雷达目标仿真设备和方法与流程

文档序号:13317786阅读:116来源:国知局
本发明涉及一种用于测试被测设备的测试设备,例如雷达目标仿真设备,以及一种雷达目标仿真方法。
背景技术
::通常,鉴于使用雷达传感器的先进驾驶员辅助系统(advanceddriverassistancesystems,adas)的数量增长,对用于测试这样的雷达传感器的测试设备和测试方法的需求也在增长。美国专利4660041公开了一种设备,该设备包括天线系统的阵列,这些天线系统发送场景仿真信号到目标搜索雷达。但是,由于缺乏存储能力,该设备缺少灵活性,且由于该设备只能仿真单一永久性连线的场景,导致该设备提供的测试结果缺乏实际相关性或实用性。除此之外,由于中频信号必须被反馈,所述灵活性的缺乏更加突出。然而,以非常有效和灵活的方式针对多种不同的雷达场景研究被测设备(例如雷达传感器),是非常重要的,因为只有这样才能获得实践性的结果,以确保传感器在该现场的正确运行。技术实现要素:本发明的目的是提供以非常有效和灵活的方式测试被测设备(例如雷达传感器)从而获取高度实践性的测试结果的方式和相应的方法。该目的分别由本发明的技术方案实现。本发明的实施方式有利地通过提供以非常有效和灵活的方式测试被测设备(例如雷达传感器)的测试设备和测试方法,而获取高度实践性的测试结果,来满足上述及其它的要求和需求。根据示例性实施方式,提供了一种用于针对至少一种雷达场景测试被测设备的雷达目标仿真设备。该雷达目标仿真设备包括存储单元、雷达场景仿真单元、和至少两个天线。存储单元配置成存储与对应的被测设备有关的至少一种雷达场景,以及向雷达场景仿真单元提供所述至少一种雷达场景。进一步,雷达场景仿真单元配置成通过借助至少两个天线从被测设备接收第一数量的雷达信号,通过根据至少一种雷达场景处理第一数量的雷达信号进而生成处理后的第二数量的雷达信号,以及通过借助至少两个天线将处理后的第二数量的雷达信号发送给被测设备,来仿真至少一种雷达场景。根据该雷达目标仿真设备的一个实施方式,所述至少一种雷达场景包括至少两个雷达目标。根据该雷达目标仿真设备的另一实施方式,所述至少两个天线形成二维天线阵列或者三维天线阵列。根据该雷达目标仿真设备的另一实施方式,第一数量的雷达信号包括线性调频信号、或跳频信号、或多普勒信号、或任意其它类型的信号、或它们的组合。根据该雷达目标仿真设备的另一实施方式,处理后的第二数量的雷达信号包括线性调频信号、或跳频信号、或多普勒信号、或任意其它类型的信号、或它们的组合。根据该雷达目标仿真设备的另一实施方式,对第一数量的雷达信号的处理是基于对信号频率的调整、或对信号延迟的调整、或对信号幅度的调整或它们的组合进行的。根据该雷达目标仿真设备的另一实施方式,对第一数量的雷达信号的与角度相关的处理是通过选择至少两个天线中的相应数量的天线实现的,相应数量的天线具有预期的角度位置,用于发送处理后的第二数量的雷达信号。根据该雷达目标仿真设备的另一实施方式,提供至少一种雷达场景的光学表现,该光学表现包括雷达参考点。根据另外的示例性实施方式,提供一种用于针对至少一种雷达场景测试被测设备的雷达目标仿真方法。该雷达目标仿真方法包括:存储与对应的被测设备相关的至少一种雷达场景并且提供所述至少一种雷达场景;以及通过从被测设备接收第一数量的雷达信号、根据至少一种雷达场景处理第一数量的雷达信号并生成处理后的第二数量的雷达信号并且将处理后的第二数量的雷达信号发送给被测设备,来仿真所提供的至少一种雷达场景。根据该雷达目标仿真方法的一个实施方式,所述至少一种雷达场景包括至少两个雷达目标。根据该雷达目标仿真方法的另一实施方式,第一数量的雷达信号是通过至少两个天线接收到的,处理后的第二数量的雷达信号也是通过所述至少两个天线发送的。有利地,所述至少两个天线形成二维天线阵列或三维天线阵列。根据该雷达目标仿真方法的另一实施方式,第一数量的雷达信号包括线性调频信号、或跳频信号、或多普勒信号、或任意其它类型的信号、或它们的组合。根据该雷达目标仿真方法的另一实施方式,处理后的第二数量的雷达信号包括线性调频信号、或跳频信号、或多普勒信号、或任意其它类型的信号、或它们的组合。根据该雷达目标仿真方法的另一实施方式,对第一数量的雷达信号的处理是基于对信号频率的调整、对信号延迟的调整、对信号幅度的调整或它们的组合进行的。根据该雷达目标仿真方法的另一实施方式,对第一数量的雷达信号的与角度相关的处理是通过选择至少两个天线中的对应数量的天线实现的,该对应数量的天线具有预期的角度位置,用于发送处理后的第二数量的雷达信号。根据该雷达目标仿真方法的另一实施方式,提供该至少一种雷达场景的光学表现,该光学表现包括雷达参考点。根据另外的示例性实施方式,提供一种系统。该系统包括被测设备和用于针对至少一种雷达场景测试被测设备的雷达目标仿真设备,其中该雷达目标仿真设备包括存储单元、雷达场景仿真单元、以及至少两个天线。另外,该存储单元配置成存储与对应的被测设备有关的至少一种雷达场景,以及为雷达场景仿真单元提供至少一种雷达场景。另外,该雷达场景仿真单元配置成通过借助至少两个天线从被测设备接收第一数量的雷达信号、通过根据所述至少一种雷达场景处理第一数量的雷达信号并生成处理后的第二数量的雷达信号以及通过借助至少两个天线将处理后的第二数量的雷达信号发送给被测设备,来仿真所述至少一种雷达场景。根据另外的示例性实施方式,提供一种用于借助至少一种交通场景训练自主车辆的训练系统,该训练系统包括存储器、雷达场景仿真器、至少两个天线、光学场景仿真器、以及屏幕。该存储器配置成存储至少一种交通场景,并同时向雷达场景仿真器和光学场景仿真器提供至少一种交通场景。此外,尽管雷达仿真器配置成通过经由至少两个天线从自主车辆的至少一个雷达传感器接收第一数量的雷达信号、根据至少一种交通场景处理第一数量的雷达信号以及生成处理后的第二数量的雷达信号来仿真至少一种交通场景、以及通过经由至少两个天线将处理后的第二数量的雷达信号发送给自主车辆的至少一个雷达传感器,来提供至少一种交通场景的雷达表现,然而该光学场景仿真器配置成在该屏幕上同时提供至少一种交通场景的光学表现。根据用于借助至少一种交通场景训练自主车辆的训练系统的一个实施方式,该训练系统还包括反馈单元。该反馈单元配置成接收自主车辆的至少一个电子控制单元的信息,所述信息包括加速、减速或转向方面的信息,该反馈单元还配置成同时向雷达场景仿真器和光学场景仿真器反馈信息,其中雷达场景仿真器相应地修改至少一种交通场景的雷达表现,以及其中,该光学场景仿真器同时相应地修改至少一种交通场景的光学表现。简单地通过举例说明多个特定的实施方式和实现方式,包括被预期用于执行本发明的最佳方式,本发明的其它方面、特征和优点在以下的详细描述中仍是显而易见的。本发明同样可用于其它不同的实施方式,且只要不偏离本发明的精神和范围,本发明的多个细节能够在各种显而易见的方面被修改。因此,附图和描述应本质上只起说明作用,而并非是限制性的。附图说明本发明的实施方式通过附图中的图作为示例、而非作为限制被举例说明,附图中相似的附图标记表示类似的元件,其中:图1示出了根据本发明的示例性实施方式的一种雷达目标仿真设备;图2示出了根据本发明的示例性实施方式的一种系统,该系统包括被测设备和雷达目标仿真设备;图3示出了根据本发明的示例性实施方式的一种用于训练自主车辆的训练系统;以及图4示出了根据本发明的示例性实施方式的一种雷达目标仿真方法的流程图。具体实施方式描述了一种用于以非常有效和灵活的方式测试被测设备(例如雷达传感器)并生成高度实践性的测试结果的测试设备和测试方法。出于解释的目的,在下文中描述了许多具体的细节,以帮助透彻理解本发明。但很明显,即使不具备这些具体的细节或是具备等同的布置,本发明也可以实施。在其它示例中,众所周知的结构和设备以框图的形式示出,以避免不必要地令本发明变得费解。可以理解的是,一个模块或部件(如本文提到的)可以由一个或多个软件部件组成,软件部件存储在存储器或其它计算机可读存储介质中,并由相应设备的一个或多个处理器或中央处理器(centralprocessingunit,cpu)执行。但是,同样可以理解的是,模块可替选地可以由一个或多个硬件部件、或一个或多个固件部件组成,或由硬件部件、固件部件和/或软件部件的组合组成。进一步的,就本文描述的各种示例性实施方式而言,尽管某些功能被描述为由某些部件或模块(或它们的组合)执行,但这些描述只是作为示例提供,而并非用来限制。因此,只要不偏离本发明的精神和总的范围,可以设想通过其它部件或模块(或它们的组合)执行任何这样的功能。此外,在此描述的方法、步骤和手段可以是使用处理电路通过处理器实现的,该处理电路可以包括一个或多个微处理器、专用集成电路(application-specificintegratedcircuit,asic)、现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearrays,fpga)或其它可以被配置或编程为实现本文描述的系统和/或方法的设备。为了在这些可操作成执行软件指令的设备上实现,在此描述的流程图和方法可以通过存储在计算机可读介质中的处理器指令实现,例如存储在计算机存储器中的可执行软件。进一步,本文使用的表示计算机可读介质或计算机介质等的术语表示任何参与向计算机或处理器模块或部件的处理器提供指令以供执行的介质。这样的介质可以采取许多形式,包括但不限于非暂态非易失性介质和易失性介质。非易失性介质包括例如光盘介质、磁盘介质或电盘介质(例如固态硬盘或ssd)。易失性介质包括动态存储器,例如随机存取存储器或者ram(radomaccessmemory)。计算机可读介质的常见形式包括例如软盘或软磁盘、硬盘、磁带、任何其它磁介质、只读光盘(compactdiscread-onlymemory,cdrom)、可擦写光盘(rewritablecompactdisc,cdrw)、数字通用光盘(digitalversatiledisc,dvd)、任何其它光学介质、随机存取存储器(radomaccessmemory,ram)、可编程只读存储器(programmablereadonlymemory,prom)、可擦除prom、闪速可擦除可编程只读存储器(erasableprogrammablereadonlymemory,eprom)、任何其他存储器芯片或盒、或任何其它计算机能够读取其数据的介质。不同形式的计算机可读介质可参与向处理器提供指令以供执行。例如,用于执行至少部分本发明的指令可以起初被承载在远程计算机的磁盘上。在这样一个场景中,远程计算机将指令加载到主存储器,并使用调制解调器通过电话线发送指令。本地计算机系统的调制解调器接收电话线上的数据,并使用红外发射器将数据转换为红外信号并将红外信号传输至便携式计算设备,例如个人数字助理(personaldigitalassistance,pda)和笔记本电脑。便携式计算设备上的红外检测器接收红外信号携带的信息和指令,并将数据放到总线上。总线将数据传送给主存储器,处理器从主存储器检索和执行该指令。可选的,在被处理器执行之前或之后,主存储器接收到的指令可以存储在存储设备上。图1示出了根据本发明的示例性实施方式的雷达目标仿真设备1,用于针对至少一种雷达场景测试被测设备,例如雷达传感器。例如,被测的雷达传感器设备可以是一个集成到车辆的先进驾驶员辅助系统的一部分。雷达目标仿真设备1包括存储单元11a、雷达场景仿真单元12、以及形成y×x天线阵列13的y×x个天线a(y,x)。进一步的,存储单元11a针对相应的被测设备存储至少一种雷达场景。为了达到这一目的,存储单元11a包含存储内容11b,存储内容11b包括y×x个存储子单元sc(y,x),其中,每个存储子单元sc(y,x)对应于各自的天线a(y,x)且包括多个参数,每个参数与不同的雷达性能的调整相关,雷达性能例如为频率、延迟、幅度、角度或它们的组合,每个参数还考虑到了不同的被测装置和雷达场景。在存储单元11a向雷达场景仿真单元12提供存储内容11b的形式的相应信息之后,雷达场景仿真单元12仿真至少一种雷达场景,每一种雷达场景可以有利地包括至少两个雷达目标,例如行人、轿车、公共汽车等。为了达到这一目的,雷达场景仿真单元12借助天线阵列13从被测设备接收第一数量的雷达信号。然后雷达场景仿真单元12考虑到上述对信号频率的调整、对信号延迟的调整、对信号幅度的调整、对角度的调整或它们的组合,根据该至少一种雷达场景处理所述第一数量的雷达信号,从而产生处理后的第二数量的雷达信号。之后,雷达场景仿真单元12借助天线阵列13将处理后的第二数量的雷达信号发送给被测设备。作为例子,对信号频率(特别是对多普勒频率)、对信号延迟和信号幅度(特别是衰减)的调整,可以被用来仿真实际雷达目标的预期的速度、距离和雷达截面积(radarcrosssection,rcs),并且通过对天线阵列13中的相应的天线进行选择,可以仿真不同的角度,用于向被测设备发送处理后的第二数量的雷达信号。在本文中,天线阵列13的多个天线有利地排列在相对于被测设备的主辐射方向的不同角度上。进一步有利的,需要提到的是,尽管至少两个天线被用于向被测设备发送处理后的第二数量的雷达信号,但是仅仅至少一个天线将足以从被测设备接收第一数量的雷达信号。除此之外,使用至少两个天线有利地允许波束成形。此外,天线阵列13之外的多个天线(图中未示)可以排列在相对于被测设备的主辐射方向相同的角度上,但与被测设备的距离不同,这样可以有利地生成三维天线阵列。图2示出了根据本发明的示例性实施方式的系统20,该系统20包括被测设备和雷达目标仿真设备。雷达目标仿真设备1有利地提供待在屏幕22上仿真的至少一种雷达场景的光学表现。进一步有利地,在屏幕22上提供的光学表现包括雷达参考点23a、23b、23c。进一步,除了雷达目标仿真设备1和屏幕22之外,系统20还包括被测设备2。作为例子,由于屏幕22位于被测设备2和雷达目标仿真设备1之间,对于雷达信号21a、21b而言屏幕22是可穿透的。在被测设备2将雷达信号21a发送给雷达目标仿真设备1之后,雷达目标仿真设备1仿真该至少一种雷达场景,在屏幕22上提供其光学表现,并将对应的处理后的雷达信号21b发送回被测设备2。有利地,对于被测设备2发送的雷达信号21a和相应的发送回被测设备2的处理后的雷达信号21b而言,一方面不需要任何类型的同步,另一方面,不需要反馈任何类型的中频信号。进一步有利地,至少一种雷达场景可以随时间变化。此外,至少一种雷达场景可以是实时可变的和/或是不受时间限制的。以这种方式,在雷达参考点23a、23b、23c的帮助下,能够以非常高效和准确的方式测试来自雷达和光学系统的传感器数据的正确结合,考虑到将雷达和光学技术相结合的系统的数量的增长,这是有利的。另外,用于现实生活场景的检测算法同样能够被高效和准确地训练,以确保对现场雷达目标的准确检测和识别。图3示出了根据本发明的示例性实施方式的用于借助于至少一种交通场景训练自主车辆37的训练系统30。训练系统30包括存储器31、雷达场景仿真器32、两个天线33a和33b、光学场景仿真器34、屏幕35和反馈单元36。存储器31配置成存储该至少一种交通场景,同时向雷达场景仿真器32和光学场景仿真器34提供所述至少一种交通场景。有利地,所述至少一种交通场景中的每种交通场景可以随时间发生变化,可以是实时可变的,可以是不受时间限制的,或者是它们的任意组合。进一步地,雷达场景仿真器32配置成提供所述至少一种交通场景的雷达表现。为了实现这一目的,雷达场景仿真器32通过天线33a和33b中的至少一个天线,或者只通过一个天线,从自主车辆37的雷达传感器39接收雷达信号,通过相应地处理从雷达传感器39接收的雷达信号来仿真所述至少一种交通场景,然后通常借助于两个天线33a和33b,将处理后的雷达信号发送回自主车辆的雷达传感器39。由于特别是使用了不止一个天线来发送回处理后的雷达信号,因此可以有利地仿真诸如多普勒效应的效应。此外,光学场景仿真器配置成在屏幕35上同时提供存储在存储器31中的至少一种交通场景的光学表现。例如,借助于在屏幕35上提供的光学表现,可以测试用于自主驾驶的车辆37的光学跟踪系统。在本文中和作为示例,训练系统30还可以包括用于处理自主车辆37的其它系统、特别是传感器的部件,传感器例如为激光传感器、超声传感器和红外传感器等。例如,可以借助可移动的反射板处理这样的传感器,这些反射板根据至少一种交通场景被动态地放置。进一步地,训练系统30的反馈单元36与自主车辆37的电子控制单元(electroniccontrolunit,ecu)38相连。ecu38从自主车辆37的传感器、特别是雷达传感器39收集数据,以针对加速、减速、转向或它们的任意组合计算控制信息。连接到ecu38的反馈单元36被配置成接收所述控制信息,以及同时向雷达场景仿真器32和光学场景仿真器34反馈所述控制信息。现在,借助反馈回的控制信息,雷达场景仿真器32和光学场景仿真器34可以同时对应地修改所述至少一种交通场景的雷达表现和光学表现。此外,特别是对于雷达场景仿真器32提供的雷达表现,可以有利地仿真例如雨、雪、风等天气状况。例如,尽管雨和雪可以通过叠加在返回给自主车辆37的处理后的雷达信号上的噪声来表现,风可以通过处理后的雷达信号的变弱来表现。除此之外,为了训练自主车辆37,特别是训练它的自动驾驶算法,尤其出于安全方面的考虑,应该考虑例如其他车辆的雷达传感器、交通管理系统的雷达等干扰并因此也仿真这些干扰。可见,本发明的训练系统有利地允许在实验室中根据现实情况训练自主车辆,尤其是它们的自动驾驶算法。因此,借助本发明的训练系统,能够有利地避免在现场、特别是在街道上昂贵又危险的测试。图4示出了根据本发明的示例性实施方式的流程图以说明雷达目标仿真方法40。在第一步骤s400中,存储关于对应的被测设备的至少一种雷达场景。在第二步骤s401中,提供所述至少一种雷达场景以用于仿真,而仿真通过后续步骤s402到s404实现。在步骤s402中,接收来自被测设备的第一数量的雷达信号。然后,在第四步骤s403中,根据步骤s401已经提供的至少一种雷达场景处理第一数量的雷达信号,进而产生处理后的第二数量的雷达信号。在步骤s404中,将处理后的第二数量的雷达信号发送给被测设备。尽管上文介绍了本发明的不同实施方式,应当理解的是,这些实施方式仅以示例的方式呈现,而不是限制。根据本文的公开内容能够对所公开的实施方式做许多改变而不偏离本发明的精神或范围。因此,本发明的广度和范围不应被任一上述实施方式所限制。相反,本发明的范围应由权利要求和它们的等同物进行限定。尽管针对一个或多个实现示出和描述本发明,本领域的技术人员在阅读和理解本说明书和附图之后可以对其进行等同替换和修改。此外,虽然已经针对多个实现方式中的仅仅一个实现方式公开了本发明的特定的特征,但只要任意指定的或特别的应用需要并对其有利,这样的技术特征可以与其它实现方式的一个或多个其它技术特征相结合。当前第1页12当前第1页12
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