CN113534080A - 一种短距多普勒雷达测试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于毫米波雷达测试领域，具体提供一种短距多普勒雷达测试系统，应用于短距离工作的多普勒雷达调试和性能评估；所述测试系统包括：短距多普勒雷达测试装置、轨道5及支撑杆6，短距多普勒雷达测试装置由移动目标组1、转轴组2、金属屏蔽腔3和传送带4构成。本发明能够在短距离多普勒雷达测试中，提供一种简易的速度稳定连续的运动目标，使其在雷达波作用下，产生多普勒效应，模拟实际使用中雷达探测运动目标的接收信号情况，以方便调试雷达参数，或检测雷达产品的性能；并且，本发明具有产品成本低、安装简单方便等优点，能够应用于雷达测速仪测速、精度检验和校正、生产的最终检测系统调整与检验和传感器模块性能测试等场景中。

Description

一种短距多普勒雷达测试系统
技术领域
本发明属于毫米波雷达测试领域，涉及短距多普勒雷达测试技术，具体提供一种短距多普勒雷达测试系统，应用于短距离工作的多普勒雷达调试和性能评估。
背景技术
随着半导体工艺水平提高，毫米波雷达芯片得到大量研制和推广使用，在汽车自动驾驶雷达、生命探测雷达等领域得到迅速地普及；其中，短距多普勒雷达(作用距离几米到几十米)因具有设计简单、低成本以及应用广泛等特点，具有很大的应用市场。由于多普勒雷达只能检测运动目标，在研发和生产过程中，实验室和生产场地难以提供多台昂贵的运动模拟仪器，因此，为了满足该应用需求，体积小、成本低的简易运动目标测试装置有待被提出。
根据多普勒原理，电磁波照射到运动的金属目标上，金属表面产生的反射波频率会发生变化，如果运动目标在远离，反射波频率会变低；如果运动目标在靠近，反射波频率会变高。多普勒雷达是一种利用多普勒效应来探测运动目标的位置和相对运动速度的雷达。当雷达发射一固定频率的脉冲波对空扫描时，如果遇到运动物体，雷达能够接收经运动物体反射回来改变了频率的反射波，并在雷达内部混频输出差频信号；利用该差频信号的频率可以计算得到运动目标的相对运动速度；此外，差频信号的幅度可以反映运动目标的大小和距离，差频信号的符号，还可以反映目标的相对运动方向；只有在目标运动时，多普勒雷达才能输出信号，当目标静止时，输出为零；当目标匀速运动时，雷达输出频率稳定的差频信号。因此，在多普勒雷达调试和性能评估的过程中，需要提供匀速运动的真实目标或模拟目标。
在现有的多普勒雷达测试中，生产厂商大多采用多普勒目标模拟器等专用仪器设备来模拟运动目标，但该类电子设备采用编程的方式实现运动目标的模拟，因此价格昂贵，若应用于生产线上多台设备的同时调试，会增加单个产品的成本。而其它机械方式提供的运动目标，例如已有的利用动力马达带动移动物体使其进行往复移动的方法，相比于只进行单向运动的移动目标，物体的往复运动会使得雷达的有效测试区间减半；因此，动力马达方法并不适用于某些信号处理系统，如IQ双路系统。
基于此，本发明提供一种短距多普勒雷达测试系统，为多普勒雷达测试提供一种新的技术方案。
发明内容
本发明的目的在于针对现有多普勒雷达测试装置存在诸多问题，提供一种短距多普勒雷达测试系统；该测试装置能够提供不同速度的运动目标，使照射到装置上的电磁波产生多普勒效应，且运动方向可控，可作为研发阶段的一种标准目标，用于短距离多普勒雷达的性能测试，也可以应用于多普勒雷达的生产中，用作产品的一致性检测装置，可满足短距离多普勒动目标检测雷达的研发和生产调试需求。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种短距多普勒雷达测试系统，包括：短距多普勒雷达测试装置、轨道5及支撑杆6；其特征在于，所述轨道5设置有刻度，待测多普勒雷达7通过支撑杆6设置于轨道5上、短距多普勒雷达测试装置设置于轨道5上、且待测多普勒雷达与测试装置均沿轨道5滑动；
所述短距多普勒雷达测试装置包括：移动目标组1、转轴组2、金属屏蔽腔3和传送带4，其中，所述移动目标组1、转轴组2与传送带4均安装于金属屏蔽腔3，所述转轴组2由水平安装的两个相同的转轴构成、且设置于金属屏蔽腔的中心位置，所述移动目标组1由两个相同的移动目标1a、1b构成，两个移动目标均固定于传送带上、且相距Lconveyer/2设置(Lconveyer为传动带的长度)，所述传送带4通过转轴组2带动移动目标1产生水平方向的运动；所述金属屏蔽腔3面向雷达波传播方向开设窗口，使正对窗口的移动目标与待测多普勒雷达位于同一水平线上。
进一步的，所述移动目标为平面金属板或平面介质板、且垂直于雷达波方向安装。
进一步的，所述移动目标采用金属球或介质球。
进一步的，所述移动目标采用金属圆柱或介质圆柱、且圆柱的高垂直于雷达波方向安装。
进一步的，所述移动目标采用双面角反射器、且垂直于雷达波方向安装。
本发明的有益效果在于：
本发明提供一种短距多普勒雷达测试系统，能够在短距离多普勒雷达测试中，提供一种简易的速度稳定连续的运动目标，使其在雷达波作用下，产生多普勒效应，模拟实际使用中雷达探测运动目标的接收信号情况，以方便调试雷达参数，或检测雷达产品的性能。相较于已有的多普勒雷达测试方案，本发明能够有效降低产品成本、安装简单方便、采用运动可控的移动目标可以弥补其他机械方式的不足。本发明能够应用于雷达测速仪测速、精度检验和校正、生产的最终检测系统调整与检验和传感器模块性能测试等场景中。
附图说明
图1为本发明短距多普勒雷达测试系统的示意图。
图2为本发明实施例1中短距多普勒雷达测试装置的结构示意图。
图3为本发明实施例2中短距多普勒雷达测试装置的结构示意图。
图4为本发明实施例3中短距多普勒雷达测试装置的结构示意图。
图5为本发明实施例4中短距多普勒雷达测试装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
本实施例提供一种短距多普勒雷达测试系统，如图1所示，包括：短距多普勒雷达测试装置、轨道5及支撑杆6，其中，所述轨道5设置有距离刻度，待测多普勒雷达7通过支撑杆6设置于轨道5上、短距多普勒雷达测试装置设置于轨道5上、且待测多普勒雷达与测试装置均沿轨道5滑动；所述短距多普勒雷达测试装置的结构如图2所示，具体包括：移动目标组1、转轴组2、金属屏蔽腔3和传送带4，其中，所述移动目标组1、转轴组2与传送带4均安装于金属屏蔽腔3，所述转轴组2由水平安装的两个相同的转轴构成、且设置于金属屏蔽腔的中心位置，所述移动目标组1由两个相同的移动目标1a、1b构成，移动目标1a与移动目标1b均固定于传送带上、且相距Lconveyer/2设置(Lconveyer为传动带的长度)，所述传送带4通过转轴组2带动移动目标1产生水平方向的运动；所述金属屏蔽腔3面向雷达波传播方向开设窗口，使正对窗口的移动目标与待测多普勒雷达位于同一水平线上。
上述短距多普勒雷达测试系统在测试过程中，将待测多普勒雷达7与短距多普勒雷达测试装置移动在轨道5的预设刻度、保证测试中处于合适的幅度值，待测多普勒雷达7发射电磁波8，电磁波8通过金属屏蔽腔3的窗口照射到移动目标上，由移动目标反射回波9至待测多普勒雷达；当移动目标1a正对窗口时，从待测多普勒雷达方向看过来，移动目标1a为单向靠近(或远离)，与此同时，移动目标1b位于传送带4底部，二者互不干扰；同理，当移动目标1b正对窗口时，另一个移动目标1a也位于传送带4底部；因此，在传送带运转的过程当中，反向运动的移动目标一直被屏蔽体所遮挡，与雷达处于同一水平线上的移动目标的运动方向一致性得以保证。
本实施例中，所述移动目标为平面金属板或平面介质板、且垂直于雷达波方向安装；转轴的半径R、两个转轴中心间距为L，故传动带的长度Lconveyer为(2L+2πR)；转轴由电机带动旋转。
从工作原理上讲：
多普勒效应是奥地利物理学家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒于1842年首先提出的理论。主要内容为物体的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高(蓝移)；在运动的波源后面时，会产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低(红移)；波源的速度越高，所产生的效应越大。根据波红(或蓝)移的程度，可以计算出波源沿着观测方向运动的速度。
观察者和发射源的频率关系为：
Figure BDA0003213261630000041
其中，f′为观察到的频率；f为发射源于该介质中的原始发射频率；v为波在该介质中的行进速度；v0为观察者移动速度，若接近发射源则前方运算符号为“+”号,反之则为“-”号；vs为发射源移动速度，若接近观察者则前方运算符号为“-”号，反之则为“+”号。
多普勒效应不仅仅适用于声波，它也适用于所有类型的波，包括电磁波；利用电磁波的多普勒效应设计出的多普勒雷达，可以用作运动目标检测和目标速度测量；这类雷达在研制和测试过程中，生产厂商大多采用多普勒目标模拟器等专用仪器设备来模拟运动目标，但该类电子设备采用编程的方式实现运动目标的模拟，因此价格昂贵。若应用于生产线上多台设备的同时调试，会增加单个产品的成本。相比于上述方案，本发明提出采用机械方法实现的简易测试装置不仅具备目标模拟器的所具有的速度和方向可控的功能，并且所采用的元器件价格低廉，安装简单方便，尤其适合产量大的低成本短距离多普勒雷达研发和生产调试。
此外，在只需要测试单向运动的移动目标时，其它机械方式提供的往复运动目标会使得雷达的有效测试区间减半。为了克服这一缺陷，本发明通过使用转动装置和传送带为移动目标提供恒定的运动速度、且运动方向可控，能够满足如IQ双路系统等信号处理系统的要求。
实施例2
本实施例提供一种短距多普勒雷达测试系统，其与实施例1的唯一区别在于，所述移动目标采用金属球或介质球，如图3所示。
实施例3
本实施例提供一种短距多普勒雷达测试系统，其与实施例1的唯一区别在于，所述移动目标采用金属圆柱或介质圆柱、且圆柱的高垂直于雷达波方向安装，如图4所示。
实施例4
本实施例提供一种短距多普勒雷达测试系统，其与实施例1的唯一区别在于，所述移动目标采用双面角反射器、且垂直于雷达波方向安装，如图5所示。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。

Claims (5)

1.一种短距多普勒雷达测试系统，包括：短距多普勒雷达测试装置、轨道(5)及支撑杆(6)；其特征在于，所述轨道设置有刻度，待测多普勒雷达(7)通过支撑杆设置于轨道上、短距多普勒雷达测试装置设置于轨道上、且待测多普勒雷达与测试装置均沿轨道滑动；
所述短距多普勒雷达测试装置包括：移动目标组(1)、转轴组(2)、金属屏蔽腔(3)和传送带(4)，其中，所述移动目标组、转轴组与传送带均安装于金属屏蔽腔，所述转轴组由水平安装的两个相同的转轴构成、且设置于金属屏蔽腔的中心位置，所述移动目标组由两个相同的移动目标(1a、1b)构成，两个移动目标均固定于传送带上、且相距Lconveyer/2设置，所述传送带通过转轴组带动移动目标产生水平方向的运动；所述金属屏蔽腔面向雷达波传播方向开设窗口，使正对窗口的移动目标与待测多普勒雷达位于同一水平线上。
2.按权利要求1所述短距多普勒雷达测试系统，其特征在于，所述移动目标为平面金属板或平面介质板、且垂直于雷达波方向安装。
3.按权利要求1所述短距多普勒雷达测试系统，其特征在于，所述移动目标采用金属球或介质球。
4.按权利要求1所述短距多普勒雷达测试系统，其特征在于，所述移动目标采用金属圆柱或介质圆柱、且圆柱的高垂直于雷达波方向安装。
5.按权利要求1所述短距多普勒雷达测试系统，其特征在于，所述移动目标采用双面角反射器、且垂直于雷达波方向安装。
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