DE102020210527A1

DE102020210527A1 - Multiple input multiple output (mimo)-zielemulationssystem und verfahren zum testen eines mikrowellen-radarsensors

Info

Publication number: DE102020210527A1
Application number: DE102020210527.8A
Authority: DE
Inventors: Hong-Wei Kong
Original assignee: Keysight Technologies Inc
Current assignee: Keysight Technologies Inc
Priority date: 2019-08-20
Filing date: 2020-08-19
Publication date: 2021-02-25
Also published as: US11486963B2; US20210055382A1; CN112415480A

Abstract

Ein MIMO-Zielemulationssystem zum Testen eines mmWave-Radarsensors, der mehrere Radarsender und -empfänger aufweist, umfasst ein Kopplungssondenantennenarray zum Empfangen von Radarsignalen von den Radarsendern und zum Senden emulierter Zielechosignale an die Radarempfänger; Emulatorempfänger zum Abwärtsumsetzen und Digitalisieren der Radarsignale; eine Verarbeitungseinheit, die die digitalen Radarsignale entkoppelt, Zielparameter, die emulierten Zielen entsprechen, wiedergewinnt, emulierte Zielechosignale, die den Zielen entsprechen, ansprechend auf die entkoppelten digitalisierten Radarsignale unter Verwendung der Zielparameter erzeugt, und Vor-Entkoppeln der emulierten Zielechosignale; und Emulatorsender zum Durchführen einer Digital/Analog-Umwandlung der emulierten Zielechosignale und zum Aufwärtsumsetzen von Frequenzen der analogen emulierten Zielechosignale. Die Emulatorsender senden die analogen emulierten Echozielsignale über das Antennenarray gleichzeitig an den Radarsensor, um ansprechend auf die Radarsignale Zielechos zu emulieren.

Description

Mikrometerwellen-Radar (mmWave-Radar) im Automobilbereich (Mikrometerwellen-Automobilradar) ist eine Schlüsseltechnologie für fortgeschrittene Fahrerassistenzsysteme (ADAS - advanced driver-assistance systems) und für geplante Systeme zum autonomen Fahren. Millimeterwellen ergeben sich aus Oszillationen bei Frequenzen in dem Frequenzspektrum zwischen 30 Gigahertz (GHz) und 300 GHz. Beispielsweise wird Millimeterwellen-Automobilradar bei ADAS verwendet, um vor Zusammenstößen im vorderen Bereich und im hinteren Bereich zu warnen, um adaptive Geschwindigkeitsregelung und autonomes Parken zu implementieren und letztlich um autonomes Fahren auf Straßen und Autobahnen durchzuführen. Millimeterwellen-Automobilradar weist insofern Vorteile gegenüber anderen Sensorsystemen auf, als Millimeterwellen-Automobilradar bei fast allen Wetterlagen und bei Licht und in der Dunkelheit arbeiten kann. Die Kosten für die Anpassung von Millimeterwellen-Automobilradar sind mittlerweile so weit gesunken, dass mmWave-Automobilradar nun in großen Mengen eingesetzt werden kann. Somit wird mmWave-Automobilradar nun umfassend für im Fernbereich, im mittleren Bereich und im Nahbereich erfolgende Umgebungserfassung bei ADAS eingesetzt. Außerdem ist es wahrscheinlich, dass Millimeterwellen-Automobilradarsysteme bei Systemen für autonomes Fahren, die derzeit entwickelt werden, umfassend eingesetzt werden.
Herkömmliche mmWave-Automobilradarsysteme weisen üblicherweise mehrere Hochfrequenz(HF-)Sender und mehrere HF-Empfänger auf, wobei die HF-Sender entweder zum Verbessern der räumlichen Auflösung des Radars oder zum Erzielen eines Überstreichens (engl.: sweeping) von Senderstrahlen verwendet werden können. Tatsächliche Fahrumgebungen, in denen Automobilradare eingesetzt werden können, können stark variieren, und viele solche Fahrumgebungen können komplex sein. Beispielsweise können tatsächliche Fahrumgebungen zahlreiche Objekte enthalten, und manche Objekte, auf die man in tatsächlichen Fahrumgebungen trifft, weisen komplizierte Reflexions-, Beugungs- und Mehrfachreflexions-Charakteristika auf, die Echosignale beeinflussen. Die unmittelbaren Folgen eines fehlerhaften Erfassens und/oder Interpretierens von Echosignalen können sein, dass Falschwarnungen oder unangemessene Reaktionen ausgelöst werden oder dass Warnungen oder Reaktionen, die ausgelöst werden sollten, nicht ausgelöst werden, was wiederum zu Zusammenstößen führen kann.
Seit einigen Jahren berichten Entwickler, die autonome Fahrzeuge in tatsächlichen Fahrumgebungen testen, von einer Reihe von Unfällen, was die hohe Bedeutung von gründlichen Tests für Automobilradar und für im Fahrzeug befindliche Fahrsteuerungsvorrichtungen zeigt. Um derartige Unfälle zu vermeiden, können Automobilradare in diversen Fahrszenarios getestet werden. Eine Testumgebung für Automobil-Radare kann einen Szenarioemulator umfassen, der während der Fahrszenarios Echosignale von mehreren Objekten oder Zielen (Mehrfachziel-Echosignale) zu den verschiedenen Radarsensoren auf einem Fahrzeug emuliert. Die verschiedenen Radar-Sensoren werden unter Verwendung der emulierten Echosignale getestet. Jedoch stellt die Verwendung von Szenarioemulatoren Herausforderungen beim Entwickeln von Testlösungen dar. Um beispielsweise die verschiedenen Szenarios zu emulieren, ist eine Software nötig, die in der Lage ist, die Echosignale von mehreren Zielen zu emulieren, was auch Szenarios betrifft, in denen sich das Automobil bewegt. Außerdem muss der Aufbau der Hardware in der Lage sein, die Echosignale wiederzugeben. In Anbetracht dessen, dass die Echosignale für jeden Radarsensor von verschiedenen Domänen dynamisch emuliert werden müssen, einschließlich einer Leistungsdomäne, einer Zeitdomäne, einer Doppler-Frequenz-Domäne und einer räumlichen Domäne, ist es schwierig, eine Testumgebung mit der erforderlichen Flexibilität und Skalierbarkeit zu entwickeln. Zudem werden Daten von mehreren Radarsensoren, z. B. zum Abdecken der Erfassung im Fernbereich, im mittleren Bereich und im Nahbereich und verschiedener Seiten des Fahrzeugs, zusammengeführt, um die Erfassung der Umgebung zu unterstützen. Der Szenarioemulator muss somit die Echosignale für die mehreren Radarsensoren gleichzeitig und synchron emulieren.
Ein herkömmlicher Lösungsansatz ist ein Automobilradar-Zielemulator mit einem einzigen Eingang und einem einzigen Ausgang (SISO - single input single output)/mit einem einzigen Eingang und mehreren Ausgängen (SIMO - single input multiple output), der auf der Analogtechnik beruht. Die Analogtechnik wie beispielsweise verzögerte Leitung, wird zum Emulieren der Zielechosignale beispielsweise mit verschiedenen Verzögerungen, Frequenzverschiebung und Amplitude verwendet. Aufgrund der Kosten der Analogtechnik weist dieser SISO/SIMO-Radarzielemulator üblicherweise begrenzte Fähigkeit bezüglich des Emulierens mehrerer Ziele auf. Um räumliche Charakteristika von Zielechosignalen zu emulieren, wird eine physikalische räumliche Emulation verwendet, und ein Zielechosignal von einer Richtung erfordert üblicherweise eine Kanalradarzielemulatorausgabe. Eine Mehrfachziel-Emulation, die diesen Lösungsansatz verwendet, weist somit keine gute Skalierung auf, wenn eine große Anzahl von Zielen vorliegt, was bei Fahrszenarios üblicherweise der Fall ist.
Ein weiterer herkömmlicher Lösungsansatz ist ein SISO/SIMO-Automobilradarzielemulator, der auf der Digitaltechnik beruht. Bei diesem Lösungsansatz kann der Radarzielemulator eine größere Anzahl von Zielen emulieren; jedoch verwendet der Radarzielemulator physikalische räumliche Emulation, um die räumlichen Zielcharakteristika zu emulieren. Somit erfordern verschiedene Ziele mit verschiedenen Einfallswinkeln verschiedene Ausgabekanäle des Kanalemulators. Auch bei dem digitalen Radarzielemulator erfordert ein Zielechosignal aus einer Richtung üblicherweise einen Kanal der Radarzielemulatorausgabe. Deshalb weist diese Lösung keine gute Skalierung auf, wenn viele Ziele mit vielen verschiedenen Einfallswinkeln vorliegen.
Diese herkömmlichen Lösungen werden den Anforderungen für hochdynamische Szenarien moderner Testumgebungen nicht gerecht. Beispielsweise emulieren SISO/SIMO-Radarzielemulatoren Szenarien, in denen die Radar- oder Sensorsender Beamformingtechnologie (Strahl-Formung-Technologie) oder Multiple Input Multiple Output-Technologie (MIMO-Technologie) verwenden, nicht auf effektive Weise. Wenn der Radarsender beispielsweise Beamsweeping durchführt, werden verschiedene Teile des Fahrszenarios dynamisch beleuchtet, was zu beträchtlichen Veränderungen der Zielechosignale führt. Bei einer einzelnen Eingabe ist nicht bekannt, welcher Teil des Fahrszenarios gerade beleuchtet wird, und somit können die Zielechosignale nicht präzise emuliert werden. Auch wenn mehrere Radarsignale beteiligt sind, kombiniert die einzelne Eingabe des SISO/SIMO-Radarzielemulators die mehreren Signale von den verschiedenen Radarsendern. Diese kombinierten Signale können nicht getrennt werden, und somit können die entsprechenden Zielechosignale nicht korrekt emuliert werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Multiple Input Multiple Output(MIMO)-Zielemulationssystem zum Testen eines Mikrowellen-Radarsensors sowie ein Verfahren zum Testen eines Mikrowellen-Radarsensors bereitzustellen, die verbesserte Charakteristika aufweisen.
Diese Aufgabe wird durch ein Multiple Input Multiple Output(MIMO)-Zielemulationssystem zum Testen eines Mikrowellen-Radarsensors gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zum Testen eines Mikrowellen-Radarsensors gemäß Anspruch 8 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Die beispielhaften Ausführungsbeispiele lassen sich am besten anhand der folgenden Beschreibung nachvollziehen, wenn diese zusammen mit den beigefügten Zeichnungsfiguren gelesen werden. Es wird betont, dass die verschiedenen Merkmale nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet sind. In der Tat können die Abmessungen der Deutlichkeit der Erläuterung halber willkürlich vergrößert oder verkleinert sein. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich immer dort auf gleiche Elemente, wo dies anwendbar und praktisch ist. Es zeigen:

1 ein vereinfachtes Blockdiagramm, das ein Multiple Input Multiple Output(MIMO- )Radarzielemulationssystem zum Testen eines mmWave-Radarsensors unter Verwendung einer dynamischen Echosignalemulation, gemäß einem repräsentativen Ausführungsbeispiel, zeigt; und
2 ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens zum Testen eines mmWave-Radarsensors unter Verwendung eines MIMO-Radarzielemulationssystems zur dynamischen Echosignalemulation, gemäß einem repräsentativen Ausführungsbeispiel.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung sind zu Erläuterungs- und nicht zu Einschränkungszwecken repräsentative Ausführungsbeispiele, die spezifische Einzelheiten offenbaren, dargelegt, um ein gründliches Verständnis eines Ausführungsbeispiels gemäß den vorliegenden Lehren zu vermitteln. Beschreibungen von bekannten Systemen, Vorrichtungen, Materialien, Arbeitsweisen und Herstellungsverfahren können weggelassen sein, um eine Verzerrung der Beschreibung der repräsentativen Ausführungsbeispiele zu vermeiden. Nichtdestotrotz liegen Systeme, Vorrichtungen, Materialien und Verfahren, die in dem Gebiet eines Fachmanns liegen, innerhalb des Schutzbereichs der der vorliegenden Lehren und können gemäß den repräsentativen Ausführungsbeispielen verwendet werden. Es versteht sich, dass die hierin verwendete Terminologie lediglich dem Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele dient und keine Einschränkung darstellen soll. Die definierten Begriffe ergänzen die technische und wissenschaftliche Bedeutung der definierten Begriffe, wie sie auf dem technischen Gebiet der vorliegenden Lehren üblicherweise verstanden und akzeptiert werden.
Es versteht sich, dass, obwohl die Begriffe erste(r,s), zweite(r,s), dritte(r,s) usw. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente oder Komponenten zu beschreiben, diese Elemente oder Komponenten nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden sollten. Diese Begriffe werden lediglich dazu verwendet, ein Element oder eine Komponente von einem anderen Element oder einer anderen Komponente zu unterscheiden. Somit könnte ein nachstehend erörtertes erstes Element oder eine nachstehend erörterte erste Komponente auch als zweites Element oder als zweite Komponente bezeichnet werden, ohne von den Lehren der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck, bestimmte Ausführungsbeispiele zu beschreiben, und soll keine Einschränkung darstellen. Gemäß der Verwendung in der Spezifikation und den angehängten Patentansprüchen sollen die Singularformen „ein(e, er, es)“ sowie „der“, die‟ und „das“ sowohl Singular- als auch Pluralformen umfassen, es sei denn, der Kontext gibt eindeutig etwas anderes vor. Ferner geben die Begriffe „aufweist“ und/oder „aufweisen“ und/oder ähnliche Begriffe, wenn sie in der vorliegenden Spezifikation verwendet werden, das Vorliegen benannter Merkmale, Elemente und/oder Komponenten an, ohne jedoch das Vorliegen oder die Hinzufügung eines bzw. einer oder mehrerer anderer Merkmale, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen derselben von vornherein auszuschließen. Gemäß der Verwendung hierin umfasst der Begriff „und/oder“ beliebige und alle Kombinationen eines oder mehrerer der zugeordneten aufgeführten Posten.
Wenn nichts anderes angegeben ist, wird man dann, wenn ein Element oder eine Komponente als mit bzw. zu einem anderen Element oder einer anderen Komponente „verbunden“, „gekoppelt“ oder „benachbart“ bezeichnet wird, hierunter verstehen, dass das Element oder die Komponente direkt mit dem anderen Element oder der anderen Komponente verbunden oder gekoppelt sein kann oder dass dazwischen vorkommende Elemente oder Komponenten vorhanden sein können. Das heißt, diese und ähnliche Begriffe umfassen Fälle, in denen ein(e) oder mehrere dazwischen liegende Elemente oder Komponenten verwendet werden können, um zwei Elemente oder Komponenten zu verbinden. Wenn jedoch ein Element oder eine Komponente als mit einem anderen Element oder einer anderen Komponente „direkt verbunden“, bezeichnet wird, umfasst dies lediglich Fälle, in denen die zwei Elemente oder Komponenten ohne jegliche dazwischen liegenden oder dazwischen vorkommenden Elemente oder Komponenten miteinander verbunden sind.
Angesichts des Vorstehenden ist somit beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung durch eine(n, s) bzw. oder mehrere ihrer diversen Aspekte, Ausführungsbeispiele und/oder spezifischen Merkmale oder Teilkomponenten einen oder mehrere der nachstehend spezifisch erwähnten Vorteile bewirken soll. Zu Erläuterungs- und nicht zu Einschränkungszwecken sind exemplarische Ausführungsbeispiele, die spezifische Einzelheiten offenbaren, dargelegt, um ein gründliches Verständnis eines Ausführungsbeispiels gemäß den vorliegenden Lehren zu vermitteln. Jedoch bleiben andere Ausführungsbeispiele, die mit der vorliegenden Offenbarung in Einklang stehen und von offenbarten spezifischen Einzelheiten abweichen, hier innerhalb des Schutzumfangs der angehängten Patentansprüche. Außerdem können Beschreibungen hinreichend bekannter Vorrichtungen und Verfahren weggelassen werden, um nicht die Beschreibung der exemplarischen Ausführungsbeispiele zu verzerren. Derartige Verfahren und Vorrichtungen fallen in den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen werden ein kosteneffektives, skalierbares dynamisches Mehrfachziel-Echosignalemulationssystem und -verfahren zum Testen und Auswerten von Automobilradar mit mehreren Radarsendern unter Verwendung von emulierten Radarzielen, die durch einen MIMO-Radarzielemulator bereitgestellt werden, bereitgestellt. Mehrere dynamische Radarechosignale können unter Verwendung einer physikalischen räumlichen Emulation mit verschiedenen Einfallswinkeln emuliert werden. Verschiedene Radarsignale werden an den verschiedenen Radarsendern des Automobilradars oder -radarsensors (dem Prüfobjekt, DUT, device under test) gesendet. Die Ausführungsbeispiele sind auf die Anzahl von Zielechosignalen ohne Einschränkung bezüglich Parameter der Zielechosignale skalierbar, und somit kann eine Emulation relativ komplexer Fahrszenarios unterstützt werden. Die Ausführungsbeispiele sind außerdem kosteneffektiv. Beispielsweise ist die Anzahl von Emulatorsendern des gerade verwendeten MIMO-Radarzielemulationssystems dieselbe wie die Anzahl von Radarsendern des Radarsensors, ist jedoch unabhängig von der Anzahl von zu emulierenden Zielechosignalen, wodurch ermöglicht wird, dass die Anzahl emulierter Radarziele die Anzahl von Emulatorsendern (und Radarsendern) übersteigt. Desgleichen ist die Anzahl von Emulatorempfängern des MIMO-Radarzielemulationssystems gleich der Anzahl von Radarsendern des Radarsensors, und die Anzahl von Emulatorsendern des MIMO-Radarzielemulationssystems ist gleich der Anzahl von Radarempfängern des Radarsensors, während die Anzahl von Radarzielen, die emuliert werden können, unabhängig von dem Hardwareaufbau ist. Auch ermöglicht eine standardmäßige Schnittstelle eine Emulation von Zielechosignalen in verschiedenen Fahrszenarios. Somit gehen die verschiedenen Ausführungsbeispiele z. B. auf die Kostenskalierbarkeit eines Emulierens von mehreren dynamischen Radarzielen mit verschiedenen Einfallswinkeln und für Radarsensoren mit Beamforming oder MIMO-Radar ein.
Somit wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ein MIMO-Zielemulationssystem zum Testen eines mmWave-Radarsensors bereitgestellt, der mehrere Radarsender zum Senden von Radarsignalen aufweist, und mehrere Radarempfänger zum Empfangen von Zielechosignalen ansprechend auf die von Radarzielen reflektierten gesendeten Radarsignale aufweist. Das MIMO-Zielemulationssystem umfasst ein Antennenarray, mehrere Emulatorempfänger, mehrere Emulatorsender und eine Verarbeitungseinheit. Das Antennenarray umfasst mehrere Kopplungssondenantennenelemente zum Empfangen der durch die Radarsender gesendeten Radarsignale und zum Senden emulierter Zielechosignale an die Radarempfänger. Die Emulatorempfänger umfassen Abwärtsumsetzer zum Abwärtsumsetzen von Trägerfrequenzen der durch das Antennenarray empfangenen Radarsignale und Analog/Digital-Wandler zum Digitalisieren der abwärtsumgesetzten Radarsignale, um digitale Radarsignale bereitzustellen. Die Verarbeitungseinheit umfasst einen Prozessor und einen Speicher für einen computerlesbaren Code, der, wenn er durch den Prozessor ausgeführt wird, den Prozessor dazu veranlasst, die digitalen Radarsignale zu entkoppeln; Zielparameter, die durch einen Szenariosimulator erzeugt werden, wiederzugewinnen, wobei die Zielparameter emulierten Radarzielen zum Reflektieren der durch die Radarsender gesendeten Radarsignale entsprechen; ansprechend auf die entkoppelten digitalisierten Radarsignale zumindest teilweise auf der Basis der Zielparameter jedes der emulierten Radarziele emulierte Zielechosignale zu erzeugen, die den emulierten Radarzielen entsprechen; und die emulierten Zielechosignale zu vor-entkoppeln. Die Emulatorsender umfassen jeweils Digital/AnalogWandler zum Durchführen einer Digital/Analog-Umwandlung der emulierten Zielechosignale, um analoge emulierte Zielechosignale bereitzustellen, und Aufwärtsumsetzer zum Aufwärtsumsetzen von Frequenzen der analogen emulierten Zielechosignale. Die Emulatorsender senden gleichzeitig die analogen emulierten Echozielsignale über das Antennenarray an den mmWave-Radarsensor, um ansprechend auf die Radarsignale Echos von den emulierten Zielen zu simulieren. Die Leistungsfähigkeit des mmWave-Radarsensors wird zumindest teilweise auf der Basis der emulierten Echozielsignale von den emulierten Zielen bestimmt.
Die Anzahl der Emulatorempfänger kann gleich der Anzahl von Radarsendern des mmWave-Radarsensors sein, und die Anzahl der Emulatorsender kann gleich der Anzahl von Radarempfängern des mmWave-Radarsensors sein. Auch kann der computerausführbare Code ferner die Verarbeitungseinheit dazu veranlassen, Sendeantennendiagramme und -abstand wiederzugewinnen, die den Radarsendern des mmWave-Radarsensors entsprechen; und Empfangsantennendiagramme und -abstand wiederzugewinnen, die den Radarempfängern des mmWave-Radarsensors entsprechen. Das Bereitstellen der emulierten Zielechosignale, die den emulierten Zielen entsprechen, kann ferner auf den Sendeantennendiagrammen und dem -abstand und auf den Empfangsantennendiagrammen und dem -abstand beruhen.
1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm, das ein MIMO-Radarzielemulationssystem zum Testen eines mmWave-Radarsensors unter Verwendung dynamischer Echosignalemulation verwendet, gemäß einem repräsentativen Ausführungsbeispiel.
Unter Bezugnahme auf 1 umfasst das Radarzielemulationssystem 100 ein Antennensystem 110, einen digitalen MIMO-Zielemulator 130 und einen Speicher 150. Das Antennensystem 110 umfasst ein Kopplungssondenantennenarray 115 und einen Multiplexer 125. Das Kopplungssondenantennenarray 115 umfasst ein Array von Sondenantennenarrayelementen 115₁₁ bis 115_xy (wobei x und y positive Ganzzahlen sind). Das Kopplungssondenantennenarray 115 empfängt Radarsignale von (nicht gezeigten) Sendeantennen eines Prüfobjekts (DUT) 101 und bildet zusammen mit den Sendeantennen eine Sendekopplungsmatrix H_Tx. Das Kopplungssondenantennenarray 115 empfängt ferner emulierte Zielechosignale von dem MIMO-Zielemulator 130 und sendet zusammen mit den (nicht gezeigten) Empfangsantennen des DUT 101 die emulierten Zielechosignale in Form einer Empfangskopplungsmatrix H_Rx an die Empfangsantennen des DUT 101. Insbesondere umfasst das DUT 101 einen mmWave-Radarsensor, z. B. für einen Automobilradar, der Radarsignale von mehreren Radarsendern 105 (die zu Veranschaulichungszwecken durch einen einzigen repräsentativen Radarsensor angegeben sind) aussendet und der ansprechend auf die gesendeten Radarsignale emulierte Zielechosignale von dem MIMO-Zielemulator 130 an mehreren Radarempfängern 106 (die zu Veranschaulichungszwecken durch einen einzigen repräsentativen Radarempfänger angegeben sind) empfängt. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Kopplungssondenantennenarray 115 rekonfigurierbar, was bedeutet, dass die Sondenantennenarrayelemente 115₁₁ bis 115_xy an den verschiedenen Stellen des Kopplungssondenantennenarrays 115 platziert sein können oder dass die Sondenantennenarrayelemente 115₁₁ bis 115_xy feststehend sein können und dass (nicht gezeigte) Schalter vorgesehen sind, um den MIMO-Zielemulator 130 selektiv mit dem Kopplungssondenantennenarray 115 zu verbinden, wobei die Verbindungen z. B. durch Betätigung der Schalter dynamisch rekonfiguriert werden können.
Der MIMO-Zielemulator 130 umfasst mehrere Emulatorempfänger 131₁ , 131₂ ... 131_p (wobei p eine positive Ganzzahl ist) und mehrere Emulatorsender 132₁ , 132₂ ... 132_r (wobei r eine positive Ganzzahl ist, die sich von p unterscheiden kann oder gleich p sein kann). Jeder der Emulatorempfänger 131₁ , 131₂ ... 131_p umfasst einen Abwärtsumsetzer zum Abwärtsumsetzen der mmWave-Trägerfrequenzen der durch das Kopplungssondenantennenarray 115 bereitgestellten Radarsignale zu einer Zwischenfrequenz (IF, engl.: intermediate frequency) über den Multiplexer 125 und einen Analog/Digital-Wandler (ADW) zum Digitalisieren der abwärtsumgesetzten Radarsignale, um digitale Radarsignale bereitzustellen. Die Anzahl von Emulatorempfängern 131₁ , 131₂ ... 131_p (oder Abwärtsumsetzern) kann gleich der Anzahl von Radarsendern 105 in dem DUT 101 sein. Die Emulatorempfänger 131₁ , 131₂ ... 131_p sind darauf abgestimmt, verschiedene mmWave-Trägerfrequenzen zu empfangen, die den Radarsendern 105 jeweils entsprechen. Jeder der Emulatorsender 132₁ , 132₂ ... 132_r kann einen Digital/Analog-Wandler (DAW) zum Durchführen einer Digital/Analog-Umwandlung der emulierten Zielechosignale, die durch den MIMO-Zielemulator 130 ausgegeben werden, um analoge emulierte Zielechosignale bereitzustellen, und einen Aufwärtsumsetzer zum Aufwärtsumsetzen von IFs der analogen emulierten Zielechosignale zu mmWave-Trägerfrequenzen umfassen. Die Anzahl von Emulatorsendern 132₁ , 132₂ ... 132_r (oder Aufwärtsumsetzern) kann gleich der Anzahl von Radarempfängern 106 in dem DUT 101 sein. Die Emulatorsender 132₁ , 132₂ ... 132_r sind darauf abgestimmt, die emulierten Zielechosignale bei verschiedenen mmWave-Trägerfrequenzen, die jeweils den Radarempfängern 106 entsprechen, zu senden.
Somit koppelt das Kopplungssondenantennenarray 115 die Radarsignale von den Radarsendern 105 in dem DUT 101 mit den Emulatorempfängern 131₁ , 131₂ ... 131_p und koppelt die emulierten Zielechosignale von den Emulatorsendern 132₁ , 132₂ ... 132_r mit den Radarempfängern 106 in dem DUT 101. Durch Steuern von (nicht gezeigten) Schaltern zum selektiven Verbinden der Sondenantennenarrayelemente 115₁₁ bis 115_xy und (nicht gezeigten) HF-Verbindern des MIMO-Zielemulators 130 kann der Satz von Sondenantennenarrayelementen 115₁₁ bis 115_xy , die die Sendekopplungsmatrix H_Tx mit der niedrigsten Bedingungszahl erzielen können, dahin gehend ausgewählt sein, zu gewährleisten, dass die Sendekopplungsmatrix H_Tx in gutem Zustand ist und seitens des Entkopplungsmoduls 133 entkoppelt werden kann, was nachstehend erörtert wird. Bei einem Ausführungsbeispiel kann das gesamte oder ein Teil des Kopplungssondenantennenarrays 115 mit den Emulatorempfängern 131₁ , 131₂ ... 131_p und/oder den Emulatorsendern 132₁ , 132₂ ... 132_r integriert sein.
Der Speicher 150 des Radarzielemulationssystems 100 umfasst eine Antennendiagramm- und -abstandsdatenbank 152, eine Echtzeitziellistendatenbank 154 und eine Ziellistendateidatenbank 156. Obwohl jede der Antennendiagramm- und -abstandsdatenbank 152, der Echtzeitziellistendatenbank 154 und der Ziellistendateidatenbank 156 als einzelner veranschaulichender Block gezeigt ist, versteht es sich, dass jede durch einen oder mehrere Speicher und/oder eine oder mehrere Datenbanken implementiert sein kann oder dass alle durch einen einzigen Speicher/eine einzige Datenbank implementiert sein können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Lehren abzuweichen. Beispielsweise kann der Speicher 150 unter Verwendung eines oder mehrerer nicht-kurzlebiger computerlesbarer Medien implementiert sein. Der Speicher 150 kann durch eine beliebige Anzahl, Art und Kombination aus z. B. Direktzugriffspeicher (RAM - random access memory) und Nur-Lese-Speicher (ROM - read-only memory) implementiert sein und kann verschiedene Arten von Informationen speichern, beispielsweise Computerprogramme und Softwarealgorithmen, die durch den MIMO-Zielemulator 130 ausführbar sind, was nachstehend erörtert wird, sowie z. B. Daten für Antennendiagramme/-abstand des DUT 101 und Fahrszenarios. Die verschiedenen Arten von ROM und RAM können eine beliebige Anzahl, Art und Kombination von computerlesbaren Speichermedien wie z. B. ein Plattenlaufwerk, einen elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM), einen elektrisch löschbaren und programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM), Register, eine Festplatte, eine Wechselplatte, ein Band, einen Compact-Disk-Nur-Lese-Speicher (CD-ROM), eine digitale Video-Disk (DVD), eine Floppy-Disk, eine Blu-ray Disc, ein Universal-Serial-Bus-Laufwerk (USB-Laufwerk) oder eine beliebige andere Form von in der Technik bekanntem Speichermedium umfassen, die materielle und nicht-kurzlebige Speichermedien (z. B. im Vergleich zu kurzlebigen Ausbreitungssignalen) sind.
Die Antennendiagramm- und -abstandsdatenbank 152 speichert das Antennendiagramm und den Antennenabstand der mit den Radarsendern 105 verbundenen (nicht gezeigten) Sendeantennen, und das Antennendiagramm und den Antennenabstand der mit den Radarempfängern 106 verbundenen (nicht gezeigten) Empfangsantennen. Die Sende- und Empfangsantennen können dieselben Antennen oder verschiedene Sätze von Antennen für das DUT 101 sein. Wenn die Sende- und Empfangsantennen dieselben sind, wäre der Antennenabstand derselbe, auch wenn sich die Antennendiagramme unterscheiden können. Die Antennendiagramm- und -abstandsdatenbank 152 wird vor dem Durchführen der Zielechosignalemulation, z. B. durch einen Szenariosimulator, unter Verwendung von gemessenen Daten und/oder simulierten Daten, die von dem und an das DUT 101 gesendet werden, bestückt. Beispielsweise kann das Antennendiagramm durch Messen des DUT 101 in der Testkammer (z. B. einer Absorberkammer bzw. eines schalltoten Raums) bestimmt werden oder kann auf einem simulierten Antennendiagramm beruhen.
Die Echtzeitziellistendatenbank 154 und die Ziellistendateidatenbank 156 speichern Daten bezüglich Parametern der emulierten Radarziele, die eine Reflexion der Radarsignale von dem DUT 101 simulieren, um die emulierten Zielechosignale bereitzustellen. Die Zielparameter können durch einen (nicht gezeigten) Szenariosimulator erzeugt werden, der ein Fahrsimulationsszenario vorsieht, und können Informationen wie beispielsweise Positionen und Abmessungen der emulierten Radarziele umfassen. Der Szenariosimulator selbst kann unter Verwendung einer Szenariosimulatorverarbeitungseinheit implementiert sein, die einen oder mehrere Computerprozessoren, Digitalsignalprozessoren (DSP), feldprogrammierbare Gatearrays (FPGAs, field-programmable gate arrays), anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs - application specific integrated circuits) oder Kombinationen derselben unter Verwendung einer beliebigen Kombination aus Hardware, Software, Firmware, fest verdrahteten logischen Schaltungen oder Kombinationen derselben umfassen. Der Szenariosimulator kann seinen eigenen Speicher (z. B. nicht-flüchtigen und flüchtigen Speicher) zum Speichern eines computerlesbaren Codes umfassen, der, wenn er durch die Verarbeitungseinheit ausgeführt wird, das Fahrsimulationsszenario modelliert und die erforderlichen Daten erzeugt, um eine Schnittstelle mit dem MIMO-Zielemulator 130 zu bilden. Ein Beispiel einer Szenariosimulationssoftware ist CarMaker, das von IPG Automotive erhältlich ist, obwohl beliebige kompatible Szenariosimulationssoftware oder ein beliebiger kompatibler Szenariosimulationscode integriert werden kann, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Lehren abzuweichen.
Somit umfasst die Echtzeitziellistendatenbank 154 einen oder mehrere dynamische Zielparameter für die emulierten Radarziele, die eine Bewegung der emulierten Ziele während des Testens simulieren. Die Ziellistendateidatenbank 156 umfasst Zielparameter emulierter Radarziele, die beispielsweise im Chargenbetrieb vorab erzeugt werden, für verschiedene Szenarios. Die Ziellistendateidatenbank 156 kann teilweise durch Parameter von der Echtzeitziellistendatenbank 154 bestückt werden. Beispielsweise kann die Echtzeitziellistendatenbank 154 den Zielparametern der Ziellistendateidatenbank 156 Echtzeitaktualisierungen liefern. Die Ziellistendateidatenbank 156 auch kann dazu verwendet werden, emulierte Zielparameter im Wiedergabemodus bereitzustellen.
Der MIMO-Zielemulator 130 kann als Verarbeitungseinheit implementiert sein. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Verarbeitungseinheit einen oder mehrere Computerprozessoren, DSPs, FPGAs, ASICs oder Kombinationen derselben unter Verwendung einer beliebigen Kombination aus Hardware, Software, Firmware, fest verdrahteten logischen Schaltungen oder Kombinationen derselben umfassen. Der MIMO-Zielemulator 130 kann seinen eigenen Verarbeitungsspeicher (z. B. nicht-flüchtigen Speicher) zum Speichern eines computerlesbaren Codes (z. B. Software, Softwaremodule) umfassen, der die Durchführung der hierin beschriebenen verschiedenen Funktionen ermöglicht. Beispielsweise kann der Verarbeitungsspeicher Softwareanweisungen/computerlesbaren Code speichern, die bzw. der durch die Verarbeitungseinheit (z. B. den Computerprozessor) zum Durchführen mancher oder aller Aspekte von hierin beschriebenen Verfahren ausführbar sind bzw. ist, einschließlich verschiedener Schritte des nachstehend unter Bezugnahme auf 2 beschriebenen Verfahrens. Das heißt, die Ausführung der Anweisungen/des computerlesbaren Codes veranlasst allgemein die Verarbeitungseinheit des MIMO-Zielemulators 130, ansprechend auf die von den Emulatorempfängern 131₁ , 131₂ ... 131_p empfangenen digitalen Radarsignale emulierte Zielechosignale zu erzeugen und die emulierten Zielechosignale an das DUT 101 zu senden. Speicher (und Datenbanken), wie sie hierin beschrieben sind, können RAM, ROM, Flash-Speicher, EPROM, EEPROM, Register, eine Festplatte, eine Wechselplatte, ein Band, ein Compact-Disk-Nur-Lese-Speicher (CD-ROM), eine digitale Video-Disk (DVD), eine Floppy-Disk, eine Blu-ray Disc oder ein USB-Treiber oder eine beliebige andere Form von in der Technik bekanntem Speichermedium sein, die greifbare und nicht-kurzlebige Speichermedien (z. B. im Vergleich zu kurzlebigen Ausbreitungssignalen) sind. Speicher können volatil oder nicht-volatil, sicher bzw. verschlüsselt, unsicher bzw. unverschlüsselt sein, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Lehren abzuweichen.
Zu Veranschaulichungszwecken ist der MIMO-Zielemulator 130 durch Blöcke oder Module angegeben, die Anweisungen/einen computerlesbaren Code zum Ausführen verschiedener diskreter Funktionen darstellen. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der MIMO-Zielemulator 130 somit ein Entkopplungsmodul 133, ein Vor-Entkopplungsmodul 134, einen Dateispeicherungsparser 135, eine Echtzeitschnittstelle 136, ein Zielemulationsparametervorverarbeitungsmodul 137 und ein MIMO-Zielemulationsmodul 138.
Das Entkopplungsmodul 133 empfängt und entkoppelt die Sendekopplungsmatrix H_Tx des digitalen Radarsignals von einem oder mehreren der Emulatorempfänger 131₁ , 131₂ ... 131_p , die durch eine inverse Sendematrix H_Tx ^-1 angegeben sind. Das heißt, die Sendekopplungsmatrix H_Tx kann durch alle Emulatorempfänger 131₁ , 131₂ ... 131_p und Sendeantennen des DUT 101 bereitgestellt werden. Das Entkoppeln des digitalen Radarsignals beinhaltet ein Multiplizieren der digitalisierten Signale an den ADWs des MIMO-Zielemulators 130 mit der inversen Sendematrix H_Tx ^-1.
Das Vor-Entkopplungsmodul 134 empfängt und entkoppelt vorab die Empfangskopplungsmatrix H_Rx der emulierten Zielechosignale von dem Zielemulationsmodul 138, die ansprechend auf die entkoppelten digitalen Radarsignale erzeugt werden, was durch eine inverse Empfangsmatrix H_Rx ^-1 angegeben ist. Das Vor-Entkoppeln bezieht sich auf eine Multiplikation der inversen Empfangsmatrix H_Rx ^-1 und der emulierten Zielechosignale, so dass, nachdem die resultierenden emulierten Zielechosignale die Empfangskopplungsmatrix H_Rx durchlaufen, die durch das Kopplungssondenantennenarray 115 und die Radarempfangsantennen gebildet ist, die Endergebnisse dahin gehend lauten, dass die emulierten Zielechosignale nicht miteinander gekoppelt sind. Mit anderen Worten empfängt das DUT 101 die genauen emulierten Zielechosignale für jeden der Radarempfänger ohne den Kopplungseffekt der Empfangskopplungsmatrix H_Rx. Auf diese Weise ermöglicht das Vor-Entkoppeln, dass die durch das Kopplungssondenantennenarray 115 ausgegebene Empfangskopplungsmatrix H_Rx durch die Radarempfänger 106 entkoppelt wird. Das Entkoppeln und das Vor-Entkoppeln werden im Digitalbereich durchgeführt.
Der Dateispeicherungsparser 135 ist dazu konfiguriert, Parameterdaten, die von der Ziellistendateidatenbank 146 wiedergewonnen werden, zu parsen, und liefert die geparsten Parameterdaten an die Echtzeitschnittstelle 136. Das Parsen beruht hauptsächlich auf Zeitparameterdaten der emulierten Radarziele. Die emulierten Radarziele, die dieselbe Zeit gemeinsam haben, werden gleichzeitig an den MIMO-Zielemulator 130 gesendet. Zeitunterschiede zwischen den emulierten Radarzielen werden aufrechterhalten, wenn die Zielparameter an den MIMO-Zielemulator 130 gesendet werden. Für die Echtzeitziellistendatenbank 154 sind die Zeiten, zu denen die Zielparameterdaten an den MIMO-Zielemulator 130 gesendet werden, die Zeiten, zu denen die Zielparameterdaten erzeugt werden, wobei diese Zeiten in Echtzeit aktualisiert werden können. Demgemäß wird für die Echtzeitziellistendatenbank 154 kein Parsen benötigt.
Die Echtzeitschnittstelle 136 ist dazu konfiguriert, eine Schnittstelle zwischen dem Zielemulationsmodul 138 und sowohl der Echtzeitziellistendatenbank 154 als auch der Ziellistendateidatenbank 156 zu bilden, um die entsprechenden Parameterdaten wiederzugewinnen. Die Sensorsende-Antennendiagramm- und -antennenabstandsdaten und die Sensorempfangs-Antennendiagramm- und -antennenabstandsdaten werden von der Antennendiagramm- und -abstandsdatenbank 152 wiedergewonnen und werden durch eine (nicht gezeigte) separate Radarzielemulatorkonfigurationsschnittstelle, die einmal zu Beginn eines Testvorgangs konfiguriert wird, dem Zielemulationsparametervorverarbeitungsmodul 137 bereitgestellt. Das Zielemulationsparametervorverarbeitungsmodul 137 führt eine Vorverarbeitung der Parameterdaten von der Echtzeitschnittstelle 136 und der Radarzielemulatorkonfigurationsschnittstelle durch, indem es die Parameter berechnet, die zum Konfigurieren der MIMO-Zielemulation verwendet werden. Die Zielparameterdaten können z. B. Echoverzögerungs-, Doppler-Frequenz-, Radarquerschnitts-, Abstrahlwinkel- und Einstrahlwinkeldaten umfassen.
Das Zielemulationsmodul 138 empfängt die durch den Szenariosimulator erzeugten Zielparameter von der Echtzeitziellistendatenbank 154 und/oder der Ziellistendateidatenbank 156 sowie die Sensorsende- und -empfangs-Antennendiagramm- und -antennenabstandsdaten von der Antennendiagramm- und -abstandsdatenbank 152. Das Zielemulationsmodul 138 erzeugt die emulierten Zielechosignale, die den emulierten Radarzielen entsprechen, ansprechend auf die digitalisierten Radarsignale, zumindest teilweise auf der Basis der entsprechenden Zielparameter. Die Zielparameter für jedes der emulierten Zielechosignale können beispielsweise den Zeitpunkt, zu dem das emulierte Zielechosignal ausgesendet wird, die Doppler-Frequenz des emulierten Zielechosignals, die Paketumlaufzeit (Rundreisezeit, engl.: roundtrip time delay) für das emulierte Zielechosignal, das von dem emulierten Ziel an einen der Radarempfänger 106 ausgesendet wird, den Radarquerschnitt (RCS, radar cross section) des entsprechenden emulierten Ziels für gegebene Richtungen, den Einstrahlwinkel des emulierten Zielechosignals bezüglich des einen der Radarempfänger 106 und den Abstrahlwinkel für das Radarsignal an dem emulierten Ziel umfassen. Die emulierten Zielechosignale geben eine Reflexion von den emulierten Radarzielen der durch die Radarsender 105 gesendeten Radarsignale an. Das Zielemulationsmodul 138 ist in der Lage, gleichzeitig emulierte Zielechosignale, die mehreren Zielen entsprechen, ansprechend auf mehrere Radarsignale, die durch mehrere Radarsender 105 gesendet werden, zu erzeugen.
Das Zielemulationsmodul 138 bestimmt ein emuliertes Zielechosignal T, das jedem der emulierten Radarziele entspricht und von einem entsprechenden der Emulatorsender 132₁ , 132₂ ... 132_r an einen der Radarempfänger 106 in dem DUT 101 gesendet wird. Die Anzahl emulierter Radarziele und entsprechender emulierter Zielechosignale ist unabhängig von der Anzahl von Emulatorsendern 132₁ , 132₂ ... 132_r (die dieselbe sein kann wie die Anzahl von Radarsendern 105). Jedes emulierte Zielechosignal T wird gemäß der nachstehenden Gleichung (1) bestimmt: $\begin{array}{l} T_{m n}^{k} (t, f, τ, A o A, A O D) \\ = x_{m} (t - τ_{k}) G_{T x, m} (A o D_{k}) exp (j 2 π (f_{0} - f_{k}) t \\ - \frac{2 π m d_{T x} sin (A o D_{k})}{λ}) α_{k} G_{R x, n} (A o A_{k}) exp (- \frac{2 π n d_{R x} sin (A o A_{k})}{λ}) \end{array}$
In der Gleichung (1) ist m die Indexnummer des Radarsenders und n ist die Indexnummer des Radarempfängers, und k ist die Indexnummer des emulierten Radarziels, das ein Eingangssignal von dem m-ten Radarsender und ein Ausgangssignal an den n-ten Radarempfänger aufweist. Die verschiedenen emulierten Radarziele können dieselben Parameter, jedoch auch unterschiedliche Parameterwerte aufweisen. Durch Verändern der Parameterwerte können verschiedene Radarziele dynamisch emuliert werden. Beispielsweise kann ein Lageparameter τ_k eines emulierten Radarziels dahin gehend verändert werden, eine Bewegung des emulierten Radarziels zu simulieren. Bei anderen Beispielen von Parametern kann eine Bewegungsgeschwindigkeit durch die Doppler-Frequenz f_k emuliert werden, und eine Echosignalrichtung kann durch AoA_k verändert werden.
Außerdem ist x_m das Radarsignal, das auf dem m-ten Radarsender gesendet wird, G_Tx,m ist das komplexe Antennendiagramm des m-ten Radarsenders, f₀ ist die Trägerfrequenz des auf dem m-ten Radarsender gesendeten Radarsignals, f_k ist die Doppler-Frequenz des entsprechenden Echosignals von dem emulierten Radarziel k ansprechend auf das auf dem m-ten Radarsender gesendete Radarsignal, d_Tx ist der Abstand des Radarsenderantennenelements, das bezüglich anderer Radarsenderantennenelemente dem Radarsender entspricht, AoD_k ist der Abstrahlwinkel des zu dem emulierten Radarziel k abgestrahlten Radarsignals, und α_k ist der Gesamtgewinn des physischen Kanals zu dem gesendeten Radarsignal aufgrund des emulierten Radarziels k. G_Rx,n ist das komplexe Antennendiagramm des n-tenⁿ Radarempfängers, d_Rx ist der Abstand des Radarempfangsantennenelements, das bezüglich anderer Radarempfangsantennenelemente dem Radarempfänger entspricht, und AoA_k ist der Einstrahlwinkel des emulierten Zielechosignals, der dem Radarziel k entspricht (von demselben reflektiert wird).
In der Gleichung (1) wird angenommen, dass sich sowohl die Radarsendeantennenelemente als auch die Radarempfangsantennenelemente in einem einheitlichen linearen Array befinden. Die Gleichung (1) kann ohne Weiteres auf zweidimensionale (2D-)Arrays erweitert werden, indem der 2D-Abstand der Antennenarrays in Betracht gezogen wird und indem der Einstrahlwinkel und der Abstrahlwinkel sowohl in Azimut- als auch Erhebungsebenen betrachtet wird.
Deshalb können beispielsweise die emulierten Zielechosignale für den n-ten Radarempfänger gemäß der nachstehenden Gleichung (2) bestimmt werden: $\begin{array}{l} T_{n}^{k} (t, f, τ, α, A o A, A O D) = \sum_{m = 0}^{N_{T x - 1}} T_{m n}^{k} (t, f, τ, α, A o A, A O D) \\ = \sum_{m = 0}^{N_{T x - 1}} x_{m} (t - τ_{k}) G_{T x, m} (A o D_{k}) e x p (j 2 π (f_{0} - f) t \\ - \frac{2 π m d_{T x} s i n (A o D_{k})}{λ}) α_{k} G_{R x, n} (A o A_{k}) e x p (- \frac{2 π n d_{R x} sin (A o A_{k})}{λ}) \\ = \sum_{m = 0}^{N_{T x - 1}} x_{m} (t - τ_{k}) (G_{T x, m} (A o D_{k}) exp (- \frac{2 π m d_{T x} sin (A o D_{k})}{λ} \\ - \frac{2 π n d_{R x} sin (A o A_{k})}{λ}) α_{k} G_{R x, n} (A o A_{k})) exp (j 2 π (f_{0} - f)) \end{array}$
Auf der Basis der Gleichung (2) kann man erkennen, dass für das emulierte Zielechosignal von dem m-ten Radarsender zu dem n-ten Radarempfänger jedes emulierte Radarziel durch manche gemeinsame Funktionen implementiert werden kann, die eine Verzögerungsfunktion zum Emulieren der Echoverzögerung, eine komplexe Gewinnfunktion zum Emulieren des Gesamtechosignalgewinns und eine Doppler-Frequenz-Funktion zum Emulieren einer Doppler-Frequenz-Verschiebung für das emulierte Zielechosignal von den Radarsendern 105 zu den Radarempfängern 106 umfassen. Auf der Basis der Zielparameter und der Antennendiagramm- und -abstandsinformationen für die Radarsender 105 und die Radarempfänger 106 können alle Parameter für diese Funktionen nach der Gleichung (2) abgeleitet werden und können entsprechend emuliert werden.
2 ist ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens zum Testen eines mmWave-Radarsensors (z. B. DUT) unter Verwendung eines MIMO-Radarzielemulationssystems für dynamische Echosignalemulation, gemäß einem repräsentativen Ausführungsbeispiel.
Unter Bezugnahme auf 2 werden Radarsignale, die durch die Radarsender in dem mmWave-Radarsensor (z. B. DUT 101) gesendet werden, über ein Antennenarray von Kopplungssondenantennenelementen im Block S211 empfangen. Der mmWave-Radarsensor kann die Radarsender zum Senden der Radarsignale, und Radarempfänger zum Empfangen von emulierten Zielechosignalen von dem MIMO-Radarzielemulationssystem umfassen. Die Radarsignale werden als Sendekopplungsmatrix H_Tx, die durch die Radarsender gesendet wird, empfangen. Die empfangenen Radarsignale werden beispielsweise unter Verwendung einer inversen Sendematrix H_Tx ^-1 im Block S212 entkoppelt.
Zielparameter werden im Block S213 wiedergewonnen. Beispielsweise können die Zielparameter durch einen Szenarioemulator bestimmt werden und in einer oder mehreren Datenbanken, die eine Echtzeitzielliste und eine Dateizielliste speichern (z. B. in der Echtzeitlistendatenbank 154, in der Ziellistendateidatenbank 156) gespeichert werden. Die Zielparameter können anschließend aus den Datenbanken wiedergewonnen werden. Die Zielparameter entsprechen emulierten Radarzielen zum Reflektieren der durch die Radarsender gesendeten Radarsignale. In der Echtzeitzielliste werden die Zielparameter kontinuierlich aktualisiert, und in der Ziellistendatei werden die Zielparameter vorab gespeichert, z. B. aus einer Ausgegebenes-Ziel-Listendatei (engl.: dumped target list file). Im Block S214 werden Sendeantennendiagramme und - antennenabstände, die den Radarsendern entsprechen, und Empfangsantennendiagramme und -antennenabstände, die den Radarempfängern entsprechen, aus einer Datenbank wiedergewonnen. Die Sende- und Empfangsantennendiagramme und -abstände können z. B. durch Messen der Antennendiagramme des Radarsensors in einer Absorberkammer oder durch dreidimensionale elektromagnetische (EM-)Simulationen der mmWave-Radarsensorantennen bestimmt und in einer oder mehreren Datenbanken (z. B. der Antennendiagramm- und -abstandsdatenbank 152) gespeichert werden.
Im Block S215 werden jeweils emulierte Zielechosignale, die den emulierten Radarzielen entsprechen, ansprechend auf die entkoppelten Radarsignale zumindest teilweise auf der Basis der Zielparameter jedes der emulierten Ziele, der Sendeantennendiagramme und der Empfangsantennendiagramme erzeugt Die emulierten Zielechosignale können durch einen DSP oder eine andere Verarbeitungseinheit beispielsweise gemäß einem Zielechosignalalgorithmus wie z. B. den durch die obigen Gleichungen (1) und (2) angegebenen Algorithmen erzeugt werden.
Ein Vor-Entkoppeln der emulierten Zielechosignale wird im Block S216 durchgeführt. Das heißt, die emulierten Zielechosignale werden unter Verwendung einer inversen Empfangskopplungsmatrix H_Rx ^-1 vor-entkoppelt. Das Vor-Entkoppeln kann eine Multiplikation der emulierten Zielechosignale mit der inversen Empfangskopplungsmatrix H_Rx ^-1 umfassen, so dass eine anschließende Multiplikation mit der Empfangskopplungsmatrix H_Rx, die durch das Kopplungssondenantennenarray und die Radarempfangsantennen gebildet wird, zu nicht-gekoppelten emulierten Zielechosignalen an dem mmWave-Radarsensor führt.
Die vor-entkoppelten emulierten Zielechosignale werden im Block S217 über das Antennenarray an die Radarempfänger gesendet. Die emulierten Zielechosignale simulieren jeweils ansprechend auf die empfangenen Radarsignale Echos von den emulierten Zielen. Auch können ansprechend auf mehrere Radarsignale emulierte Zielechosignale von mehreren emulierten Zielen empfangen werden. Die Leistungsfähigkeit des mmWave-Radarsensors wird im Block S218 zumindest teilweise unter Verwendung von Listen identifizierter Ziele bestimmt, die durch den mmWave-Radarsensor auf der Basis der entkoppelten, emulierten Zielechosignale, die an die Radarempfänger gesendet und seitens derselben empfangen werden, gemeldet werden. Das heißt, die Liste identifizierter Ziele kann mit einer Liste emulierter Ziele von Zielen, die gerade emuliert werden, unter Verwendung der emulierten Zielechosignale verglichen werden, um eine Anzahl von Übereinstimmungen zwischen den beiden zu bestimmen, die die Anzahl von Zielen und/oder Zielechosignalen, die gerade emuliert werden, angibt. Allgemein wird die Leistungsfähigkeit des mmWave-Radarsensors umso besser erachtet, je kleiner die Unterschiede zwischen der Liste identifizierter Ziele und der Liste emulierter Ziele sind. Die Zielparameter können rekonfigurierbar sein und können von verschiedenen Szenarios auf einen Satz gemeinsamer Implementierungsparameter derselben Prozessorfunktion abgebildet werden, um die emulierten Echosignale, die den verschiedenen Szenarios entsprechen, zu erzeugen.
Obwohl die Erfindung in den Zeichnungen und der vorbestehenden Beschreibung veranschaulicht und ausführlich beschrieben wurde, sind diese Veranschaulichung und Beschreibung als veranschaulichend oder beispielhaft und nicht einschränkend anzusehen; die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt.
Andere Variationen der offenbarten Ausführungsbeispiele können von gewöhnlichen Fachleuten beim Praktizieren der beanspruchten Erfindung auf der Basis einer eingehenden Betrachtung der Zeichnungen, der Offenbarung und der angehängten Patentansprüche nachvollzogen und bewerkstelligt werden. In den Patentansprüchen schließt das Wort „aufweisen“ andere Elemente oder Schritte nicht aus, und der unbestimmte Artikel „ein(e, es, er)“ schließt eine Mehrzahl nicht aus. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in voneinander unterschiedlichen abhängigen Patentansprüchen angeführt werden, ist kein Hinweis darauf, dass nicht eine Kombination dieser Maßnahmen vorteilhaft eingesetzt werden könnte.
Aspekte der vorliegenden Erfindung können als Vorrichtung, Verfahren oder Computerprogrammprodukt verkörpert werden. Demgemäß können Aspekte der vorliegenden Erfindung die Form eines gänzlich Hardware betreffenden Ausführungsbeispiels, eines gänzlich Software betreffenden Ausführungsbeispiels (einschließlich Firmware, systemeigener Software, Mikrocode usw.) oder eines Ausführungsbeispiels annehmen, das Software- und Hardwareaspekte kombiniert, die alle hierin allgemein als „Schaltung“, „Modul“ oder „System“ bezeichnet werden können. Ferner können Aspekte der vorliegenden Erfindung die Form eines Computerprogrammprodukts annehmen, das in einem oder mehreren computerlesbaren Medien verkörpert ist, auf dem bzw. auf denen computerausführbare Codes verkörpert sind.
Obwohl hierin repräsentative Ausführungsbeispiele offenbart sind, wird gewöhnlichen Fachleuten einleuchten, dass viele Variationen, die im Einklang mit den vorliegenden Lehren stehen, möglich sind und innerhalb des Schutzumfangs des angehängten Anspruchssatzes verbleiben. Die Erfindung soll deshalb nur innerhalb des Schutzumfangs der angehängten Patentansprüche eingeschränkt werden.

Claims

Multiple Input Multiple Output (MIMO)-Zielemulationssystem zum Testen eines mmWave-Radarsensors (101), der eine Mehrzahl von Radarsendern (105) zum Senden einer Mehrzahl von Radarsignalen und eine Mehrzahl von Radarempfängern (106) zum Empfangen einer Mehrzahl von Zielechosignalen ansprechend auf die Mehrzahl von von Radarzielen reflektierten Radarsignalen aufweist, wobei das System folgende Merkmale aufweist: ein Antennenarray (115), das eine Mehrzahl von Kopplungssondenantennenelementen (115₁₁ bis 115_xy) zum Empfangen der Mehrzahl von Radarsignalen, die durch die Mehrzahl von Radarsendern gesendet werden, und zum Senden von emulierten Zielechosignalen an die Mehrzahl von Radarempfängern aufweist; eine Mehrzahl von Emulatorempfängern (131₁, 131₂ ... 131_p), die Abwärtssetzer zum Abwärtsumsetzen von Trägerfrequenzen der Mehrzahl von durch das Antennenarray empfangenen Radarsignalen und Analog/Digital-Wandler (ADW) zum Digitalisieren der abwärtsumgesetzten Radarsignale, um digitale Radarsignale bereitzustellen, aufweist; eine Verarbeitungseinheit, die einen Prozessor und einen Speicher (150) zum Speichern eines computerlesbaren Codes umfasst, der, wenn er durch den Prozessor ausgeführt wird, den Prozessor dazu veranlasst: die digitalen Radarsignale zu entkoppeln; durch einen Szenariosimulator erzeugte Zielparameter wiederzugewinnen, wobei die Zielparameter einer Mehrzahl von emulierten Radarzielen zum Reflektieren der Mehrzahl von Radarsignalen, die durch die Mehrzahl von Radarsendern gesendet werden, entsprechen; emulierte Zielechosignale, die der Mehrzahl von emulierten Radarzielen entsprechen, ansprechend auf die entkoppelten digitalisierten Radarsignale zumindest teilweise auf der Basis der Zielparameter jedes der Mehrzahl von emulierten Radarzielen zu erzeugen; und die emulierten Zielechosignale vorzuentkoppeln; und eine Mehrzahl von Emulatorsendern (132₁, 132₂ ... 132_r), die Digital/AnalogWandler (DAW) zum Durchführen einer Digital/Analog-Umwandlung der emulierten Zielechosignale, um analoge emulierten Zielechosignale bereitzustellen, und Aufwärtsumsetzer zum Aufwärtsumsetzen von Frequenzen der analogen emulierten Zielechosignale aufweisen; wobei die Mehrzahl von Emulatorsendern die analogen emulierten Echozielsignale über das Antennenarray gleichzeitig an den mmWave-Radarsensor senden, um ansprechend auf die Mehrzahl von Radarsignalen Echos von der Mehrzahl von emulierten Zielen zu simulieren, und wobei die Leistungsfähigkeit des mmWave-Radarsensors zumindest teilweise auf der Basis der emulierten Echozielsignale von der Mehrzahl emulierter Ziele bestimmt wird.
System gemäß Anspruch 1, bei dem eine Anzahl der Emulatorempfänger (131₁, 131₂ ... 131_p) gleich einer Anzahl von Radarsendern (105) des mmWave-Radarsensors (101) ist; und bei dem eine Anzahl der Emulatorsender (132₁, 132₂ ... 132_r) gleich einer Anzahl von Radarempfängern (106) des mmWave-Radarsensors ist.
System gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der computerausführbare Code den Prozessor ferner dazu veranlasst: Sendeantennendiagramme und -abstand wiederzugewinnen, die der Mehrzahl von Radarsendern (105) des mmWave-Radarsensors (101) entsprechen; und Empfangsantennendiagramme und -abstand zu empfangen, die der Mehrzahl von Radarempfängern (106) des mmWave-Radarsensors (101) entsprechen, wobei das Bereitstellen der emulierten Zielechosignale, die der Mehrzahl von emulierten Zielen entsprechen, ferner auf den Sendeantennendiagrammen und dem -abstand und auf den Empfangsantennendiagrammen und dem -abstand beruhen.
System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Mehrzahl von Radarsignalen, die durch die Mehrzahl von Radarsendern (105) gesendet werden, in einer Sendekopplungsmatrix (H_Tx) angeordnet sind, und bei dem das Entkoppeln der digitalen Radarsignale ein Entkoppeln der Sendekopplungsmatrix unter Verwendung einer inversen Sendekopplungsmatrix (H_Tx ^-1) aufweist.
System gemäß Anspruch 4, bei dem das Vor-Entkoppeln der emulierten Zielechosignale ein Multiplizieren der emulierten Zielechosignale mit einer inversen Empfangskopplungsmatrix (H_Rx ^-1) aufweist, so dass die anschließende Multiplikation mit der Empfangskopplungsmatrix (H_Rx), die durch das Antennenarray und die Radarempfangsantennen gebildet wird, zu entkoppelten emulierten Zielechosignalen an dem mmWave-Radarsensor (101) führt, wobei keine Interferenz von anderen Emulatorsendern der Mehrzahl von Emulatorsendern (132₁, 132₂... 132_r) vorliegt.
System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, das ferner eine Echtzeitzielliste aufweist, die durch den Szenariosimulator bestückt wird, wobei die Zielparameter in der Echtzeitzielliste kontinuierlich aktualisiert werden.
System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, das ferner eine Ziellistendatei aufweist, die durch den Szenariosimulator bestückt wird, wenn die Zielparameter von einer Ausgegebenes-Ziel-Listendatei in der Ziellistendatei gespeichert sind.
Verfahren zum Testen eines mmWave-Radarsensors (101), der eine Mehrzahl von Radarsendern (105) und eine Mehrzahl von Radarempfängern (106) aufweist, unter Verwendung eines Multiple Input Multiple Output (MIMO)-Zielemulationssystems, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Empfangen von Radarsignalen, die durch die Mehrzahl von Radarsendern (105) gesendet werden, über ein Antennenarray, das eine Mehrzahl von Kopplungssondenantennenelementen (115₁₁ bis 115_xy) aufweist; Entkoppeln der empfangenen Radarsignale; Wiedergewinnen von Zielparametern, die durch einen Szenariosimulator bereitgestellt werden, wobei die Zielparameter emulierten Zielen zum Reflektieren der durch die Mehrzahl von Radarsendern (105) gesendeten Radarsignale entsprechen; Wiedergewinnen von Sendeantennendiagrammen, die der Mehrzahl von Radarsendern (105) entsprechen, und von Empfangsantennendiagrammen, die der Mehrzahl von Radarempfängern (106) entsprechen; Erzeugen emulierter Zielechosignale, die den emulierten Zielen entsprechen, zumindest teilweise auf der Basis der Zielparameter jedes der emulierten Ziele, der Sendeantennendiagramme und der Empfangsantennendiagramme ansprechend auf die entkoppelten Radarsignale; Vor-Entkoppeln der emulierten Zielechosignale; und Senden der vor-entkoppelten emulierten Zielechosignale an die Mehrzahl von Radarempfängern (106) über das Antennenarray (115), um ansprechend auf die empfangenen Radarsignale Echos von den emulierten Zielen zu simulieren, wobei die Leistungsfähigkeit des mmWave-Radarsensors (101) zumindest teilweise auf der Basis eines Vergleichens einer Liste identifizierter Ziele durch den mmWave-Radarsensor und einer Liste emulierter Ziele der emulierten Ziele unter Verwendung der emulierten Echozielsignale, um eine Anzahl von Übereinstimmungen zu bestimmen, bestimmt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem die durch die Mehrzahl von Radarsendern (105) gesendeten Radarsignale in einer Sendekopplungsmatrix (H_Tx) angeordnet werden, und bei dem das Entkoppeln der empfangenen Radarsignale ein Entkoppeln der Sendekopplungsmatrix (H_Tx) unter Verwendung einer inversen Sendekopplungsmatrix (H_Tx ^-1) aufweist, und bei dem das Vor-Entkoppeln der emulierten Zielechosignale ein Multiplizieren der emulierten Zielechosignale mit einer inversen Kopplungsmatrix aufweist, so dass eine anschließende Multiplikation mit der Empfangskopplungsmatrix (H_Rx), die durch das Antennenarray (115) und die Radarempfangsantennen gebildet wird, zu ungekoppelten emulierten Zielechosignalen an dem mmWave-Radarsensor (101) führt.
System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem eine Anzahl von emulierten Radarzielen und entsprechenden emulierten Zielechosignalen unabhängig von einer Anzahl von Emulatorsendern (132₁, 132₂... 132_r) ist.