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汽车不是一个点目标,高逼真目标模拟成为新的需求 「行家头条」

2019-07-30
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车载毫米波雷达研发和测试周期长,人工成本高,这就衍生出汽车毫米波雷达目标模拟器。其可以在实验室环境下为雷达提供目标的模拟以及雷达生产阶段,提供雷达产品的最终检测,节约雷达研发、外场测试的时间、资源和人力成本 。


对于尚未完全成熟的车载毫米波雷达技术,前期的目标模拟和测试验证是非常重要的环节。


北京雷驰瑞泰科技有限公司总经理徐成发在《2019汽车雷达暨传感器融合前瞻技术展示交流会(苏州站)》上针对汽车毫米波雷达目标模拟关键技术与发展趋势做相关演讲


其介绍到雷达的目的是探测目标,并测量目标的距离、速度、角度信息,而模拟器的目的是模拟目标的距离、速度、角度信息。由于其采用宽带处理,具有测试可重复、一致性好,每次模拟提供相同的目标状态,便于雷达测试的优点。

 


在实验室环境下模拟真实道路环境

 

雷达模拟器的两种实现方式DRFM:Digital Radio Frequency Memory 和光纤延迟线。徐总首先列举了光纤延迟线中典型的4个目标的光纤模拟器实现结构。其中距离的模拟通过光纤延迟线实现,采用switch开关,将多条长度成倍数关系的光纤线级联,通过外部控制实现不同距离延时的模拟。


而速度的模拟通过模拟混频技术实现多普勒的调制,并需要模拟滤波器来抑制镜像频率。最后角度的模拟,通过机械滑轨、转台的方式模拟 。

 

光纤延迟线这种雷达模拟器的实现方式特点:1个目标1套模拟器系统,资源使用率低。


另外一种雷达模拟器实现方式DRFM中的距离的模拟通过FPGA的内部FIFO动态调整,特点是:单片FPGA实现多个目标的模拟,数字控制精度高、一致性好、性价比高


一、雷达模拟器关键技术-近距离模拟、角度模拟

 

近距离模拟

 

 ▲改进型数字DRFM模拟器


近距离模拟专利的适用性中对利用回波相位或频率进行测距的雷达波形都适用,覆盖当前所有汽车雷达波形。实际最近距离还取决于:

•     雷达近距离抑制程度,运算放大器的曲线

•     模拟器发射功率的大小


近距离模拟专利


其预测,未来近距离模拟更加近距离、低成本,去斜比脉冲压缩更有优势,编码能够解决汽车干扰问题,PC处理带宽带来30倍增加,速度维搜索带来64倍,整个运算量提升近2000倍。

机械角度模拟——直线滑轨


角度模拟优点则是数字控制,重复性好,精度高,可以取消机械结构,更小型化,便于暗室架设。


机械角度模拟转台 


二、雷达模拟器技术指标解析

 

雷达模拟器技术指标解析


徐总从速度步进/分辨率 、速度精度;距离步进/分辨率 、距离精度;角度步进/分辨率 、角度精度做了详细分析,同时并通过和罗德、keysight、NI雷达模拟器技术指标做对比,在选择通用型模拟器时候需要性能、价格、服务几个因素上进行综合考虑。

 

徐总建议雷达厂商在选择通用型模拟器的过程中需要试用1周以上的时间,并进行多家对比,多与厂家沟通手册上的技术指标,经过实际测试确认性能可以达到手册指标。


同时因为模拟器更新换代比较快,需要厂家提供升级方案,确保已采购的产品具备可持续价值,并且在性能、价格、服务几个因素上进行综合考虑。


雷驰瑞泰技术指标与罗德、keysight、NI 等对比

 

 雷驰瑞泰目标模拟器产品在性能和服务上几乎可以和国外主流产品媲美,目前几乎80%的雷达厂商在试用,雷驰瑞泰可以提供一星期的免费试用服务,目前可以提供1G带宽的数字模拟器,并已经正在着手研发4GHz带宽的数字模拟器。


三、雷达模拟器技术展望-云目标角度模拟、干扰的模拟高逼真目标与环境模拟

 

点云目标角度模拟


徐总认为在未来自动驾驶时代一定需要多目标的雷达模拟器,并对雷达模拟器技术从点云目标角度模拟、干扰的模拟、高逼真环境模拟等多角度进行展望。


其提到未来实现的点云目标相控阵模拟系统,满足同时存在目标个数大于100、每个目标独立控制距离、速度、角度、RCS、最近模拟距离接近到零米 ,之后的技术体制需要往数字技术,数字空间合成,FPGA实现目标距离、速度、角度信息调制,提供模拟精度和重复性的重要保障。


干扰的模拟


由于其他车辆雷达的发射信号对本车雷达形成干扰,未来模拟器需要完成干扰模拟的任务,徐总提到祥光技术在光纤系统需要额外增加干扰信号产生功能以及额外增加干扰角度模拟系统。在数字系统中也需要增加FPGA资源。


高逼真目标与环境模拟


不同类型、同一辆车不同姿态角度车辆

 

当前所有的模拟器都是点目标的模拟,无法模拟汽车的外形结构的细节,在雷达探测距离和角度都实现高分辨的情况下,需要做目标识别任务时,汽车不是一个点目标,而是由若干个散射点构成,高逼真目标模拟成为新的需求。


不同路况,杂波环境不同


未来雷达模拟器技术需要针对不同汽车,摩托车、自行车,人,建立不同的散射点模型,在相对运动过程中,需要考虑姿态变化引起的散射点转移变化 、不同路面环境,隧道,匝道,高速等等引起的杂波效应以及天气的影响,雨、雪对电磁波的衰减影响 。



雷驰瑞泰成立于2016年12月,专注于雷达目标模拟器设备的研发、生产和销售,产品服务于汽车电子、轨道交通、军工三大领域。  在汽车电子领域,产品包括24GHz和77GHz的雷达目标模拟器,助力雷达制造商、Tier1、主机厂进行雷达和无人驾驶技术的研发和量产测试。

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