CN115421113A - 一种用于毫米波雷达的测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于毫米波雷达的测试装置，包括测试室，测试室配设有温度调控装置、雨水模拟装置和雾气模拟装置，测试室内设有机械臂和雷达支架，机械臂上设有雷达目标模拟器，雷达支架上设有毫米波雷达和图像采集模块，图像采集模块连接有工控机，工控机与毫米波雷达连接，工控机用于基于图像采集模块采集的信息对毫米波雷达采集的信息进行比对，获得毫米波雷达的测试性能。本发明的雨水模拟装置和雾气模拟装置可模拟毫米波雷达的在雨天环境和雾天环境的工作状况，测试毫米波雷达在雨雾恶劣天气下的性能；此外，工控机能够对毫米波雷达采集的信息进行比对，获得毫米波雷达的测试性能，能够大大提高毫米波雷达的测试准确性。
Description
技术领域
本发明属于雷达测试技术领域，具体涉及一种用于毫米波雷达的测试装置。
背景技术
通常，飞行员利用天气雷达系统来检测和避免灾害性天气。天气雷达系统提供雷达信号和接收雷达回波信号。对雷达回波信号进行处理以将图形图像提供给雷达显示器。雷达显示器通常为提供彩色图形图像的彩色显示器以呈现天气的严重性和天气位置。一些机载天气雷达系统还包括其他灾害检测系统，例如紊流检测系统。紊流检测系统可以提供紊流或者其他灾害存在的指示。常规的天气雷达系统包括由罗克韦尔柯林斯公司(Rockwell Collins,Inc.)、霍尼韦尔国际公司(Honeywell International,Inc.)和其他公司制造的天气雷达系统，并且通常利用X波段频率范围(例如，8-12千兆赫(GHz))的雷达信号。
毫米波雷达，是工作在毫米波波段(millimeter wave)探测的雷达，通常毫米波是指30～300GHz频段(波长为1～10mm)。毫米波的波长介于厘米波和光波之间，因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点。同厘米波导引头相比，毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光、电视等光学导引头相比，毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候(大雨天除外)全天时的特点。毫米波雷达(MMWR)的多项功能已经应用在航空器上，多项功能例如瞄准功能、地形检测以及全天候降落等。为了检验毫米波雷达的性能，需要对毫米波雷达的性能参数进行检测。毫米波雷达发射电磁波后，角反射器对毫米波雷达发射的电磁波进行反射，产生回波信号。毫米波雷达对接收到的回波信号进行处理以得到角反射器的探测位置信息。将毫米波雷达得到的角反射器的探测位置信息与角反射器的实际位置信息进行对比，可以得出毫米波雷达的性能参数。
然而，在雨雾等恶劣天气条件下容易影响毫米波雷达的性能。模型试验可以人工模拟毫米波雷达在雨雾等恶劣天气下工作，其具备天气可控、可重复性、耗时短、便捷等优势，但目前缺乏相关的试验设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种于毫米波雷达的测试装置，用于解决现有技术中存在的上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于毫米波雷达的测试装置，包括测试室，所述测试室配设有温度调控装置、雨水模拟装置和雾气模拟装置，测试室内设有机械臂和雷达支架，所述机械臂上设有雷达目标模拟器，所述雷达支架上设有毫米波雷达和图像采集模块，所述图像采集模块连接有工控机，所述工控机与毫米波雷达连接，所述工控机用于基于图像采集模块采集的信息对毫米波雷达采集的信息进行比对，获得毫米波雷达的测试性能。
作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述工控机包括提取模块、转换模块、比对模块和分析模块，所述提取模块用于对图像采集模块采集的图像数据进行特征提取得到图像特征数据；所述转换模块用于对毫米波雷达的点云数据进行转换，得到雷达特征数据；所述比对模块用于对图像特征数据和雷达特征数据对比，并获得特征比对结果；所述分析模块用于基于特征比对结果，得到毫米波雷达的测试性能。
作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述温度调控装置包括控制器、制冷单元、制热单元和温度传感器，所述制冷单元、制热单元和温度传感器均与控制器连接，所述温度传感器用于检测测试室的温度，控制器用于根据测试室所需的温度控制制冷单元和制热单元的运行状态，从而调节动态测试室的温度。
作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述雨水模拟装置包括第一水管，所述第一水管连接有第一水泵，第一水管设置在测试室顶部，第一水管上间隔设置有多个雨水喷头。
作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述雾气模拟装置包括第二水管，所述第二水管连接有第二水泵，第二水管设置在测试室顶部，第二水管上间隔设置有多个雾化喷头。
作为上述技术方案的一种可选设计结构，还包括储水箱，所述储水箱设置在测试室外部，第一水泵和第二水泵均与储水箱连通。
作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述雷达支架包括底座，所述底座上设有转动设有安装架，所述毫米波雷达和图像采集模块均设置在安装架上。
作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述安装架包括U形的架体，所述架体上设有螺杆和导向杆，所述螺杆和导向杆相互平行，螺杆的一端连接有第一驱动电机，导向杆上滑动设有滑动座，所述滑动座与螺杆螺纹连接，毫米波雷达和图像采集模块均设置在滑动座上。
作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述滑动座内部设有螺纹套和导向套，所述螺纹套与螺杆螺纹连接，所述导向套与导向杆滑动配合。
作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述底座上设有第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出轴与安装架连接。
作为上述技术方案的一种可选设计结构，所述测试室的内壁设有吸波材料层。
本发明的有益效果为：
本发明提供了一种用于毫米波雷达的测试装置，测试室配设有温度调控装置、雨水模拟装置和雾气模拟装置，温度调控装置可实现毫米波雷达在不同环境温度的性能测试，雨水模拟装置和雾气模拟装置可模拟毫米波雷达的在雨天环境和雾天环境的工作状况，测试毫米波雷达在雨雾恶劣天气下的性能，其具备天气可控、可重复试验、高效省时等优点；此外，工控机能够基于图像采集模块采集的信息对毫米波雷达采集的信息进行比对，获得毫米波雷达的测试性能，能够大大提高毫米波雷达的测试准确性。
附图说明
图1是本发明一种实施方式中测试装置的结构示意图；
图2是本发明一种实施方式中雷达支架的结构示意图。
图中：1-测试室；2-温度调控装置；3-机械臂；4-雷达支架；5-雷达目标模拟器；6-毫米波雷达；7-图像采集模块；8-第一水管；9-雨水喷头；10-第二水管；11-雾化喷头；12-底座；13-架体；14-螺杆；15-导向杆；16-第一驱动电机；17-滑动座；18-第二驱动电机。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示，本实施例提供了一种用于毫米波雷达的测试装置，包括测试室1，所述测试室1配设有温度调控装置2、雨水模拟装置和雾气模拟装置，温度调控装置2用于为测试室1提供稳定的温度，从而测试毫米波雷达6在不同温度下的性能。雨水模拟装置用于模拟雨天环境，从而测试毫米波雷达6在不同雨天环境下的性能。雾气模拟装置用于模拟雾气环境，从而测试毫米波雷达6在不同雾气环境下的性能。
测试室1内设有机械臂3和雷达支架4，所述机械臂3上设有雷达目标模拟器5，机械臂3能够带着雷达目标模拟器5移动，便于测试毫米波雷达6的性能。所述雷达支架4上设有毫米波雷达6和图像采集模块7，毫米波雷达6用于对雷达目标模拟器5进行检测，获得雷达目标模拟器5的点云数据。图像采集模块7用于对雷达目标模拟器5进行拍摄，获得雷达目标模拟器5的图像数据。所述图像采集模块7连接有工控机，所述工控机与毫米波雷达6连接，所述工控机用于基于图像采集模块7采集的信息对毫米波雷达6采集的信息进行比对，获得毫米波雷达6的测试性能。
在本实施例中，所述雷达支架4包括底座12，所述底座12上设有转动设有安装架，所述毫米波雷达6和图像采集模块7均设置在安装架上。安装架能够在底座12上转动，从而调节毫米波雷达6的位置，可以测试在不同角度下毫米波雷达6的性能。其中，所述底座12上设有第二驱动电机18，所述第二驱动电机18的输出轴与安装架连接。通过第二驱动电机18驱使毫米波雷达6转动，测试时更加方便。
具体地，所述安装架包括U形的架体13，架体13底部与第二驱动电机18的输出轴连接，所述架体13顶部设有螺杆14和导向杆15，所述螺杆14和导向杆15相互平行，螺杆14的一端连接有第一驱动电机16，导向杆15上滑动设有滑动座17，所述滑动座17与螺杆14螺纹连接，毫米波雷达6和图像采集模块7均设置在滑动座17上。螺杆14的两端分别与架体13的两端连接，导向杆15平行设置在螺杆14底部，由于滑动座17与螺杆14螺纹连接，且滑动座17与导向杆15滑动配合，第一驱动电机16能够驱动螺杆14转动时，滑动座17能够带着毫米波雷达6和图像采集模块7沿着螺杆14左右移动，调节毫米波雷达6与雷达目标模拟器5之间的距离。
优选地，所述滑动座17内部设有螺纹套和导向套，所述螺纹套与螺杆14螺纹连接，所述导向套与导向杆15滑动连接。螺纹套和导向套平行设置在滑动座17内部，螺纹套与螺杆14螺纹配合，导向套与导向杆15滑动配合，在第一驱动电机16的作用下，能够控制毫米波雷达6左右移动，从而调节毫米波雷达6与雷达目标模拟器5之间的距离，便于测试毫米波雷达6的性能。
本发明提供了一种用于毫米波雷达的测试装置，测试室1配设有温度调控装置2、雨水模拟装置和雾气模拟装置，温度调控装置2可实现毫米波雷达6在不同环境温度的性能测试，雨水模拟装置和雾气模拟装置可模拟毫米波雷达6的在雨天环境和雾天环境的工作状况，测试毫米波雷达6在雨雾恶劣天气下的性能，其具备天气可控、可重复试验、高效省时等优点；此外，工控机能够基于图像采集模块7采集的信息对毫米波雷达6采集的信息进行比对，获得毫米波雷达6的测试性能，能够大大提高毫米波雷达6的测试准确性。
实施例2
如图1和图2所示，本实施例提供了一种用于毫米波雷达的测试装置，包括测试室1，所述测试室1配设有温度调控装置2、雨水模拟装置和雾气模拟装置，温度调控装置2用于为测试室1提供稳定的温度，从而测试毫米波雷达6在不同温度下的性能。雨水模拟装置用于模拟雨天环境，从而测试毫米波雷达6在不同雨天环境下的性能。雾气模拟装置用于模拟雾气环境，从而测试毫米波雷达6在不同雾气环境下的性能。
测试室1内设有机械臂3和雷达支架4，所述机械臂3上设有雷达目标模拟器5，机械臂3能够带着雷达目标模拟器5移动，便于测试毫米波雷达6的性能。所述雷达支架4上设有毫米波雷达6和图像采集模块7，毫米波雷达6用于对雷达目标模拟器5进行检测，获得雷达目标模拟器5的点云数据。图像采集模块7用于对雷达目标模拟器5进行拍摄，获得雷达目标模拟器5的图像数据。所述图像采集模块7连接有工控机，所述工控机与毫米波雷达6连接，所述工控机用于基于图像采集模块7采集的信息对毫米波雷达6采集的信息进行比对，获得毫米波雷达6的测试性能。
所述温度调控装置2采用空调系统，其包括控制器、制冷单元、制热单元和温度传感器，所述制冷单元、制热单元和温度传感器均与控制器连接，所述温度传感器用于检测测试室1的温度，控制器用于根据测试室1所需的温度控制制冷单元和制热单元的运行状态，从而调节动态测试室1的温度。温度传感器设置在靠近毫米波雷达6的位置，其用于检测毫米波雷达6周围的温度。根据毫米波雷达6测试所需的温度，控制器控制制冷单元和制热单元打开或者关闭，从而调节动态测试室1的温度，满足毫米波雷达6的温度测试需求。控制器采用MCU，当测试室1的温度低于测试所需的温度时，控制器控制制热单元工作；当测试室1的温度高于测试所需的温度时，控制器控制制冷单元工作。
所述测试装置还包括储水箱，所述雨水模拟装置和雾气模拟装置均与储水箱连通，储水箱可储存一定量的水，其用于为雨水模拟装置和雾气模拟装置提供水源。
所述雨水模拟装置包括第一水管8，所述第一水管8连接有第一水泵，第一水管8设置在测试室1顶部，第一水管8上间隔设置有多个雨水喷头9。测试室1顶部并排设置多个第一水管8，多个第一水管8均与第一水泵连接，第一水泵与储水箱连通，每个第一水管8上都间隔设置多个雨水喷头9，通过控制第一水泵的转速，使得雨水喷头9能够喷出不同大小的水，从而模拟出不同大小的雨水，测试毫米波雷达6在不同大小雨水的工作状况。
所述雾气模拟装置包括第二水管10，所述第二水管10连接有第二水泵，第二水管10设置在测试室1顶部，第二水管10上间隔设置有多个雾化喷头11。测试室1顶部并排设置多个第二水管10，多个第二水管10均与第二水泵连接，第二水泵与储水箱连通，每个第二水管10上都间隔设置多个雾化喷头11，通过控制第二水泵的转速，使得雾化喷头11能够喷出不同大小的水雾，从而模拟出不同大小的水雾，测试毫米波雷达6在不同大小水雾的工作状况。
实施例3
如图1和图2所示，本实施例提供了一种用于毫米波雷达的测试装置，包括测试室1，所述测试室1配设有温度调控装置2、雨水模拟装置和雾气模拟装置，温度调控装置2用于为测试室1提供稳定的温度，从而测试毫米波雷达6在不同温度下的性能。雨水模拟装置用于模拟雨天环境，从而测试毫米波雷达6在不同雨天环境下的性能。雾气模拟装置用于模拟雾气环境，从而测试毫米波雷达6在不同雾气环境下的性能。测试室1内设有机械臂3和雷达支架4，所述机械臂3上设有雷达目标模拟器5，机械臂3能够带着雷达目标模拟器5移动，便于测试毫米波雷达6的性能。所述雷达支架4上设有毫米波雷达6和图像采集模块7，毫米波雷达6用于对雷达目标模拟器5进行检测，获得雷达目标模拟器5的点云数据。图像采集模块7用于对雷达目标模拟器5进行拍摄，获得雷达目标模拟器5的图像数据。所述图像采集模块7连接有工控机，所述工控机与毫米波雷达6连接，所述工控机用于基于图像采集模块7采集的信息对毫米波雷达6采集的信息进行比对，获得毫米波雷达6的测试性能。
具体地，所述工控机包括提取模块、转换模块、比对模块和分析模块，所述提取模块用于对图像采集模块7采集的图像数据进行特征提取得到图像特征数据；所述转换模块用于对毫米波雷达6的点云数据进行转换，得到雷达特征数据；所述比对模块用于对图像特征数据和雷达特征数据对比，并获得特征比对结果；所述分析模块用于基于特征比对结果，得到毫米波雷达6的测试性能。
其中，所述测试室1的内壁设有吸波材料层，吸波材料层可以消除外界环境对毫米波雷达6测试的影响，避免外界环境影响毫米波雷达6的测试，为毫米波雷达6测试创造较好的测试环境。其中，吸波材料层的形状可选择为尖锥形或圆形，使得毫米波雷达6发送的电磁波具有最小的入射角，尖锥形或圆形的吸波材料层使得电磁波能够更好的被吸收。
在本实施例中，所述雷达支架4包括底座12，所述底座12上设有转动设有安装架，所述毫米波雷达6和图像采集模块7均设置在安装架上。安装架能够在底座12上转动，从而调节毫米波雷达6的位置，可以测试在不同角度下毫米波雷达6的性能。其中，所述底座12上设有第二驱动电机18，所述第二驱动电机18的输出轴与安装架连接。通过第二驱动电机18驱使毫米波雷达6转动，测试时更加方便。
具体地，所述安装架包括U形的架体13，架体13底部与第二驱动电机18的输出轴连接，所述架体13顶部设有螺杆14和导向杆15，所述螺杆14和导向杆15相互平行，螺杆14的一端连接有第一驱动电机16，导向杆15上滑动设有滑动座17，所述滑动座17与螺杆14螺纹连接，毫米波雷达6和图像采集模块7均设置在滑动座17上。螺杆14的两端分别与架体13的两端连接，导向杆15平行设置在螺杆14底部，由于滑动座17与螺杆14螺纹连接，且滑动座17与导向杆15滑动配合，第一驱动电机16能够驱动螺杆14转动时，滑动座17能够带着毫米波雷达6和图像采集模块7沿着螺杆14左右移动，调节毫米波雷达6与雷达目标模拟器5之间的距离。
优选地，所述滑动座17内部设有螺纹套和导向套，所述螺纹套与螺杆14螺纹连接，所述导向套与导向杆15滑动连接。螺纹套和导向套平行设置在滑动座17内部，螺纹套与螺杆14螺纹配合，导向套与导向杆15滑动配合，在第一驱动电机16的作用下，能够控制毫米波雷达6左右移动，从而调节毫米波雷达6与雷达目标模拟器5之间的距离，便于测试毫米波雷达6的性能。
所述温度调控装置2采用空调系统，其包括控制器、制冷单元、制热单元和温度传感器，所述制冷单元、制热单元和温度传感器均与控制器连接，所述温度传感器用于检测测试室1的温度，控制器用于根据测试室1所需的温度控制制冷单元和制热单元的运行状态，从而调节动态测试室1的温度。温度传感器设置在靠近毫米波雷达6的位置，其用于检测毫米波雷达6周围的温度。根据毫米波雷达6测试所需的温度，控制器控制制冷单元和制热单元打开或者关闭，从而调节动态测试室1的温度，满足毫米波雷达6的温度测试需求。控制器采用MCU，当测试室1的温度低于测试所需的温度时，控制器控制制热单元工作；当测试室1的温度高于测试所需的温度时，控制器控制制冷单元工作。
所述测试装置还包括储水箱，所述雨水模拟装置和雾气模拟装置均与储水箱连通，储水箱可储存一定量的水，其用于为雨水模拟装置和雾气模拟装置提供水源。所述雨水模拟装置包括第一水管8，所述第一水管8连接有第一水泵，第一水管8设置在测试室1顶部，第一水管8上间隔设置有多个雨水喷头9。测试室1顶部并排设置多个第一水管8，多个第一水管8均与第一水泵连接，第一水泵与储水箱连通，每个第一水管8上都间隔设置多个雨水喷头9，通过控制第一水泵的转速，使得雨水喷头9能够喷出不同大小的水，从而模拟出不同大小的雨水，测试毫米波雷达6在不同大小雨水的工作状况。
所述雾气模拟装置包括第二水管10，所述第二水管10连接有第二水泵，第二水管10设置在测试室1顶部，第二水管10上间隔设置有多个雾化喷头11。测试室1顶部并排设置多个第二水管10，多个第二水管10均与第二水泵连接，第二水泵与储水箱连通，每个第二水管10上都间隔设置多个雾化喷头11，通过控制第二水泵的转速，使得雾化喷头11能够喷出不同大小的水雾，从而模拟出不同大小的水雾，测试毫米波雷达6在不同大小水雾的工作状况。
在本发明描述中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，可以是固定连接，可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，对本领域技术人员而言，可以理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，实施例描述的具体特征、结构等包含于至少一种实施方式中，在不相互矛盾的情况下，本领域技术人员可以将不同实施方式的特征进行组合。本发明的保护范围并不局限于上述具体实施方式，根据本发明的基本技术构思，本领域普通技术人员无需经过创造性劳动，即可联想到的实施方式，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于毫米波雷达的测试装置，其特征在于，包括测试室(1)，所述测试室(1)配设有温度调控装置(2)、雨水模拟装置和雾气模拟装置，测试室(1)内设有机械臂(3)和雷达支架(4)，所述机械臂(3)上设有雷达目标模拟器(5)，所述雷达支架(4)上设有毫米波雷达(6)和图像采集模块(7)，所述图像采集模块(7)连接有工控机，所述工控机与毫米波雷达(6)连接，所述工控机用于基于图像采集模块(7)采集的信息对毫米波雷达(6)采集的信息进行比对，获得毫米波雷达(6)的测试性能。
2.根据权利要求1所述的用于毫米波雷达的测试装置，其特征在于，所述工控机包括提取模块、转换模块、比对模块和分析模块，所述提取模块用于对图像采集模块(7)采集的图像数据进行特征提取得到图像特征数据；所述转换模块用于对毫米波雷达(6)的点云数据进行转换，得到雷达特征数据；所述比对模块用于对图像特征数据和雷达特征数据对比，并获得特征比对结果；所述分析模块用于基于特征比对结果，得到毫米波雷达(6)的测试性能。
3.根据权利要求1所述的用于毫米波雷达的测试装置，其特征在于，所述温度调控装置(2)包括控制器、制冷单元、制热单元和温度传感器，所述制冷单元、制热单元和温度传感器均与控制器连接，所述温度传感器用于检测测试室(1)的温度，控制器用于根据测试室(1)所需的温度控制制冷单元和制热单元的运行状态，从而调节动态测试室(1)的温度。
4.根据权利要求1所述的用于毫米波雷达的测试装置，其特征在于，所述雨水模拟装置包括第一水管(8)，所述第一水管(8)连接有第一水泵，第一水管(8)设置在测试室(1)顶部，第一水管(8)上间隔设置有多个雨水喷头(9)。
5.根据权利要求4所述的用于毫米波雷达的测试装置，其特征在于，所述雾气模拟装置包括第二水管(10)，所述第二水管(10)连接有第二水泵，第二水管(10)设置在测试室(1)顶部，第二水管(10)上间隔设置有多个雾化喷头(11)。
6.根据权利要求5所述的用于毫米波雷达的测试装置，其特征在于，还包括储水箱，所述储水箱设置在测试室(1)外部，第一水泵和第二水泵均与储水箱连通。
7.根据权利要求1所述的用于毫米波雷达的测试装置，其特征在于，所述雷达支架(4)包括底座(12)，所述底座(12)上设有转动设有安装架，所述毫米波雷达(6)和图像采集模块(7)均设置在安装架上；所述底座(12)上设有第二驱动电机(18)，所述第二驱动电机(18)的输出轴与安装架连接。
8.根据权利要求7所述的用于毫米波雷达的测试装置，其特征在于，所述安装架包括U形的架体(13)，所述架体(13)上设有螺杆(14)和导向杆(15)，所述螺杆(14)和导向杆(15)相互平行，螺杆(14)的一端连接有第一驱动电机(16)，导向杆(15)上滑动设有滑动座(17)，所述滑动座(17)与螺杆(14)螺纹连接，毫米波雷达(6)和图像采集模块(7)均设置在滑动座(17)上。
9.根据权利要求8所述的用于毫米波雷达的测试装置，其特征在于，所述滑动座(17)内部设有螺纹套和导向套，所述螺纹套与螺杆(14)螺纹连接，所述导向套与导向杆(15)滑动配合。
10.根据权利要求1所述的用于毫米波雷达的测试装置，其特征在于，所述测试室(1)的内壁设有吸波材料层。
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