CN114280562A - 雷达仿真测试方法和实施该方法的计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种雷达仿真测试方法，包括：建立交通道路上的一个或多个物体的三维模型；为每个物体配设相应的电磁材质，并针对每种电磁材质设置相应的电磁参数；基于所建立的三维模型和所配设的电磁材质构建交通道路上的所述一个或多个物体和待测雷达的仿真测试场景；基于所构建的仿真测试场景，获取在待测雷达发出雷达信号之后从所述一个或多个物体反馈回来的回波信号；以及基于所获取的回波信号计算仿真测试场景中的所述一个或多个物体的仿真结果，并基于计算得出的仿真结果确定待测雷达的可靠性。本发明还公开了一种计算机可读存储介质，在该介质中存储有计算机程序，该计算机程序在被处理器执行能够实施上述方法的各个步骤。
Description
技术领域
本发明涉及雷达仿真测试领域，更具体而言，本发明涉及一种雷达仿真测试方法和用于实施该方法的计算机可读存储介质。
背景技术
随着智能驾驶技术的发展，汽车制造商将越来越多的资源投入到自动驾驶系统的研发当中。雷达传感器作为自动驾驶系统的环境信息获取手段，是自动驾驶系统中极为重要的一环。
雷达传感器主要包括毫米波雷达传感器、激光雷达传感器、超声波雷达传感器，其基本工作原理为：利用雷达发射电磁波对目标物体进行照射并接收从该目标物体反馈回来的回波，由此来计算和描述目标物体的有关信息，包括目标物体至电磁波发射点之间的相对距离、距离变化情况、方位角、高度和形状等信息。
雷达传感器的可靠性直接影响到执行自动驾驶功能的车辆的安全性，因此，在将雷达传感器投入使用之前必须对其进行严格的性能测试。目前，市面上存在用于雷达传感器的电磁环境仿真测试软件以及基于雷达接收天线模拟输入信号的硬件在环(HIL)仿真测试设备。
然而，目前已有的电磁环境仿真测试软件仅限于在电磁效应层面上的仿真，而对测试系统整体的响应缺乏必要的仿真手段，必须依赖于其他软件工具来解决，无法进行端到端的仿真测试。此外，硬件在环仿真测试设备能够模拟有限的天线输入信号，但输入量有限，且严重依赖于前端人工计算结果，难以模拟复杂变换的道路环境。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的缺陷，本发明提出了一种端到端的软件在环(SIL)雷达仿真测试方法，该方法通过直观建模和搭建实时动态变换的仿真场景，减少了对真实环境的依赖，降低了硬件环境的搭建成本；此外，该方法能够在最接近真实环境的情况下测试雷达的性能，提升了仿真测试的准确性。
本发明提出了一种雷达仿真测试方法，其中，该方法包括如下步骤：
第一步骤：建立交通道路上的一个或多个物体的三维模型；
第二步骤：为每个物体配设相应的电磁材质，并针对每种电磁材质设置相应的电磁参数；
第三步骤：基于在第一步骤中所建立的三维模型和在第二步骤中所配设的电磁材质构建交通道路上的所述一个或多个物体和待测雷达的仿真测试场景；
第四步骤：基于在第三步骤中所构建的仿真测试场景，获取在待测雷达发出雷达信号之后从所述一个或多个物体反馈回来的回波信号；以及
第五步骤：基于所获取的回波信号计算仿真测试场景中的所述一个或多个物体的仿真结果，并基于计算得出的仿真结果确定待测雷达的可靠性。
根据一个可选实施方案，所述仿真测试场景包括静态场景，所述静态场景包括所述一个或多个物体和/或待测雷达的形状和在交通道路上的静态位置。
根据一个可选实施方案，所述仿真测试场景包括动态场景，所述动态场景包括所述一个或多个物体和/或待测雷达在交通道路上的运动速度和运动轨迹。
根据一个可选实施方案，所述第三步骤还包括计算与模拟整个仿真测试场景中的电磁分布，所述电磁分布包括所述一个或多个物体在接收到雷达信号时所产生的电磁效应。
根据一个可选实施方案，所述第三步骤还包括渲染并生成整个仿真测试场景的动态效果，所述动态效果包括所述一个或多个物体和/或待测雷达在交通道路上的运动速度和运动轨迹。
根据一个可选实施方案，所述仿真结果包括所述一个或多个物体的形状、静态位置、运动速度以及运动轨迹。
根据一个可选实施方案，所述第五步骤还包括将计算得出的仿真结果与在第三步骤中所确定的仿真测试场景中的参考值进行比较，并基于比较结果确定待测雷达的可靠性。
根据一个可选实施方案，所述回波信号为模拟信号，并且在第四步骤与第五步骤之间还包括一信号转换步骤，用于将所获取的回波信号转换为能够被计算机程序处理的数字信号。
根据一个可选实施方案，所述方法还包括将经转换后的数字信号输入至代码运行适配器进行处理，以获取相应的仿真结果。
根据一个可选实施方案，所述电磁参数包括每种电磁材质所对应的反射率和吸收率。
本发明还提出了一种计算机可读存储介质，其中，在该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，该计算机程序在被处理器执行能够实施如上所述的雷达仿真测试方法的各个步骤。
根据本发明的雷达仿真测试方法所能实现的有益效果包括：
–利用虚拟现实(VR)建模技术能够最大程度地实现真实场景建模；
-相比于硬件在环(HIL)测试方法，利用软件在环(SIL)测试方法能够更直观且贴近地模拟真实场景，不依赖于人工计算而是由环境模拟出各类复杂的输入，输入数据可根据场景设计实时变化；
–相比于电磁仿真软件能够实现端到端的实时仿真测试，而不用依赖于第三方工具进行转换与对接，且能够提供更容易控制和修改的输入；
-相比于真实测试环境，构建仿真测试场景既减少了真实设备所需的制造成本和安装调试成本，也避免了真实环境受限于天气、交通状况等多种条件的影响；以及
–所有输入均可控，可以构建更为丰富且有效的测试输入。
附图说明
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以说明。
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的雷达仿真测试方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图并通过实施例来描述根据本发明的雷达仿真测试方法。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的各个方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的雷达仿真测试方法的流程图。下面参照图1详细描述根据本示例性实施例的雷达仿真测试方法的各个步骤。首先，在步骤S1中，建立交通道路上的一个或多个物体的三维模型，包括交通道路上的车辆、道路、行人、房屋等模型。
随后，在步骤S2中，为每个物体配设相应的电磁材质，并针对每种电磁材质设置相应的电磁参数，该电磁参数例如包括各物体针对待测雷达所发出的电磁波的反射率和吸收率等。
在建立完各个物体的三维模型及其对应的电磁材质之后，在步骤S3中由此构建交通道路上的各个物体(包括车载待测雷达)的仿真测试场景。这里的“仿真测试场景”既可包括静态场景，例如，目标物体和/或待测雷达的形状、其在交通道路上的静态位置；也可包括动态场景，例如，目标物体和/或待测雷达在交通道路上的运动速度和运动轨迹。
具体而言，步骤S3包括借助VR(虚拟现实)引擎渲染并生成整个仿真测试场景的动态效果，该动态效果包括目标物体和/或待测雷达在交通道路上的运动速度和运动轨迹。附加地，步骤S3还包括计算与模拟整个仿真测试场景中的电磁分布，例如，包括目标物体在接收到雷达信号时所产生的电磁效应。
在构建好仿真测试场景之后，在步骤S4中，借助待测雷达发出雷达信号并获取从目标物体(例如，道路上的车辆、行人、房屋等)反射和/或散射回来的回波信号。利用该回波信号可计算仿真测试场景中的各个目标物体所对应的仿真结果，该仿真结果包括但不限于目标物体的位置、形状、运动速度、运动轨迹。
由于在步骤S4中所接收的雷达回波信号通常为模拟信号，在将该回波信号输入至计算机程序中进行处理之前，需要在步骤S5中将其转换为能够被计算机程序处理的数字信号。
在完成信号转换后，可在步骤S6中将经转换后的数字信号输入至代码运行适配器进行处理。该代码运行适配器可通过加载外部测试代码(例如C++、Matlab代码等)来对转换后的数字信号进行处理，由此获取相应的仿真结果，例如目标物体的位置、形状、运动速度、运动轨迹等。
基于利用回波信号计算得出的仿真结果可最终确定待测雷达的可靠性。具体而言，在步骤S7中，可将在步骤S6中所计算得出的仿真结果与在步骤S3中所确定的仿真测试场景中的参考值进行比较，基于该比较结果可确定待测雷达的可靠性。
例如，假设目标物体为位于待测雷达附近的车辆A，在步骤S3中构建仿真测试场景的过程当中，为该车辆A设置的行驶速度为V1。在测试过程中，待测雷达向该车辆发送雷达波信号，利用从该车辆A反馈回来的雷达回波信号可推算出其运动速度为V2，通过比较V1与V2之间的差值，可确定待测雷达的可靠性。例如，如果二者的差值小于预定的容差范围，则表明待测雷达的性能是可靠的。
根据本发明的雷达仿真测试方法采用端到端的软件在环(SIL)测试流程，其通过直观建模和搭建实时动态变换的仿真场景，减少了对真实环境的依赖，降低了硬件环境的搭建成本；此外，该方法能够在最接近真实环境的情况下测试雷达的性能，提升了仿真测试的准确性。
概括而言，根据本发明的雷达仿真测试方法所能实现的有益效果包括：
–利用虚拟现实(VR)建模技术能够最大程度地实现真实场景建模；
-相比于硬件在环(HIL)测试方法，利用软件在环(SIL)测试方法能够更直观且贴近地模拟真实场景，不依赖于人工计算而是由环境模拟出各类复杂的输入，输入数据可根据场景设计实时变化；
–相比于电磁仿真软件能够实现端到端的实时仿真测试，而不用依赖于第三方工具进行转换与对接，且能够提供更容易控制和修改的输入；
-相比于真实测试环境，构建仿真测试场景既减少了真实设备所需的制造成本和安装调试成本，也避免了真实环境受限于天气、交通状况等多种条件的影响；以及
–所有输入均可控，可以构建更为丰富且有效的测试输入。
本领域技术人员可以理解的是，可以理解的是，本文中所述的“从目标物体反馈回来的回波信号”尤其是指“目标物体在接收到雷达信号时所反射和/或散射的回波信号”。此外，根据本发明的雷达仿真测试方法的各个步骤并不限于按照上述所列举的次序来实施，该方法旨在通过搭建交通道路的仿真测试场景来实现对待测雷达的性能测试，至于该方法的各个步骤的先后次序，其并不构成对本发明的限制。例如，步骤S1并非一定在步骤S2和S3之前执行，而是也可以与步骤S2和S3同时执行；或者甚至，步骤S1可以在步骤S2和S3之后执行，所有这些变型都落入本发明的保护范围之内。
在本发明中，“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元以外，本申请的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元的情形。再者，诸如“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等等之类的用语并不表示元器件或数值在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各元器件或数值之用。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限于此。在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (11)
1.一种雷达仿真测试方法，其中，该方法包括如下步骤：
第一步骤：建立交通道路上的一个或多个物体的三维模型；
第二步骤：为每个物体配设相应的电磁材质，并针对每种电磁材质设置相应的电磁参数；
第三步骤：基于在第一步骤中所建立的三维模型和在第二步骤中所配设的电磁材质构建交通道路上的所述一个或多个物体和待测雷达的仿真测试场景；
第四步骤：基于在第三步骤中所构建的仿真测试场景，获取在待测雷达发出雷达信号之后从所述一个或多个物体反馈回来的回波信号；以及
第五步骤：基于所获取的回波信号计算仿真测试场景中的所述一个或多个物体的仿真结果，并基于计算得出的仿真结果确定待测雷达的可靠性。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述仿真测试场景包括静态场景，所述静态场景包括所述一个或多个物体和/或待测雷达的形状和在交通道路上的静态位置。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述仿真测试场景包括动态场景，所述动态场景包括所述一个或多个物体和/或待测雷达在交通道路上的运动速度和运动轨迹。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述第三步骤还包括计算与模拟整个仿真测试场景中的电磁分布，所述电磁分布包括所述一个或多个物体在接收到雷达信号时所产生的电磁效应。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述第三步骤还包括渲染并生成整个仿真测试场景的动态效果，所述动态效果包括所述一个或多个物体和/或待测雷达在交通道路上的运动速度和运动轨迹。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述仿真结果包括所述一个或多个物体的形状、静态位置、运动速度以及运动轨迹。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述第五步骤还包括将计算得出的仿真结果与在第三步骤中所确定的仿真测试场景中的参考值进行比较，并基于比较结果确定待测雷达的可靠性。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述回波信号为模拟信号，并且在第四步骤与第五步骤之间还包括一信号转换步骤，用于将所获取的回波信号转换为能够被计算机程序处理的数字信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述方法还包括将经转换后的数字信号输入至代码运行适配器进行处理，以获取相应的仿真结果。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述电磁参数包括每种电磁材质所对应的反射率和吸收率。
11.一种计算机可读存储介质，其中，在该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，该计算机程序在被处理器执行能够实施根据权利要求1至10中任一项所述的方法的各个步骤。
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