雷达真实环境模拟的测试方法、装置和系统与流程

本发明涉及通信的，尤其是涉及一种雷达真实环境模拟的测试方法、装置和系统。

背景技术：

1、雷达能够检测外部目标及环境信息，能够通过算法完成对环境的探测。在汽车自动驾驶及安全防护的应用方面，毫米波雷达起了重大的作用。

2、如图1所示，毫米波雷达产生一个调频连续波(frequency modulated continuouswave，简称fmcw)信号，然后将该调频连续波信号通过雷达的发射天线发射出去，环境的目标(即图1中的汽车)会将该调频连续波信号反射回雷达，由雷达的接收天线接收，进而通过将发射的调频连续波信号与接收的调频连续波信号混频后得到中频信号，再对中频信号进行算法处理，完成对环境目标的检测。由于频率的变化，中频信号的频率代表着距离大小，距离的变化代表着速度，反射回来的调频连续波信号的功率反应了目标的雷达散射截面积(radar cross section，简称rcs)。而针对雷达的角度测量，其一般采用多天线，如图2所示，通过反射回来的调频连续波信号的相位关系，通过算法计算目标的角度。

3、在实际的雷达产品中，为验证雷达的真实性能，一种测试方法是将雷达安装在汽车上，并且通过实际驾驶的形式，在室外进行数据采集及测试。一般一款雷达在正式投入使用之前，需要在真实道路上进行长时间的行驶，以验证整个雷达系统能否正确识别目标以及稳定工作；另一种测试方法是在实验室中通过雷达模拟器来实现，即将仿真的目标环境模型或实际采集的目标的信息导入雷达模拟器，通过雷达模拟器模拟多个目标来对雷达进行测试。

4、上述将雷达安装到汽车上进行实时的测试方式中，采集时间长，一般需要跑上万公里甚至更多才能保证雷达系统稳定可靠，另外，每个雷达都需要进行这种测试，对雷达厂家来说，开销很大；而通过雷达模拟器模拟多个目标的测试方式中，需要模拟多个运动目标时，需要不同的目标天线实时运动，上述过程需要测试系统的复杂度高，建造难度大，长时间的运动磨损对机械结构的稳定性以及测试精度都会产生一定的影响。

5、综上，如何高效、简单、准确的实现雷达真实环境的模拟测试成为目前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种雷达真实环境模拟的测试方法、装置和系统，以缓解现有技术无法简单、高效、准确的实现雷达真实环境的模拟测试的技术问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种雷达真实环境模拟的测试方法，包括：

3、获取安装在汽车上的参考雷达在所述汽车行驶过程中对真实环境进行探测得到的中频信号，其中，所述参考雷达为性能已知的合格雷达；

4、获取待测雷达的辐射性能信息和参考雷达的参考辐射性能信息，并根据所述辐射性能信息和所述参考辐射性能信息计算不同角度下所述待测雷达和所述参考雷达的收发增益差值；

5、根据所述中频信号、不同角度下所述待测雷达和所述参考雷达的收发增益差值计算所述待测雷达在所述真实环境中理论上接收的标准信号；

6、将所述标准信号发送至雷达目标环境模拟系统，以使所述雷达目标环境模拟系统中的目标环境模拟器生成包含所述标准信号的测试信号，进而所述待测雷达接收到的为所述雷达目标环境模拟系统发出的测试信号，完成所述待测雷达在所述真实环境中的测试。

7、进一步的，所述辐射性能信息包括：所述待测雷达的发射天线方向图和所述待测雷达的接收天线方向图，所述参考辐射性能信息包括：所述参考雷达的参考发射天线方向图和所述参考雷达的参考接收天线方向图，根据所述辐射性能信息和所述参考辐射性能信息计算不同角度下所述待测雷达和所述参考雷达的收发增益差值，包括：

8、根据所述待测雷达的发射天线方向图和所述待测雷达的接收天线方向图确定不同角度下的所述待测雷达的发射天线的增益和所述待测雷达的接收天线的增益；

9、根据所述参考雷达的参考发射天线方向图和所述参考雷达的参考接收天线方向图确定不同角度下的所述参考雷达的参考发射天线的增益和所述参考雷达的参考接收天线的增益；

10、根据不同角度下的所述待测雷达的发射天线的增益、所述待测雷达的接收天线的增益、不同角度下的所述参考雷达的参考发射天线的增益和所述参考雷达的参考接收天线的增益计算不同角度下所述待测雷达和所述参考雷达的收发增益差值。

11、进一步的，所述辐射性能信息包括：不同角度下的所述待测雷达的收发增益，所述参考辐射性能信息包括：不同角度下的所述参考雷达的参考收发增益，根据所述辐射性能信息和所述参考辐射性能信息计算不同角度下所述待测雷达和所述参考雷达的收发增益差值，包括：

12、根据不同角度下的所述待测雷达的收发增益和不同角度下的所述参考雷达的参考收发增益计算不同角度下所述待测雷达和所述参考雷达的收发增益差值。

13、进一步的，根据所述中频信号、不同角度下所述待测雷达和所述参考雷达的收发增益差值计算所述待测雷达在所述真实环境中理论上接收的标准信号，包括：

14、对所述中频信号进行离散傅里叶变换，得到所述真实环境的目标参数，其中，所述目标参数包括：所述真实环境中目标的个数、各目标与所述参考雷达之间的距离、各目标与所述参考雷达之间的相对速度和各目标与所述参考雷达之间的角度；

15、根据所述各目标与所述参考雷达之间的角度、不同角度下所述待测雷达和所述参考雷达的收发增益差值，计算各目标与所述参考雷达之间的角度对应的收发增益差值；

16、采用各目标与所述参考雷达之间的角度对应的收发增益差值，对二维离散傅里叶变换后的数据中各目标的能量进行校准，得到校准后的二维离散傅里叶变换后的数据；

17、对所述校准后的二维离散傅里叶变换后的数据进行离散傅里叶逆变换，得到所述待测雷达在所述真实环境中理论上接收的标准信号。

18、进一步的，所述雷达目标环境模拟系统包括：依次连接的接收测试天线、所述目标环境模拟器、逆矩阵调节器和发射测试天线；

19、所述接收测试天线，用于接收所述待测雷达发射的信号；

20、所述目标环境模拟器，用于根据所述信号和所述标准信号生成所述测试信号；

21、所述逆矩阵调节器，用于根据测试环境中的空间传输矩阵的逆矩阵对所述测试信号进行变换，得到变换后的测试信号；

22、所述发射测试天线，用于发射所述变换后的测试信号，以使所述待测雷达接收的信号为所述测试信号，进而完成所述待测雷达在所述真实环境中的测试。

23、进一步的，所述接收测试天线的数量与所述待测雷达的发射天线的数量相同，且所述发射测试天线的数量与所述待测雷达的接收天线的数量相同。

24、进一步的，所述雷达目标环境模拟系统还包括：混频器和低通滤波器；

25、每个所述接收测试天线通过一个所述混频器和一个所述低通滤波器与所述目标环境模拟器连接；

26、每个所述发射测试天线通过一个所述混频器与所述逆矩阵调节器连接。

27、进一步的，所述雷达目标环境模拟系统还包括：时钟源；

28、所述时钟源与每个所述混频器连接，用于为各个所述混频器提供本振时钟。

29、第二方面，本发明实施例还提供了一种雷达真实环境模拟的测试装置，包括：

30、获取单元，用于获取安装在汽车上的参考雷达在所述汽车行驶过程中对真实环境进行探测得到的中频信号，其中，所述参考雷达为性能已知的合格雷达；

31、获取和计算单元，用于获取待测雷达的辐射性能信息和参考雷达的参考辐射性能信息，并根据所述辐射性能信息和所述参考辐射性能信息计算不同角度下所述待测雷达和所述参考雷达的收发增益差值；

32、计算单元，用于根据所述中频信号、不同角度下所述待测雷达和所述参考雷达的收发增益差值计算所述待测雷达在所述真实环境中理论上接收的标准信号；

33、发送单元，用于将所述标准信号发送至雷达目标环境模拟系统，以使所述雷达目标环境模拟系统中的目标环境模拟器生成包含所述标准信号的测试信号，进而所述待测雷达接收到的为所述雷达目标环境模拟系统发出的测试信号，完成所述待测雷达在所述真实环境中的测试。

34、第三方面，本发明实施例还提供了一种雷达真实环境模拟的测试系统，包括上述第二方面所述的雷达真实环境模拟的测试装置，还包括：雷达目标环境模拟系统

35、进一步的，还包括：参考雷达和待测雷达。

36、在本发明实施例中，提供了一种雷达真实环境模拟的测试方法，包括：获取安装在汽车上的参考雷达在汽车行驶过程中对真实环境进行探测得到的中频信号，其中，参考雷达为性能已知的合格雷达；获取待测雷达的辐射性能信息和参考雷达的参考辐射性能信息，并根据辐射性能信息和参考辐射性能信息计算不同角度下待测雷达和参考雷达的收发增益差值；根据中频信号、不同角度下待测雷达和参考雷达的收发增益差值计算待测雷达在真实环境中理论上接收的标准信号；将标准信号发送至雷达目标环境模拟系统，以使雷达目标环境模拟系统中的目标环境模拟器生成包含标准信号的测试信号，进而待测雷达接收到的为雷达目标环境模拟系统发出的测试信号，完成待测雷达在真实环境中的测试。通过上述描述可知，本发明的雷达真实环境模拟的测试方法中，通过参考雷达探测的真实环境的中频信号、不同角度下待测雷达和参考雷达的收发增益差值还原了待测雷达在真实环境中进行探测时理论上接收的标准信号，进而将该标准信号发送至雷达目标环境模拟系统，以使雷达目标环境模拟系统生成包含该标准信号的测试信号，进而待测雷达接收到的为雷达目标环境模拟系统发出的测试信号，从而完成待测雷达在真实环境中的测试，而无需待测雷达真实地在真实环境中依靠汽车的行驶进行真实的探测，测试过程更加高效，并且测试过程简单，测试精度高，缓解了现有技术无法简单、高效、准确的实现雷达真实环境的模拟测试的技术问题。