)的雷达截面积(σ)的装置(4)，所述装置被设置用于，基于模拟数据(D)输出至少一个刺激点(P)；
-刺激装置(5)，所述刺激装置设置用于，接纳、特别是接收真实的雷达信号(R)，基于至少一个刺激点(P)处理真实的雷达信号(R)并且输出、特别是发射经这样处理的雷达信号(R′)。
13.用于车辆(2)、特别是机动车的试验台(100)，具有根据权利要求12所述的雷达目标仿真器(10)。
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