CZ201945A3 - Simulátor cílů pro automobilové radary s řadou radiových transpondérů - Google Patents

Simulátor cílů pro automobilové radary s řadou radiových transpondérů Download PDF

Info

Publication number
CZ201945A3
CZ201945A3 CZ2019-45A CZ201945A CZ201945A3 CZ 201945 A3 CZ201945 A3 CZ 201945A3 CZ 201945 A CZ201945 A CZ 201945A CZ 201945 A3 CZ201945 A3 CZ 201945A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
antennas
millimeter
radar
radio
transponders
Prior art date
Application number
CZ2019-45A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ308229B6 (cs
Inventor
Přemysl Hudec
Original Assignee
České vysoké učení technické v Praze
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by České vysoké učení technické v Praze filed Critical České vysoké učení technické v Praze
Priority to CZ2019-45A priority Critical patent/CZ308229B6/cs
Publication of CZ201945A3 publication Critical patent/CZ201945A3/cs
Publication of CZ308229B6 publication Critical patent/CZ308229B6/cs

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
    • G01S7/4052—Means for monitoring or calibrating by simulation of echoes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
    • G01S7/4052—Means for monitoring or calibrating by simulation of echoes
    • G01S7/4082—Means for monitoring or calibrating by simulation of echoes using externally generated reference signals, e.g. via remote reflector or transponder

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Simulátor cílů je tvořen řadou radiových transpondérů skládajících se z přijímače (1.1) milimetrových vln s přijímací anténou (1.2) a s frekvenčním down-konvertorem (1.3), z vysílače (1.4) milimetrových vln s vysílací anténou (1.5) a frekvenčním up- konvertorem (1.6) a z obvodů (1.7) zpracování signálu. Maxima vyzařovacích diagramů přijímacích antén (1.2) a vysílacích antén (1.5) směřují na antény (2.1) testovaného automobilového radaru (2). Alespoň některé části z N radiových transpondérů (1) jsou umístěny vedle sebe na mechanickém nosiči (3) tvořeném úzkým pásem z pevného a tvarovatelného materiálu orientovaným delší stranou svým průřezem do vertikální roviny. Vzájemná vzdálenost středů antén jednotlivých radiových transpondérů (1) nebo jejich částí, kde střed antén je definován jako geometrický střed osy přijímací antény (1.2) a osy vysílací antény (1.5) daného radiového transpondérů (1) nebo jeho části, je rovna D a je dána požadavky na hustotu cílů ve výhledu testovaného automobilového radaru (2). Obvody (1.7) zpracování signálu jsou pomocí digitální sběrnice propojeny s řídícími obvody (4) tvořenými programovatelným mikropočítačem vybaveným programem pro aktivaci a deaktivaci jednotlivých radiových transpondérů (1), nastavení simulovaných vzdáleností a radiálních rychlostí aktivních radiových transpondérů (1), přičemž vzdálenosti i radiální rychlosti leží na přímce testovaný automobilový radar (2) a daný radiový transpondér (1).

Description

Simulátor cílů pro automobilové radary s řadou radiových transpondérů
Oblast techniky
Předkládané řešení se týká simulátorů cílů pro automobilové radary schopných simulovat současně více cílů, a to cílů různých velikostí, s různými azimuty, vzdálenostmi a radiálními i tečnými složkami rychlostí.
Dosavadní stav techniky
Automobilová radarová technika patří v současné době mezi velmi rychle se rozvíjející elektrotechnické obory. Důvodem je to, že je to technika schopná výrazně snížit dopravní nehodovost a počet obětí. Je to také technika nezbytná pro intenzivně vyvíjené autonomní řízení motorových vozidel.
S vývojem každého radaru je spojeno rozsáhlé ověřování jeho funkcí. To je mimořádně významné i při vývoji automobilových radarů. Pro ověřování jejich funkcí se používají praktické jízdy nebo i simulátory cílů. Praktické jízdy v různých dopravních scénářích jsou pro ověření funkčnosti i vývoj nových funkcí určitě nej spolehlivější, nicméně jsou časově i finančně mimořádně nákladné. Proto jsou velmi intenzivně vyvíjeny a v poslední době i používány i simulátory cílů automobilových radarů. To jsou elektronická zařízení, která lze postavit do vhodné vzdálenosti od testovaného radaru, například pro automobilové radary pracující v pásmu 76-81 GHz je vhodná vzdálenost 0,2 až 2 m, a umí simulovat cíl nebo i několik cílů, které radar detekuje v úplně jiných vzdálenostech, v případě automobilových radarů až 200 m, a to i s definovanou radiální rychlostí pohybu.
V případě většiny verzí stávajících simulátorů cílů lze cíle, nebo i několik cílů, simulovat na stejném azimutu daném prodloužením spojnice testovaný automobilový radar - simulátor cílů, na této spojnici se cíle také mohou pohybovat definovanou radiální rychlostí. Automobilové radary však obvykle vykazují i skenovací funkci a rozlišují cíle v různých azimutech, popřípadě umí sledovat i pohyb cílů v tečném směru, tedy ve směru kolmém na spojnici automobilový radar - daný cíl. Simulaci takových scénářů jednodušší simulátory cílů neumožňují. Existují i složitější simulátory cílů, kdy se 2-3 elektronické prvky nezávisle mechanicky natáčejí vůči testovanému automobilovému radaru. Potom lze simulovat 2-3 cíle s různými azimuty nebo i cíle pohybující se složkou tečné rychlosti ve směru kolmém na spojnici automobilový radar-simulátor cílů. To sice umožňuje simulaci složitějších dopravních scénářů, nicméně ani tato zařízení nejsou pro potřeby automobilového průmyslu úplně vyhovující. Důvodů je několik:
Předně každý automobilový radar obvykle „vidí“ většinou dosti vysoký počet, typicky desítky, různých cílů. Například každý sousední automobil, osobní nebo nákladní, obvykle nevidí jako jeden bod, nýbrž spíše jako shluk více bodů, s přibližně obdélníkovým obvodem. Důvodem je to, že na každém vozidle jsou body, které odrážejí zpět k radaru více a body, které zpět odrážejí méně. Radar potom „vidí“ dominantně ty body, které odrážejí více a těch mohou být na jednom automobilu i desítky. Dalším důvodem toho, že automobilový radar vždy detekuje vysoký počet různých cílů v různých azimutech, vzdálenostech a s různými radiálními rychlostmi, je to, že vedle jiných vozidel „vidí“ i tak zvané infrastrukturní cíle. Tedy odrazy od okolních svodidel, stromů, dopravních značek, a podobně. Po detekci cílů a jejich zobrazení v rovině rychlostvzdálenost potom každý automobilový radar množinu cílů detekovaných vyhodnocuje. Například shlukuje ty, které tvoří něco podobného obdélníku, a vyhodnocuje je jako sousední vozidla nebo identifikuje jednotlivé cíle pohybující se stejnou rychlostí jako je rychlost vozidla s daným automobilovým radarem a vyhodnocuje je jako infrastrukturní odrazy. Proto ani složitější simulátory cílů umožňující simulovat cíle na 2 - 3 azimutech nemusí stačit. Neumožňují simulovat sousední vozidla jako vyšší počet izolovaných bodů a detekovat i větší počet
- 1 CZ 2019 - 45 A3 infrastrukturních objektů.
Dokument EP 1034442 B (RAYTHEON CO [US]) 13.09.2000, popisuje řešení, jehož základem je bezodrazová komora, kdy nalevo je umístěn testovaný radar FSL, Forvard Looking Sensor, a napravo jsou anténní prvky. Mezi hlavní nevýhody patří čistě analogové zpracování signálů přímo na pracovní frekvenci FSL bez možnosti implementace digitálního zpracování signálů. Další podstatnou nevýhodou je přímé propojení testovaného radaru s anténními prvky, resp. anténní řadou s R/T moduly, a to přes ovladač a datové záznamové zařízení. Pro testování automobilových radarů je toto uspořádání zcela nepoužitelné.
Dokument US 4660041 A (MAPLE VANCE H [US] et al) 21.04.1987, popisuje řešení, které obsahuje sestavu anténních systémů, které k testovanému radaru (TR) posílají simulační signály synchronizované se signály TR. Každá z antén přijímá signály TR a upravuje je. Sestava předpokládá přepínání simulačních signálů k jednotlivým anténám. Nevýhodou je například nutnost synchronizace v důsledku přímého propojení TR a vyhledavače cíle (TS), včetně znalosti všech parametrů TR. Tento systém je zároveň čistě analogový bez možnosti implementace digitálního zpracování signálů, což představuje další významné nedostatky, zejména z pohledu přesnosti měření a omezených možností simulace cílů. Pro testování automobilových radarů je toto uspořádání zcela nepoužitelné.
Dokument US 4467327 A (DRAKE DOUGLAS C [US] et al) 21.08.1984, se týká řešení, jehož podstatou je simulátor milimetrových vln pro vyhodnocení raketových hledačů, kde raketový hledač generuje hledači signály a vysílá je ve směru pole aktivních anténních prvků. Zařízení pracuje s celkem 7 anténami A1-A7 uspořádanými dle obrázku. Antény tvoří celkem 6 trojic TlT6 s tím, že aktivní je jen jedna trojice. Vysílaný signál je vytvářen uměle, není upravenou kopií dopadajícího a není koherentní. Nevýhodou je zejména nemožnost digitálního zpracování signálů, potřebné digitální obvody nelze do struktury implementovat. Řešení dále neobsahuje ID anténní řadu. Řešení je použitelné jen pro impulsní radary, přičemž to je modulace, která se u automobilových radarů nepoužívá. Nutné je také přímé propojení testovaného zařízení a simulátoru cílů, které řídí nastavené časové zpoždění. Pro testování automobilových radarů je toto uspořádání zcela nepoužitelné.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nevýhody odstraňuje simulátor cílů pro automobilové radary s řadou radiových transpondérů podle překládaného řešení. Simulátor se skládá z radiových transpondérů sestávajících z přijímače milimetrových vln s přijímací anténou a s frekvenčním downkonvertorem, z vysílače milimetrových vln s vysílací anténou a frekvenčním up-konvertorem a z obvodů zpracování signálu. Maxima vyzařovacích diagramů přijímacích a vysílacích antén směřují na antény testovaného automobilového radaru. Podstatou nového řešení je, že alespoň některé části z N radiových transpondérů, kde N je v rozmezí od 3 do 100, jsou umístěny vedle sebe na mechanickém nosiči tvořeném úzkým pásem z pevného a tvarovatelného materiálu. Delší strana mechanického nosiče je orientována svým průřezem do vertikální roviny. Vzájemná vzdálenost středů antén jednotlivých radiových transpondérů nebo jejich částí, kde střed antén je definován jako geometrický střed osy přijímací antény a osy vysílací antény daného radiového transpondérů nebo jeho části, je rovna D. Tato vzdálenost D je dána požadavky na hustotu cílů ve výhledu testovaného automobilového radaru. Obvody zpracování signálu jsou pomocí digitální sběrnice propojeny s řídicími obvody tvořenými programovatelným mikropočítačem. Tento mikropočítač je vybaven programem pro aktivaci a deaktivaci jednotlivých radiových transpondérů, nastavení simulovaných vzdáleností a nastavení radiálních rychlostí aktivních radiových transpondérů. Vzdálenosti i radiální rychlosti leží na přímce testovaný automobilový radar a daný radiový transpondér.
V jednom možném provedení může být mechanický nosič ve tvaru rovného pásu. Maxima
-2CZ 2019 - 45 A3 vyzařovacích diagramů přijímacích a vysílacích antén jsou nasměrována na antény testovaného automobilového radaru.
V jiném možném provedení je mechanický nosič v horizontální rovině ve tvaru části kružnice o poloměru REP V rozsahu 0,2 m až 2 m. Tento poloměr je volen zejména v závislosti na rozměrech přijímacích antén, vysílacích antén a antén testovaného automobilového radaru, který je umístěn ve středu části kružnice. Rozsahy úhlů Δφι a Δφ2 od vrcholu části kružnice k jejímu levému a pravému konci, ve kterých jsou radarové transpondéry nebo jejich části na části kružnice umístěny, jsou dány rozsahem měřitelných azimutů testovaného automobilového radaru. Uhlový krok Δ<ρερ při přepínání sousedních radarových transpondérů nebo jejich částí je menší než efektivní šířka ΔφΑκ vyzařovacích diagramů antén automobilového radaru v azimutu.
Na mechanickém nosiči jsou v jednom možném provedení umístěny celé radiové transpondéry.
V jiném provedení jsou radiové transpondéry mechanicky rozděleny na milimetrové transceivery, které se skládají z přijímače milimetrových vln s přijímací anténou a s frekvenčním downkonvertorem a z vysílače milimetrových vln s vysílací anténou a s frekvenčním up-konvertorem, které jsou umístěny těsně vedle sebe na mechanickém nosiči. Tyto milimetrové transceivery jsou pomocí elektrických vedení připojeny k jim příslušejícím obvodům zpracování signálu umístěným spolu s řídicími obvody mimo mechanický nosič.
V dalším možném uspořádání, a to v případě, kdy automobilový radar pracuje v režimu MIMO, Multiple Input - Multiple Output, s anténami s širokými vyzařovacími diagramy, je na mechanickém nosiči umístěno N-l vysílačů milimetrových vln s vysílacími anténami a frekvenčními up-konvertory a jen jeden milimetrový transceiver skládající se z přijímače milimetrových vln s přijímací anténou a s frekvenčním down-konvertorem a z vysílače milimetrových vln s vysílací anténou a s frekvenčním up-konvertorem. Těchto N-l vysílačů milimetrových vln a jeden milimetrový transceiver jsou pomocí elektrických vedení připojeny k jim příslušejícím obvodům zpracování signálu umístěným spolu s řídicími obvody mimo mechanický nosič. V tomto případě je výhodné, je-li milimetrový transceiver umístěn ve středu mechanického nosiče.
Další možností pro případ, kdy automobilový radar pracuje v režimu MIMO je, že na mechanickém pásu je umístěno N vysílačů milimetrových vln s vysílacími anténami a frekvenčním up-konvertorem, z nichž alespoň část je rozdělena do N/P sousedících segmentů. Každý z těchto segmentů je přes vstupy svého elektronického přepínače, jehož počet vstupů odpovídá počtu vysílačů v segmentu, propojen se vstupem vždy jednoho, vně mechanického pásu umístěného, obvodu zpracování signálu. Vysílače ležící mimo tyto segmenty jsou k jim příslušejícímu obvodu zpracování signálu připojeny přímo. Většinou je řada N vysílačů milimetrových vln rozdělena do N/P segmentů, kde P leží v rozmezí 2 až 8.
Navržené řešení vychází z toho, že základem všech simulátorů cílů jsou radiové transpondéry, které přijímají signály z testovaného automobilového radaru, potřebným způsobem je upraví a vyšlou zpět k testovanému automobilovému radaru. Úpravy signálů jsou takové, že testovaný automobilový radar vyhodnotí přijatý signál jako cíle v definovaných vzdálenostech pohybující se definovanými radiálními rychlostmi. Azimut detekovaných cílů je dán polohou radiového transpondérů vzhledem k testovanému automobilovému radaru.
Výhodou uvedeného řešení je, že umožňuje v jednom čase simulovat větší počet cílů s různými vzdálenostmi, rychlostmi ale i azimuty. Cíle se také mohou pohybovat i s definovanou složkou tečné rychlosti, a to čistě elektronicky bez nutnosti použití mechanických zařízení. Větší cíle lze skládat z více bodů, lze generovat i větší počet infrastrukturních cílů tak, aby simulace byla velmi blízká realitě při reálném průjezdu automobilu vybaveného automobilovým radarem v reálném prostředí.
-3 CZ 2019 - 45 A3
Objasnění výkresů
Na Obr. 1 je uvedeno blokové schéma typického známého radiového transpondéru, používaného pro konstrukci simulátorů cílů, vyznačen je vztah k testovanému automobilovému radaru. Obr. 2 znázorňuje schematicky provedení mechanického nosiče ve tvaru rovného pásu s umístěním radiových transpondérů nebo jejich částí, a to při průmětu do vertikální roviny. Na Obr. 3 je uveden obdobný příklad, avšak provedení mechanického nosiče je ve tvaru části kružnice při průmětu do horizontální roviny. Příklad, kdy je provedení mechanického nosiče ve tvaru rovného pásu, je při průmětu do horizontální roviny znázorněn na Obr. 4. Obr. 5 představuje základní verzi simulátoru cílů, kde jsou jako elektronické prvky použity celé radiové transpondéry s blokovým schématem dle Obr. 1. Zapojení simulátoru cílů s milimetrovými transceivery na mechanickém nosiči je uvedeno na Obr. 6. Obr. 7 znázorňuje příklad, kdy je na mechanickém nosiči umístěno N-l vysílačů milimetrových vln a jeden milimetrový transceiver a kdy testovaný automobilový radar pracuje v režimu MIMO, Multiple Input - Multiple Output. Jedna přepínaná verze tohoto provedení je na Obr. 8 a druhá na Obr. 9.
Příklady uskutečnění vynálezu
Na Obr. 1 je znázorněno blokové schéma typického radiového transpondéru J používaného pro konstrukci simulátorů cílů, a to včetně vztahu k testovanému automobilovému radaru 2. Znázorněný radiový transpondér J se skládá z přijímače 1.1 milimetrových vln, vysílače 1.4 milimetrových vln a obvodů 1.7 zpracování signálů. Každý přijímač 1.1 milimetrových vln se skládá z přijímací antény 1,2 radiového transpondéru J a frekvenčního down-konvertoru 1.3. který konvertuje signály testovaného automobilového radaru 2 do nižšího frekvenčního pásma, kde je prováděno zpracování signálů. Každý vysílač 1.4 milimetrových vln se skládá z vysílací antény 1,5 radiového transpondéru J a frekvenčního up-konvertoru 1.6. ten konvertuje signály z nižšího frekvenčního pásma, kde je prováděno zpracování signálů, zpět do pracovního frekvenčního pásma testovaného automobilového radaru 2. Přijímací antény 1,2 i vysílací antény 1.5 jsou v radiových transpondérech J umístěny vždy tak, aby maxima vyzařovacích digramů směřovala na antény 2,1 testovaného automobilového radaru 2. Automobilové radary 2 jsou na vozidlech umisťovány tak, že antény 2,1. automobilových radarů vyzařují kolmo na přední stěnu krabičky automobilového radaru 2, a to dominantně v horizontální rovině. Proto jsou přijímací antény 1,2 i vysílací antény 1,5 radiových transpondérů i instalovány tak, že maxima jejich vyzařovacích diagramů leží také v horizontální rovině.
Hlavním mechanickým prvkem simulátoru cílů automobilových radarů 2, který je předmětem tohoto patentu, je mechanický nosič 3 s řadou elektronických prvků tvořených buď celými radiovými transpondéry J nebo jejich částí. Příklad průmětu rozvinuté řady mechanického nosiče 3 s umístěnými radiovými transpondéry j. do vertikální roviny je naznačen na Obr. 2.
Základem mechanického nosiče 3 je úzký pás pevného a tvarovatelného materiálu, typicky rovný kovový pás takové délky, aby na něj bylo možné připevnit všechny potřebné elektronické prvky. Pás mechanického nosiče 3 je orientován delší stranou průřezu do vertikální roviny. Tento pás může být jako mechanický nosič používán v rovném provedení, může být také v horizontální rovině tvarován, jak bude dále popsáno. Rada N radiových transpondérů i nebo N jejich částí je na mechanickém nosiči 3 upevněna vedle sebe. Vzájemná vzdálenost středů antén jednotlivých radiových transpondérů J nebo jejich částí, kde střed antén je definován jako geometrický střed osy přijímací antény 1,2 a osy vysílací antény 1,5 daného radiového transpondérů J nebo jeho části, je rovna D a je dána požadavky na hustotu cílů ve výhledu testovaného automobilového radaru 2, Tato vzdálenost D je při pohledu na rozvinutý mechanický nosič 3 ve vertikální rovině uvedená na Obr. 2. Celková minimální délka L mechanického pásu 3 je dána součinem NxD.
Pro konstrukci předmětného simulátoru cílů lze použít dva typické tvary mechanického nosiče 3 s řadou radiových transpondérů J nebo jejich částí v horizontální rovině, a to dle Obr. 3 nebo
-4CZ 2019 - 45 A3
Obr. 4. Ve variantě dle Obr. 3 je mechanický nosič 3 při průmětu do horizontální roviny vytvarován do tvaru části kružnice s tím, že testovaný automobilový radar 2 je umístěn v jejím středu. V této variantě jsou maxima vyzařovacích diagramů přijímacích antén 1,2 i vysílacích antén 1.5 přirozeně nasměrována na antény 2,1. testovaného automobilového radaru 2. Vhodná hodnota poloměru R,P kružnice je dominantně dána rozměry přijímací antény 1,2 přijímače 1.1 milimetrových vln, vysílací antény 1,5 vysílače 1,4 milimetrových vln i antén 2,1. testovaného automobilového radaru 2. V případě automobilových radarů 2 pracujících v pásmu 76-81 GHz je typická hodnota R>,· od 0,2 do 2 m. Konkrétní velikost závisí na mnoha parametrech. Předně je to dáno podmínkami pro vzdálené zóny všech použitých antén, včetně antén automobilového radaru. Kromě toho bude záviset na reálných rozměrech elektronických prvků, na zvolené hodnotě D, na vstupním výkonu přijímačů mm vln, a podobně. Rozsahy úhlů Acpi a Aq>2, ve kterých jsou elektronické prvky na části kružnice umístěny, jsou dány rozsahem měřitelných azimutů testovaného automobilového radaru 2. Například některé automobilové radary označované LRR, long range radar, mají typický rozsah azimutů ±15°, automobilové radary MRR, medium range radar, mají typický rozsah azimutů ±40°, a automobilové radary SRR, short range radar, mají typický rozsah azimutů ±80°.
Ve variantě dle Obr. 4 je mechanický nosič 3 s řadou radiových transpondérů 1 nebo jejich částí ponechán při průmětu do horizontální roviny ve tvaru rovného pásu. Vyzařovací diagramy přijímacích antén 1,2 přijímačů 1,1 milimetrových vln i vysílacích antén 1,5 vysílačů 1,4 milimetrových vln je nutné individuálně nasměrovat na antény 2,1 testovaného automobilového radaru 2. Délka mechanického nosiče 3 je v této verzi dána rozsahem měřitelných azimutů testovaného automobilového radaru 2.
V základní verzi simulátoru cílů dle Obr. 5 jsou jako elektronické prvky použity celé radiové transpondéry ]_ s blokovým schématem dle Obr. 1. Radiové transpondéry 1 jsou přitom na mechanickém nosiči 3 upevněny tak, aby maxima vyzařovacích diagramů přijímacích antén 1,2 i vysílacích antén 1,5 směřovala na antény 2,1 testovaného automobilového radaru 2, a to dle Obr. 3 nebo Obr. 4. Mimo mechanický nosič 3 jsou umístěny řídicí obvody 4 napojené na obvody 1.7 zpracování signálu jednotlivých radiových transpondérů 1. Řídicí obvody 4 jsou ve všech dále popsaných verzích v podstatě stejné. Jsou tvořeny programovatelným mikropočítačem vybaveným programem, který řídí aktivaci nebo deaktivací jednotlivých radiových transpondérů 1 a u těch aktivních nastavují simulované vzdálenosti a radiální rychlosti cílů ležících na přímce testovaný automobilový radar 2 - daný radiový transpondér L Aktivací, respektive deaktivací, určitých radiových transpondérů 1 a nastavením vzdáleností a radiálních rychlostí simulovaných cílů lze generovat cíle nacházející se na různých azimutech a pohybujících se různými rychlostmi, a to se složkami rychlostí v radiálním směru i v tečném směru.
Vzájemná vzdálenost D radiových transpondérů 1 je dána požadavky na hustotu cílů ve výhledu testovaného automobilového radaru, respektive na velikost kroku při pohybu cílů v tečném směru Je to dáno tím, že pohyb v tečném směru je v této verzi simulátoru cílů realizován pomocí přepínání jednotlivých radiových transpondérů 1 Aby nebyl pohyb v tečném směru trhaný, měl by být v případě, kdy je mechanický nosič vytvarován do tvaru části kružnice, úhlový krok Δφυ-> při přepínání sousedních radiových transpondérů 1 menší, než efektivní šířka ΔφΑκ vyzařovacích diagramů antén 2,1 automobilového radaru 2 v azimutu. Například pro ΔφΑκ =3° by odpovídající hodnota Δφυ-> měla být v rozmezí 1 - 2°. Tomu odpovídá pro /?-. = I ni a rozsah Δφι = Δφ2 = 40° vzdálenost /)=3.5 cm. Hodnotu D lze určit ze vztahu D = A(pEprREP, kde ΛφΕρτ je hodnota ΔφΕρ v radiánech. Pro přepočet ΔφΕρ na radiány lze použít vztah ΔφΕρ,· = ΔφΕρ (2π/360), kde ΔφΕρ hodnota ve stupních. Pro ReP = 1 m a Aq>2 = 2° to vede na D=3,5 cm. Tomu odpovídá pro rozsah Acpi = Aq>2 = 40° počet elektronických prvků N = 39 a délka rozvinutého nosiče L=140 cm.
Radiové transpondéry by měly být tak malé, aby je bylo možné dle Obr. 2 na mechanický nosič 3 s řadou radiových transpondérů 1 upevnit se vzájemnou vzdáleností středů antén D na úrovni jednotek cm. Radiové transpondéry 1 jsou ale obvykle dosti složitá a rozměrná zařízení, takže umístění většího počtu radiových transpondérů 1 vedle sebe s malou vzájemnou vzdáleností D
-5 CZ 2019 - 45 A3 může být v praktických případech velmi komplikované, až nemožné. Přitom platí to, že nejvíce rozměrné jsou obvykle obvody 1.7 zpracování signálů a řídicí obvody 4, přičemž přijímače 1.1 milimetrových vln a vysílače 1.4 milimetrových vln včetně antén mohou být podstatně menší. Podmínka pro vzdálenost D se přitom týká právě jen vzdálenosti přijímacích antén 1,2 přijímačů 1,1 milimetrových vln a vysílacích antén 1,5 vysílačů 1,4 milimetrových vln. Umístění ostatních obvodů radiových transpondérů i není kritické.
Ve výhodné verzi jsou proto jako elektronické prvky na mechanickém nosiči 3 ve tvaru podle Obr. 3 nebo Obr. 4 instalovány místo celých radiových transpondérů 1 jen milimetrové transceivery 5, přičemž každý z nich je tvořen jedním přijímačem 1,1 milimetrových vln s přijímací anténou 1.2 a jedním vysílačem 1,4 milimetrových vln s vysílací anténou 1.5. Rozvinutý průmět takové řady do vertikální roviny je znázorněn na Obr. 6. Milimetrové transceivery 5 mohou mít velmi malé rozměry a umožňují realizovat hodnoty D na úrovni jednotek cm. K obvodům 1,7 zpracování signálu a řídicím obvodům 4 jsou připojeny pomocí elektrických vedení s délkou až desítky cm. Obvody 1.7 zpracování signálu a řídicí obvody 4 pak mohou být umístěny kdekoliv v dosahu propojovacích kablíků. Lze tak snadno realizovat geometrii dle Obr. 3 i Obr. 4 a splnit požadavky na malé vzájemné vzdálenosti D dle Obr. 2.
Další zjednodušení, zmenšení rozměrů a ceny simulátoru cílů, lze dosáhnout tehdy, když testované automobilové radary 2 pracují v režimu MIMO, Multiple Input - Multiple Output, což je v praktických případech téměř vždy. Režimem MIMO se rozumí to, že při určování azimutů cílů se neprovádí skenování plochy úzkým paprskem, nýbrž automobilový radar 2 ozařuje prostor více jednoduššími anténami, umístěnými vedle sebe v horizontální rovině a odražené signály přijímají více jednoduššími anténkami vedle sebe v horizontální rovině. S použitím počítačového zpracování lze pak z přijatých signálů, vedle vzdáleností a radiálních rychlostí, vyhodnotit i azimuty jednotlivých cílů. V režimu MIMO mají jednotlivé antény 2,1 automobilových radarů 2 samy o sobě široké vyzařovací diagramy a konstantně ozařují celý sledovaný prostor. Místo JV-1 milimetrových transceiverů 5 jsou v této výhodné variantě mechanického nosiče 3 použity jen vysílače 14 milimetrových vln a je zde ponechán jen jeden milimetrový transceiver 5 Rozvinutý průmět této verze mechanického nosiče 3 s řadou elektronických prvků do vertikální roviny je znázorněn na Obr. 7, přičemž průmět do horizontální roviny odpovídá průmětu z Obr. 3 nebo Obr. 4. Milimetrový transceiver 5 obsahující jak vysílač 1,4 milimetrových vln tak i přijímač LI milimetrových vln může být na mechanickém nosiči 3 instalován kdekoliv v rozsahu antén 2,1. testovaného automobilového radaru 2, typicky je vhodné jej umístit do středu. Při zachování plné fúnkčnosti simulátoru cílů bude výsledná realizace této výhodné verze simulátoru cílů výrazně levnější než dříve popsané verze. Úspor je dosaženo tím, že odpadá použití JV-1 přijímačů 1.1 milimetrových vln.
I při realizaci verze dle Obr. 7 může být cena výsledného simulátoru cílů dosti vysoká. Důvodem je to, že digitální obvody použité v obvodech 1,7 zpracování signálů musí být extrémně rychlé, což vyžaduje použití obvodů na technologické hranici, které jsou obvykle velmi drahé. Proto může být výhodné zlevnění výsledného simulátoru cílů pomocí multiplexování. Je však nutné počítat s tím, že multiplexování sice může přinést významné snížení ceny, nicméně současně omezí některé funkce předmětného simulátoru cílů.
Blokové schéma přepínané verze simulátoru cílů je znázorněno na Obr. 8. Dle toho provedení lze přepínat P vysílačů 1.4 milimetrových vln vedle sebe. Praktické hodnoty P jsou 2 až 8. Rada N vysílačů 1.4 milimetrových vln je tak rozdělena na N/P sousedících segmentů 6. Každý z těchto segmentů 6 je přes vstupy svého elektronického přepínače 7, kde počet vstupů odpovídá počtu vysílačů 1.4 v segmentu 6, propojen se vstupem vždy jednoho, vně mechanického pásu 3 umístěného, obvodu 1.7 zpracování signálu. Zde tedy jeden obvod 1.7 zpracování signálů zpracovává signály z jednoho segmentu 6. Při tomto řešení je potřeba jen NP obvodů 1.7 zpracování signálů, což vzhledem k tomu, že obvody 1.7 zpracování signálů patří mezi nej dražší v celém simulátoru cílů, může vést k významnému snížení ceny simulátoru cílů. Tato verze umožňuje bez problémů simulovat pohyb cílů v tečném směru, základním omezením je to, že v
-6CZ 2019 - 45 A3 jednom segmentu 6 mohou být simulovány cíle jen na jednom azimutu. To například znemožňuje simulaci cílů s většími rozměry v tečném směru sestavených z více sousedních bodů, popřípadě simulaci hustých infrastrukturních cílů ležících obvykle na pravém okraji zobrazení automobilového radaru 2.
Podle Obr. 9 lze takové multiplexování vylepšit tím, že se přepínání dle Obr. 8 provede jen na části vysílačů 1.4 milimetrových vln upevněných na mechanickém nosiči 3, a zbývající vysílače 1.4 milimetrových vln zůstanou nepřepínané. V zapojení dle Obr. 9 se to týká vysílačů 1.4 milimetrových vln na pravém okraji mechanického nosiče 3. Použití nepřepínaných vysílačů 1,4 milimetrových vln v této části mechanického nosiče 3 může být výhodné v tom, že umožňuje simulovat větší počet infrastrukturních odrazů, které jsou obvykle na pravém okraji vozovky. Úspora obvodů zpracování signálu je sice v této verzi menší, ale bez omezení lze simulovat boční infrastrukturní odrazy. Těch je obvykle vyšší počet a mohou být i hustě vedle sebe.
Funkce všech výše popsaných verzí předmětného simulátoru cílů vychází z toho, že jeden radiový transpondér i může na extrapolované spojnici testovaný automobilový radar 2 - radiový transpondér 1 nebo jeho část simulovat jeden nebo i více různě zpožděných a z pohledu testovaného automobilového radaru 2 tedy různě vzdálených cílů. Při instalaci určitého počtu radiových transpondérů i nebo jejich částí ve vhodném tvaru vedle sebe je tedy možné cíli s určitou hustotou pokrýt celou plochu ve výhledu testovaného automobilového radaru 2. Lze tedy simulovat i vysoký počet cílů nej různějších tvarů. Radiový transpondér 1 také umožňuje přiřadit každému simulovanému cíli ve výhledu testovaného automobilového radaru 2 určitou radiální rychlost, tedy rychlost ve směru 2-1 nebo 1-2. Pokud bude v určitý časový okamžik aktivní i-tý radiový transpondér 1 a bude simulovat cíl ve vzdálenosti Ri a v definovaném jiném okamžiku se i-tý radiový transpondér 1 vypne a zapne sousední i+1 radiový transpondér 1 simulující stejnou vzdálenost Ri, vyhodnotí testovaný automobilový radar 2 toto přepnutí radiových transpondérů i jako pohyb cíle v tečném směru, tedy ve směru kolmém na extrapolovanou spojnici 1-2. Skládáním radiální složky rychlosti a tečné složky rychlosti lze simulovat pohyb cíle obecnou rychlostí obecným směrem. Navržený simulátor cílů s řadou radiových transpondérů i tedy umožňuje současně simulovat vysoký počet cílů pohybujících se ve výhledu testovaného automobilového radaru 2 obecnou rychlostí obecným směrem.
Průmyslová využitelnost
Uvedené řešení je použitelné pro konstrukci simulátorů cílů pro automobilové radary, kde je potřebné generovat větší počet cílů v různých vzdálenostech, na různých azimutech a pohybujících se různými rychlostmi včetně pohybu v tečném směru.

Claims (9)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Simulátor cílů pro automobilové radary s řadou radiových transpondérů skládajících se z přijímače (1.1) milimetrových vln s přijímací anténou (1.2) a s frekvenčním down-konvertorem (1.3), z vysílače (1.4) milimetrových vln s vysílací anténou (1.5) a frekvenčním up-konvertorem (1.6) a z obvodu (1.7) zpracování signálu, kde maxima vyzařovacích diagramů přijímacích antén (1.2) a vysílacích antén (1.5) směřují na antény (2.1) testovaného automobilového radaru (2), vyznačující se tím, že alespoň některé části z N radiových transpondérů (1), kde N je v rozmezí od 3 do 100, jsou umístěny vedle sebe na mechanickém nosiči (3) tvořeném úzkým pásem z pevného a tvarovatelného materiálu, jehož delší strana je orientována svým průřezem do vertikální roviny, kde vzájemná vzdálenost středu antén jednotlivých radiových transpondérů (1) nebo jejich částí, kde střed antén je definován jako geometrický střed osy přijímací antény (1.2) a osy vysílací antény (1.5) daného radiového transpondérů (1) nebo jeho části, je rovna D aje dána
    -7CZ 2019 - 45 A3 požadavky na hustotu cílů ve výhledu testovaného automobilového radaru (2), přičemž obvody (1.7) zpracování signálu jsou pomocí digitální sběrnice propojeny s řídicími obvody (4) tvořenými programovatelným mikropočítačem vybaveným programem pro aktivaci a deaktivaci jednotlivých radiových transpondérů (1), nastavení simulovaných vzdáleností a radiálních rychlostí aktivních radiových transpondérů (1) přičemž vzdálenosti i radiální rychlosti leží na přímce testovaný automobilový radar (2) a daný radiový transpondér (1).
  2. 2. Simulátor podle nároku 1, vyznačující se tím, že mechanický nosič (3) je ve tvaru rovného pásu a maxima vyzařovacích diagramu přijímacích antén (1.2) a vysílacích antén (1.5) jsou nasměrována na antény (2.1) testovaného automobilového radaru (2).
  3. 3. Simulátor podle nároku 1, vyznačující se tím, že mechanický nosič (3) je v horizontální rovině ve tvaru části kružnice o poloměru Rep V rozsahu 0,2 m až 2 m voleném zejména v závislosti na rozměrech přijímacích antén (1.2), vysílacích antén (1.5) a antén (2.1) testovaného automobilového radaru (2), který je umístěn ve středu části kružnice a kde rozsahy úhlů Δφι a Δφ2 od vrcholu části kružnice k jejímu levému a pravému konci, ve kterých jsou radarové transpondéry (1) nebo jejich části na části kružnice umístěny, jsou dány rozsahem měřitelných azimutů testovaného automobilového radaru, přičemž úhlový krok ΔφΕΡ při přepínání sousedních radarových transpondérů (1) nebo jejich částí je menší než efektivní šířka ΔφΑκ vyzařovacích diagramů antén (2.1) automobilového radaru (2) v azimutu.
  4. 4. Simulátor podle nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že na mechanickém nosiči (3) jsou umístěny celé radiové transpondéry (1).
  5. 5. Simulátor podle nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že radiové transpondéry (1) jsou mechanicky rozděleny na milimetrové transceivery (5) skládající se z přijímače (1.1) milimetrových vln s přijímací anténou (1.2) a s frekvenčním down-konvertorem (1.3) a z vysílače (1.4) milimetrových vln s vysílací anténou (1.5) a frekvenčním up- konvertorem (1.6), které jsou umístěny těsně vedle sebe na mechanickém nosiči (3), přičemž tyto milimetrové transceivery (5) jsou pomocí elektrických vedení připojeny k jim příslušejícím obvodům (1.7) zpracování signálu umístěným spolu s řídicími obvody (4) mimo mechanický nosič (3).
  6. 6. Simulátor podle nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že v případě, kdy automobilový radar (2) pracuje v režimu MIMO, Multiple Input - Multiple Output, s anténami (2.1) s širokými vyzařovacími diagramy, je na mechanickém nosiči (3) umístěno N-l vysílačů (1.4) milimetrových vln s vysílacími anténami (1.5) a frekvenčními up- konvertory (16) a jeden milimetrový transceiver (5) skládající se z přijímače (11) milimetrových vln s přijímací anténou (1.2) a s frekvenčním down-konvertorem (1.3) a z vysílače (1.4) milimetrových vln s vysílací anténou (1.5) a frekvenčním up- konvertorem (1.6), přičemž těchto N-l vysílačů (1.4) milimetrových vln a jeden milimetrový transceiver (5) jsou pomocí elektrických vedení připojeny k jim příslušejícím obvodům (1.7) zpracování signálu umístěným spolu s řídicími obvody (4) mimo mechanický nosič (3).
  7. 7. Simulátor podle nároku 6, vyznačující se tím, že milimetrový transceiver (5) je umístěn ve středu mechanického nosiče (3).
  8. 8. Simulátor podle nároku 6, vyznačující se tím, že na mechanickém pásu (3) je umístěno N vysílačů (1.4) milimetrových vln s vysílacími anténami (1.5) a frekvenčním up-konvertorem (1.6), z nichž alespoň část je rozdělena do N/P sousedících segmentů (6), kde každý z těchto segmentů (6) je přes vstupy svého elektronického přepínače (7), kde počet vstupu odpovídá počtu vysílačů (14) v segmentu, propojen se vstupem vždy jednoho, vně mechanického pásu (3) umístěného, obvodu (1.7) zpracování signálu, a vysílače (1.4) ležící mimo tyto segmenty jsou k jim příslušejícímu obvodu (1.7) zpracování signálu připojeny přímo.
    - 8 CZ 2019 - 45 A3
  9. 9. Simulátor podle nároku 8, vyznačující se tím, že řada N vysílačů (1.4) milimetrových vln je rozdělena do N/P segmentů (6), kde P leží v rozmezí 2 až 8.
CZ2019-45A 2019-01-29 2019-01-29 Simulátor cílů pro automobilové radary s řadou radiových transpondérů CZ308229B6 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019-45A CZ308229B6 (cs) 2019-01-29 2019-01-29 Simulátor cílů pro automobilové radary s řadou radiových transpondérů

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019-45A CZ308229B6 (cs) 2019-01-29 2019-01-29 Simulátor cílů pro automobilové radary s řadou radiových transpondérů

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ201945A3 true CZ201945A3 (cs) 2020-03-11
CZ308229B6 CZ308229B6 (cs) 2020-03-11

Family

ID=69718659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2019-45A CZ308229B6 (cs) 2019-01-29 2019-01-29 Simulátor cílů pro automobilové radary s řadou radiových transpondérů

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ308229B6 (cs)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210373122A1 (en) * 2020-05-29 2021-12-02 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Radar target simulator front end and method for simulating

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112083386B (zh) * 2020-08-30 2023-04-07 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） Iff应答机边界测试方法
EP4148454A1 (en) * 2021-09-08 2023-03-15 Infineon Technologies AG Methods of evaluating radar devices and radar devices

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4467327A (en) * 1981-09-22 1984-08-21 The Boeing Company Active millimeter wave simulator for missile seeker evaluations
US4560987A (en) * 1983-07-05 1985-12-24 Motorola, Inc. Radar target doppler frequency scintillation simulator and method
US4660041A (en) * 1983-09-22 1987-04-21 Boeing Aerospace Company Radar scene simulator
US6114985A (en) * 1997-11-21 2000-09-05 Raytheon Company Automotive forward looking sensor test station
US7372398B2 (en) * 2006-01-17 2008-05-13 Lockheed Martin Corporation Electronic target position control at millimeter wave for hardware-in-the-loop applications
DE102016112402A1 (de) * 2015-07-08 2017-01-12 Dspace Digital Signal Processing And Control Engineering Gmbh Prüfstand zum Test eines Abstandsradargeräts zur Entfernungs- und Geschwindigkeitsbestimmung von Hindernissen
US10234542B2 (en) * 2015-09-30 2019-03-19 Texas Instruments Incorporated Measurement of transceiver performance parameters in a radar system
US10527715B2 (en) * 2016-06-20 2020-01-07 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Radar target stimulation device and method
KR102429767B1 (ko) * 2017-04-11 2022-08-05 한국전자통신연구원 스위치드 배열 안테나 레이더를 위한 자가 교정 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210373122A1 (en) * 2020-05-29 2021-12-02 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Radar target simulator front end and method for simulating
US11914070B2 (en) * 2020-05-29 2024-02-27 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Radar target simulator front end and method for simulating

Also Published As

Publication number Publication date
CZ308229B6 (cs) 2020-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10581150B2 (en) Method and apparatus for radar accuracy measurements
CZ201945A3 (cs) Simulátor cílů pro automobilové radary s řadou radiových transpondérů
JP6734847B2 (ja) レーダセンサ、レーダセンサシステム、および点反射物体と面反射物体を測定するための水平垂直デジタルビーム形成を用いて物体の位置を特定する方法
US4150375A (en) Interferometric protective system for vehicles
US5253188A (en) Built-in system for antenna calibration, performance monitoring and fault isolation of phased array antenna using signal injections and RF switches
JP5763684B2 (ja) レーダセンサ
US9423495B1 (en) Ship-based over-the-horizon radar
CN108120965A (zh) 雷达装置及其误差校正的方法
KR102554214B1 (ko) 전자기 방사선의 방출 및 수신 장치
KR20170142560A (ko) 레이더 장치 및 레이더 신호 처리 방법
US7864099B2 (en) Low cost short range radar
US11415668B2 (en) Switching device for a radar target emulator and radar target emulator having said type of switching device
CN102360077A (zh) 用于检测方位角的方法和装置
CN102831657A (zh) Etc通信控制方法、多波束天线、rsu及etc系统
JPH06242230A (ja) 時分割型レーダシステム
KR20210009355A (ko) 자동차용 mimo 레이더 센서
KR20190100358A (ko) 자동차의 전방 라디에이터의 영역에 장착하기 위한 l-형, u-형 또는 t-형 구조와 2차원 빔 주사를 가진 레이더 센서
JP2000298164A (ja) マルチ・チャンネルレーダ装置
CN202870911U (zh) 基于etc的多波束天线、rsu及etc系统
US11852731B2 (en) Test bench for testing a distance sensor operating with electromagnetic waves
CN116745637A (zh) 仿真来自被仿真目标的具有减少的反射干扰的回波信号的系统和方法
JP2001124846A (ja) レーダ装置，調整方法，調整システム
SE525889C2 (sv) Simulator för komplexa radarmål
JPH09297174A (ja) マルチビーム・レーダ装置
EP3916420B1 (en) Radar target simulator front end and method for simulating