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汽车雷达传感器回波的OTA仿真

発行元: 2019年09月11日

Andreas Himmler博士于2019年4月16日在美国密歇根州诺维市的 dSPACE技术日上介绍了dSPACE DARTS的新型产品系列。

如果您正在测试高级驾驶辅助系统(ADAS)开发中的雷达传感器和高度自动驾驶功能,您可以与dSPACE合作,因为它是一家拥有创新技术的行业顶尖领导者。由于我们需要对这些安全关键型雷达系统进行全面测试,dSPACE现提供一些解决方案,能够提高测试水平。

在开发中,从芯片设计到终端测试,雷达设备的测试是保证雷达传感器正常工作的关键。

为了帮助我们的客户更好地测试雷达设备,我们美国加州的Innovative Technical Systems Inc. (ITS)以及德国的miro-sys公司建立了合作关系。miro-sys和ITS专注于雷达技术解决方案,并且拥有30多年的行业经验。它们为其产品制定了标准,并广泛应用于商业、汽车、航空航天和研发项目。如今,这两大公司已经成为这一专业领域的世界市场领导者。

Michael Rozmann,miro•sys执行董事兼所有权人

通过与miro-sys和ITS合作,dSPACE现提供用于雷达传感器测试的交钥匙系统。dSPACE推出了dSPACE Automotive Radar Test Systems (DARTS)系统,您现在可以通过dSPACE独家购买雷达测试系统安装包。

dSPACE将在成功的道路上助客户一臂之力。通过扩展我们的产品组合,包括雷达技术解决方案,我们现在可以帮助客户更快地推出新功能。我们将继续与合作伙伴密切合作开发这项技术。我们即将迎来里程碑式的成功,这将是迄今为止最令人期待的事情。”

Andreas Himmler,硬件在环测试系统高级产品经理

如何仿真雷达回波?

图1-OTA设施中雷达回波仿真原理

雷达传感器通过发出雷达信号来探测物体、速度和物体之间的距离。然后,它们捕捉到由周围物体的数千个反射。DARTS仿真这些对象,包括相关的对象信息,如速度、距离和大小。在仿真中,DARTS就放在雷达传感器前面。

通过延迟反射信号来仿真物体和雷达传感器之间的距离,通过改变频率来仿真速度,并且通过衰减信号来仿真尺寸(图1 )

“所有DARTS系统接收到一个雷达信号之后,用速度、距离、大小等对象信息使得信号内容更丰富,然后再发射信号。然后雷达传感器接收修改后的信号,其中包含对象信息。“

Andreas Himmler,硬件在环测试系统高级产品经理

更灵活的数据处理

DARTS 技术基于两个工作原理,让您可以在数字方法和模拟方法之间进行选择。

数字方法

图 2:数字方法

采用数字方法,用模数转换器(ADC)对模拟雷达信号进行采样..然后由一个高度灵活的FPGA对信号进行数字延迟。然后将延迟信号发送到数模转换器(DAC),在此将其转换为射频和重传。

这些数字方法有哪些优势?

数字方法的优点是在数据处理方面具有更高的灵活性和更短的最大延迟,使您可以在很远的距离仿真对象。 DARTS 可以保持规定的距离, 并具有最高的厘米级精度。例如,如果仿真距离为10.06米的目标或回波,则仿真距离将正好为10米6厘米。

模拟方法

图 3:模拟方法

或者可以使用模拟处理方法,根据物理延迟线来安排信号,并延迟。根据所选择的延迟线的组合确定所仿真对象的距离。模拟方法的优点是其具有更容易实现的带宽,并能够在极短的距离仿真物体。

为什么DARTS能够成为行业内的尖端产品?

dSPACE的雷达测试解决方案具有通用的重要功能,能够最终确保所开发系统的性能和可靠性:

精度: 对于以GHz为功率级运行的高频系统(也用于安全关键型应用),功能的可靠性、精度和稳定性尤为重要。这归功于DARTS的高质量的组件和成熟的射频电路技术。

连续覆盖范围: DARTS产品系列具有专门设计,其最小距离为0.6米,也可以仿真远距离回波,最远可达1000米。

灵活性:DARTS被认为是世界上射频前端最小的雷达测试系统,因此非常适合动态角度仿真。射频前端体积小、质量低,在测试设置方面具有无限的可能性。

“通过DARTS技术,我们可以仿真0.6米非常短的目标距离。有一些非常重要的因素,如行人过街。DARTS能够实现高度精确的仿真,使我们在市场中脱颖而出。“

Michael Rozmann,miro•sys执行董事兼所有权人

即使是恶劣天气条件下的传感器测试,DARTS也能很好地应对。

在数字和模拟方法中,您可以在测试期间将环境影响(例如雪、雨和雾)引入模拟模型。干扰信号和噪声可以添加到仿真器,以创建多重反射和镜像效果。

“你可以通过雷达系统测试一些极端条件,并对效果进行测量。”

Michael Rozmann,miro•sys执行董事兼所有权人

ADAS/自动驾驶雷达传感器领域的挑战

图4-通过DARTS,传感器功能可以快速轻松地确定。

从我们的集成式解决方案非常可靠,而且具有很大的灵活性,因此能够帮助解决之后遇到的挑战。

当您开发ADAS和自主驾驶的应用软件时,必须在定义的条件(包括极端条件)下测试雷达传感器、控制单元和信号处理软件,确保高性能和合理性。

传感器在现实世界中会如何工作?

通过DARTS 技术可以激励实验室中的传感器,就像在现实世界中那样逼真。目标可以在不同的速度、距离和角度下进行仿真,同时还考虑到传感器的特性,例如天线特性、灵敏度、分辨率、可分性和线性度。

对于基于场景的测试,需要进行数千次仿真运行以分析不同的交通情况。通过DARTS,您可以在复杂和特定的场景中对传感器控制器执行快速测试,并且可以自动执行具有不同参数的预编程的测试。 DARTS的高射频性能确保了对象之间实现合理关联(例如速度、距离和大小)。此外,通过将DARTS与硬件在环(HIL)系统级联,可以运行基于场景的综合测试,并仿真回波以进行更正式、更详细的评估。

我们希望能够帮助客户尽可能高效地工作,并保证准确性。因此,您可以将DARTS 与dSPACE雷达测试台架结合起来,对雷达传感器进行OTA仿真,使您能够在实验室中真实、重复地测试雷达传感器。你可以用以下操作参数将多达五个真实对象集成到测试平台上。这些参数是距离、速度、雷达截面和方位角。

DARTS的应用

DARTS可以用于整个雷达测试的所有阶段-从芯片制造,到雷达制造,再到原始设备制造和售后市场,DARTS都发挥了重大作用。应用领域包括:

  • 雷达测试台架-通过具有更宽方位角的仿真物体来测试雷达传感器。
  • 芯片测试-测试雷达控制单元的集成电路。
  • ECU测试——测试雷达传感器电子控制单元(ECU)
  • 线下测试-测试安装在车辆上的雷达控制单元
  • 售后测试-对安装的售后设备中的雷达控制单元进行测试。
  • 标准化-验证车辆和雷达传感器的标准化试验的法律合规性

雷达传感器仿真的可能性

图5-dSPACE DARTS 雷达目标仿真器系列。

DARTS在开发过程中有哪些作用?雷达传感器测试系统为测试诸如自适应巡航控制(ACC)、自动紧急制动(AEB)和切入/切出操纵等功能提供非常精确、可靠的回波。

为了实现快速全面的测试,DARTS配备了高度成熟的射频电路技术和高精度的仿真,以满足安全关键型应用的需求。

DARTS 的特点是能够在信号接收和传输之间实现极短的延迟,使目标能够在很短的距离内进行仿真。该系统支持从0.6米到3600米的距离范围,距离分辨率为6厘米,多普勒分辨率为0.1公里/小时。

此外,DARTS 使用最小的射频前端(天线),能够实现良好的动态角度仿真。

DARTS覆盖所有需要的射频波段,宽带宽为1 GHz(数字)和4 GHz(模拟)。这使得系统能够稳定提供参考频率(低噪声)。

由于它们具有独特的数字信号处理能力,所有的DARTS系统都是调制不变的.无论雷达传感器(FMCW、编码或未编码啁啾、相位或脉冲调制等)的调制格式如何,所有信号都将被处理,并不会造成任何性能问题。

设置 DARTS需要多长时间?

DARTS的测试设置非常容易。

“这些系统是很容易设置。在不到7分钟的时间内,我们就能创建出一个新的原型雷达,并进行仿真。“

Michael Rozmann说道,(miro•sys执行董事兼所有权人)

与其它dSPACE工具一起使用DARTS

您已经在使用dSPACE工具了吗?dSPACE工具的性能比想象中更好。DARTS可以作为雷达测试的独立系统,或者您可以将它们集成到dSPACE雷达测试台架中,用于尖端的OTA雷达测试。

此外,如果您使用HIL或OTA测试台架,您可以将DARTS与其它dSPACE工具(如AutomationDesk、ControlDesk、ConfigurationDesk和ASM)结合使用。

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