CN116087957A - 一种基于毫米波雷达暗室多目标应用场景仿真系统 - Google Patents

一种基于毫米波雷达暗室多目标应用场景仿真系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及雷达仿真技术领域，公开了一种基于毫米波雷达暗室多目标应用场景仿真系统，包括底板，在所述底板上设有支撑柱，在所述支撑柱上通过第一转轴转动设有雷达转台，在所述雷达转台上通过转轴转动连接有雷达发生器，与所述底板相对设有弧形转台，在所述弧形转台上滑动设有两个沿弧形转台滑动的滑动底座，单个所述的滑动底座上均固定设有双目标射频前端装置。在所述支撑柱内嵌设有第一伺服电机，所述第一伺服电机与所述第一转轴连接，所述雷达转台的一侧上设有第二伺服电机，所述雷达发生器与所述第二伺服电机连接；本发明有效的解决了雷达实际应用场景的模拟，提高了雷达安全测试性能、缩短雷达实际应用开发周期。

Description

一种基于毫米波雷达暗室多目标应用场景仿真系统
技术领域
本发明涉及雷达模拟仿真技术领域，具体为一种基于毫米波雷达暗室多目标应用场景仿真系统。
背景技术
近年来，毫米波雷达凭借高精度、高分辨率，尤其是雷达波不受雨、雾、灰尘和雪等环境条件影响，可以全天候全天时工作等特性，现在已经越来越多应用在智慧交通、智慧家居、安防、轨道交通、无人机等潜力市场，毫米波雷达将给人们带来更大的舒适和便利，需求越来越大。毫米波雷达具有识别多目标特性，但是目前传统测试几乎专注于雷达单目标性能精度测试，对多目标应用场景测试项目不足。现有技术中毫米波雷达暗室主要聚焦于雷达单目标性能及精度测试，即使多目标测试也是在暗室内在雷达正前方按一定角度或间隔分配固定多个目标角反，这种多目标测试方式只是不同角度静态多目标测试，无法模拟不同角度动态多目标测试。
例如图2，在屏蔽暗室内，雷达正前方按一定间隔固定放置2个角反作为多目标检测物，雷达根据其多目标识别原理判断其前方相应的距离和角度位置目标。此方案中2个角反是静态固定的，无法模拟动态多目标应用场景。所以就需要一种基于毫米波雷达暗室多目标应用场景仿真系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于毫米波雷达暗室多目标应用场景仿真系统。采用弧形滑轨、双目标射频前端装置、雷达模拟器、毫米波雷达屏蔽暗室、软件算法及上位机等完成毫米波雷达暗室多目标应用场景仿真系统设计及应用，有效的解决了雷达实际应用场景的模拟，提高了雷达安全测试性能、缩短雷达实际应用开发周期。
本发明是这样实现的：
本发明提供一种基于毫米波雷达暗室多目标应用场景仿真系统，包括底板，在所述底板上设有支撑柱，在所述支撑柱上通过第一转轴转动设有雷达转台，在所述雷达转台上通过转轴转动连接有雷达发生器，与所述底板相对设有弧形转台，在所述弧形转台上滑动设有两个沿弧形转台滑动的滑动底座，单个所述的滑动底座上均固定设有双目标射频前端装置。
进一步的，在所述支撑柱内嵌设有第一伺服电机，所述第一伺服电机与所述第一转轴连接，所述雷达转台的一侧上设有第二伺服电机，所述雷达发生器与所述第二伺服电机连接；
所述弧形转台上开设有滑槽，所述滑动底座呈“工”字形，所述滑动底座的上沿嵌入所述滑槽内并沿所述滑槽滑动，所述滑动底座的下端内嵌有第三伺服电机，所述第三伺服电机转动连接有滚轮，所述滚轮与所述弧形转台的侧壁滚动抵接以此带动滑动底座沿弧形转台滑动。
进一步的，与所述第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、雷达发生器和双目标射频前端装置均连接有上位机，所述上位机上内置于用于处理雷达发生器和双目标射频前端装置数据的算法。
通过转动第一转轴和第二转轴带动雷达发生器做水平方位角和俯仰角旋转，模拟车辆变向；
所述弧形滑轨上的目标射频前端，模拟移动中的目标物体；
通过上位机控制滑动底座和弧形滑轨按设定场景运动；并对雷达发生器进行目标物体参数距离、速度进行设置，模拟雷达实际应用场景。模拟雷达实际应用场景具体包括汽车横穿场景、斜穿场景、同距同速场景、不同距同速场景和不同距不同速场景。
进一步的，模拟雷达实际应用场景具体通过可视化三维直观显示模拟。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、采用弧形滑轨、双目标射频前端装置、雷达模拟器器、毫米波雷达屏蔽暗室、软件算法及上位机等完成毫米波雷达暗室多目标应用场景仿真系统设计及应用，有效的解决了雷达实际应用场景的模拟，提高了雷达安全测试性能、缩短雷达实际应用开发周期。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明的一种基于毫米波雷达暗室多目标应用场景仿真装置结构示意图；
图2是本发明的现有技术的结构示意图；
图3是本发明的模拟场景示意图；
图4是本发明的横穿场景示意图；
图5是本发明的斜穿场景示意图；
图6是本发明的同距同速场景示意图；
图7是本发明的横穿场景数据算法示意图；
图8是本发明的斜穿场景数据算法示意图；
其中，底板1，支撑柱2，第二伺服电机21，雷达发生器22，雷达转台23，第一转轴24，弧形转台3，滑槽31，滑动底座4，滑动底座的上沿41，双目标射频前端装置5。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1是根据本发明实施例的一种基于毫米波雷达暗室多目标应用场景仿真系统，包括底板1，在所述底板1上设有支撑柱2，在所述支撑柱2上通过第一转轴转动设有雷达转台23，在所述雷达转台23上通过转轴转动连接有雷达发生器22，与所述底板1相对设有弧形转台3，在所述弧形转台3上滑动设有两个沿弧形转台3滑动的滑动底座4，单个所述的滑动底座4上均固定设有双目标射频前端装置5。
本实施例中，在所述支撑柱2内嵌设有第一伺服电机，所述第一伺服电机与所述第一转轴连接，所述雷达转台23的一侧上设有第二伺服电机21，所述雷达发生器22与所述第二伺服电机21连接；
所述弧形转台3上开设有滑槽31，所述滑动底座4呈“工”字形，所述滑动底座4的上沿嵌入所述滑槽31内并沿所述滑槽31滑动，所述滑动底座4的下端内嵌有第三伺服电机，所述第三伺服电机转动连接有滚轮，所述滚轮与所述弧形转台的侧壁滚动抵接以此带动滑动底座沿弧形转台滑动。
本实施例中，与所述第一伺服电机、第二伺服电机21、第三伺服电机、雷达发生器22和双目标射频前端装置5均连接有上位机，所述上位机上内置于用于处理雷达发生器和双目标射频前端装置数据的算法。
通过转动第一转轴和第二转轴带动雷达发生器做水平方位角和俯仰角旋转，模拟车辆变向；
所述弧形滑轨上的目标射频前端，模拟移动中的目标物体；
如图3，通过上位机控制滑动底座和弧形滑轨按设定场景运动；并对雷达发生器进行目标物体参数距离、速度进行设置，模拟雷达实际应用场景。模拟雷达实际应用场景具体包括汽车横穿场景、斜穿场景、同距同速场景、不同距同速场景和不同距不同速场景。
其中横穿场景如图4；DUT表示雷达发生器，T1表示目标物体1(目标射频前端1)，T2表示目标物体2(目标射频前端2)。
分别设置T1、T2移动速度及与雷达发生器距离，上位机控制弧形滑轨移动将T1从边端向中间移动，在移动过程中为了模拟T1是直线运动的，需要根据弧度计算追加，如图4T1从位置1移动到位置2，为了模拟从位置1-1到位置2，软件需要动态的补偿L数值，在T1移动过程中，由于雷达发生器具有一定的水平FoV(视角宽度)可以完全动态识别T2横穿过程，同时可以识别T1动态移动。
斜穿场景如图5，设置T1从位置1移动位置2，但是上位机动态设置距离L增加及速度增加，模拟移动路线是位置1到位置2-2，这样就模拟出斜穿场景，同样的由于雷达发生器DUT具有一定的水平FoV(视角宽度)可以完全动态识别T1斜穿过程。
同距同速场景如图6，设置T1和T2一定间隔，雷达模拟器设置T1和T2按与雷达发生器一定的距离并按一定速度前行，这样模拟同距同速不同车道多目标行驶场景，雷达发生器具有多目标识别功能，可以模拟识别前方多目标行驶目标。
同理，根据雷达模拟器设置不同，可以模拟不同距同速场景、不同距不同速场。
如图7，设计已知条件：导轨半径r，弧形角度θ，
如式(1)-式(6)可求：
L＝r*sin(90°-θ/2)  式(1)；
R＝r2+r2-2r*r*cos(θ/2)  式(2)；
Figure BDA0004072877190000071
当T1移动一定角度
Figure BDA0004072877190000073
同理可求：
Figure BDA0004072877190000074
Figure BDA0004072877190000075
Figure BDA0004072877190000072
依次类推：根据上位机设置T1目标移动角度步进，就可以依次推算出对应D的数值，在软件追加上述算法可以模拟【横穿场景】，为了在上位机界面上更清晰的体现出该场景，可以追加个△D数值，这样软件算法补偿值为D+△D。
如图8，斜穿场景设计模拟路径L,L’如式(7)-式(8)；
L＝(θ/2)*π*(r+△r)/180 式(7)；
弧长公式：
L’＝(θ’ /2)*π*R’ /180 式(8)；
其中△r、R’、θ’为软件设置模拟参数，在通过弧长公式模拟器出。
本实施例中，模拟雷达实际应用场景具体通过可视化三维直观显示模拟。
本实施例的一种基于毫米波雷达暗室多目标应用场景仿真系统的其他可选的实施例，可以参照上述实施例中的具体内容，在此不做赘述。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于毫米波雷达暗室多目标应用场景仿真系统，其特征在于，包括底板(1)，在所述底板(1)上设有支撑柱(2)，在所述支撑柱(2)上通过第一转轴转动设有雷达转台(23)，在所述雷达转台(23)上通过转轴转动连接有雷达发生器(22)，与所述底板(1)相对设有弧形转台(3)，在所述弧形转台(3)上滑动设有两个沿弧形转台滑动的滑动底座(4)，单个所述的滑动底座(4)上均固定设有双目标射频前端装置(5)。
2.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达暗室多目标应用场景仿真系统，其特征在于，在所述支撑柱(2)内嵌设有第一伺服电机，所述第一伺服电机与所述第一转轴连接，所述雷达转台(23)的一侧上设有第二伺服电机(21)，所述雷达发生器(22)与所述第二伺服电机连接；
所述弧形转台(3)上开设有滑槽(31)，所述滑动底座呈“工”字形，所述滑动底座的上沿(41)嵌入所述滑槽内并沿所述滑槽滑动，所述滑动底座的下端内嵌有第三伺服电机，所述第三伺服电机转动连接有滚轮，所述滚轮与所述弧形转台的侧壁滚动抵接以此带动滑动底座沿弧形转台滑动。
3.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达暗室多目标应用场景仿真系统，其特征在于，与所述第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、雷达发生器和双目标射频前端装置均连接有上位机，所述上位机上内置于用于处理雷达发生器和双目标射频前端装置数据的算法。
4.根据权利要求3所述的一种基于毫米波雷达暗室多目标应用场景仿真系统，其特征在于，通过转动第一转轴和第二转轴带动雷达发生器做水平方位角和俯仰角旋转，模拟车辆变向；
所述弧形滑轨上的目标射频前端，模拟移动中的目标物体；
通过上位机控制滑动底座和弧形滑轨按设定场景运动；并对雷达发生器进行目标物体参数距离、速度进行设置，模拟雷达实际应用场景。
5.根据权利要求4所述的一种基于毫米波雷达暗室多目标应用场景仿真系统，其特征在于，模拟雷达实际应用场景具体通过可视化三维直观显示模拟。
6.根据权利要求3所述的一种基于毫米波雷达暗室多目标应用场景仿真系统，其特征在于，模拟雷达实际应用场景具体包括汽车横穿场景、斜穿场景、同距同速场景、不同距同速场景和不同距不同速场景。
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