本發(fā)明涉及雷達(dá)系統(tǒng)以及用于生成虛擬環(huán)境的方法和系統(tǒng)，該虛擬環(huán)境包括旨在用于評(píng)估機(jī)動(dòng)車安全雷達(dá)系統(tǒng)的虛擬目標(biāo)。

背景技術(shù)：

為了評(píng)估雷達(dá)系統(tǒng)在許多應(yīng)用中的功能，需要在與真實(shí)環(huán)境相似的可再現(xiàn)、受控且已知的狀況下對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。雷達(dá)目標(biāo)的模擬使得可以在封閉空間例如電磁室中或者在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中測(cè)試實(shí)際的雷達(dá)系統(tǒng)。

對(duì)這樣的基于雷達(dá)的安全系統(tǒng)的性能進(jìn)行驗(yàn)證是非常需要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供避免了上述問(wèn)題的用于測(cè)試與評(píng)估機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)系統(tǒng)對(duì)于特定機(jī)動(dòng)車安全場(chǎng)景的響應(yīng)的方法和系統(tǒng)。特別地，本發(fā)明的目的是改進(jìn)用于測(cè)試與評(píng)估機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)系統(tǒng)對(duì)于特定機(jī)動(dòng)車安全場(chǎng)景的響應(yīng)的已知方法。該目的通過(guò)權(quán)利要求1的方法和權(quán)利要求22的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

考慮到對(duì)于上述每種雷達(dá)中的每一個(gè)可能在真實(shí)世界中出現(xiàn)的許多可能的場(chǎng)景，為了更加有把握地保證安全系統(tǒng)的性能，場(chǎng)景和目標(biāo)的再創(chuàng)建至關(guān)重要。本發(fā)明的一個(gè)目的是引入在機(jī)動(dòng)車領(lǐng)域中可能發(fā)生的各種場(chǎng)景中生成調(diào)頻連續(xù)波(fmcw)雷達(dá)目標(biāo)特征信號(hào)的方法。目的是能夠驗(yàn)證使用真實(shí)硬件在環(huán)(hil)/車輛在環(huán)(vil)機(jī)構(gòu)對(duì)用于高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)(adas)或在傳感器或功能級(jí)別的自動(dòng)駕駛的機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)系統(tǒng)。

本發(fā)明涉及可以模擬各種場(chǎng)景和目標(biāo)的硬件在環(huán)機(jī)構(gòu)或車輛在環(huán)機(jī)構(gòu)。目標(biāo)生成采用兩種方法進(jìn)行：“分析”和“記錄與播放”，這些方法共同允許在各種場(chǎng)景中再現(xiàn)大數(shù)目的雷達(dá)目標(biāo)。

硬件在環(huán)是一個(gè)機(jī)構(gòu)，其中，使用一個(gè)系統(tǒng)來(lái)控制被測(cè)設(shè)備(dut)輸入輸出。該系統(tǒng)生成用于dut的預(yù)期反射雷達(dá)信號(hào)，其在本發(fā)明中是基于雷達(dá)的機(jī)動(dòng)車主動(dòng)安全系統(tǒng)。dut的響應(yīng)或反應(yīng)由測(cè)試系統(tǒng)分析。基于反射的雷達(dá)特征信號(hào)以及雷達(dá)系統(tǒng)如何反應(yīng)和dut的感知情況，對(duì)系統(tǒng)的性能進(jìn)行評(píng)估，并且報(bào)告返回給gui。dut的性能不僅根據(jù)系統(tǒng)中的雷達(dá)，并且根據(jù)機(jī)動(dòng)車中的整個(gè)決策系統(tǒng)，包括輔助電子設(shè)備。

本發(fā)明涉及一種用于測(cè)試與評(píng)估機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)系統(tǒng)對(duì)于特定機(jī)動(dòng)車安全場(chǎng)景的響應(yīng)的方法，其中，該方法包括：

在硬件在環(huán)機(jī)構(gòu)中布置至少一個(gè)機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)；

生成對(duì)應(yīng)于特定場(chǎng)景中的至少一個(gè)目標(biāo)的模擬反射雷達(dá)特征信號(hào)；

通過(guò)至少一個(gè)機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)接收模擬特征信號(hào)；

通過(guò)將來(lái)自機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的輸出與基于模擬目標(biāo)特征信號(hào)的預(yù)期輸出進(jìn)行比較來(lái)評(píng)估機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的響應(yīng)；以及

顯示速度誤差、距離誤差、至少一個(gè)目標(biāo)的錯(cuò)誤檢測(cè)和虛假警報(bào)中的一個(gè)或更多個(gè)；

其中，所生成的對(duì)應(yīng)于特定場(chǎng)景中的至少一個(gè)目標(biāo)的模擬反射雷達(dá)特征信號(hào)是根據(jù)以下中的一個(gè)或更多個(gè)生成的：

來(lái)自特定場(chǎng)景中的至少一個(gè)目標(biāo)的預(yù)先記錄的真實(shí)反射雷達(dá)特征信號(hào)；以及

來(lái)自特定場(chǎng)景中的至少一個(gè)目標(biāo)的雷達(dá)目標(biāo)特征信號(hào)的解析表示。

通常，目標(biāo)模擬意味著生成類似于將會(huì)從實(shí)際目標(biāo)返回的信號(hào)的電磁反射信號(hào)。生成這樣的信號(hào)的一種方法是將期望在真實(shí)目標(biāo)返回中看到的信息應(yīng)用于特征信號(hào)。該信息包括多普勒頻移、雷達(dá)橫截面(rcs)、延遲、多路徑效應(yīng)、天線波束圖案、目標(biāo)位置、關(guān)于環(huán)境的信息、雜波等。此外，為了生成足夠多的目標(biāo)，需要考慮幾種場(chǎng)景和不同的可能性。在本發(fā)明中，在一種方法中，記錄真實(shí)返回信號(hào)以在虛擬目標(biāo)的生成中部署。使用該方法，增加參數(shù)的復(fù)雜度和復(fù)雜的計(jì)算將被顯著地減少，并且實(shí)際上任何目標(biāo)或雜波都可以以最真實(shí)性再現(xiàn)。

本發(fā)明意味著根據(jù)機(jī)動(dòng)車安全應(yīng)用中的雷達(dá)可能遇到的不同場(chǎng)景來(lái)再創(chuàng)建各種雷達(dá)目標(biāo)。目的是具有硬件在環(huán)(hil)機(jī)構(gòu)，其中，虛擬地生成不同的可能的雷達(dá)目標(biāo)，以便評(píng)估和保證在車輛中不同雷達(dá)的功能。這在本發(fā)明中通過(guò)兩種方法進(jìn)行。在第一方法中，虛擬目標(biāo)是基于分析函數(shù)進(jìn)行模擬的，其中考慮到期望目標(biāo)的參數(shù)和假設(shè)。第二方法是根據(jù)記錄任何場(chǎng)景中的真實(shí)目標(biāo)并且將其用于被測(cè)雷達(dá)。這為生成雷達(dá)目標(biāo)提供了高度的靈活性，并且結(jié)果將是可信的。

特定場(chǎng)景可以包括以下中的一個(gè)或更多個(gè)：

至少一個(gè)目標(biāo)，包括行人、騎自行車的人、汽車、卡車、動(dòng)物、摩托車、工程車輛、道路標(biāo)志、道路障礙物；

雜波；

環(huán)境場(chǎng)景狀況；以及

交通場(chǎng)景狀況。

環(huán)境場(chǎng)景狀況是指天氣、能見度、溫度、濕度以及可能影響雷達(dá)系統(tǒng)的信噪比(snr)的其他狀況，這可能包括雜波。交通場(chǎng)景狀況是指至少一個(gè)目標(biāo)所處的交通狀況。交通情況的示例可以是沿直線行進(jìn)的目標(biāo)、執(zhí)行轉(zhuǎn)彎的目標(biāo)、環(huán)島中的目標(biāo)、執(zhí)行機(jī)動(dòng)的目標(biāo)或者停車的目標(biāo)。交通場(chǎng)景狀況也可以是影響在特定機(jī)動(dòng)車安全場(chǎng)景中的目標(biāo)的雷達(dá)特征信號(hào)的地形。在本發(fā)明的一個(gè)示例中，通過(guò)一組反射器點(diǎn)來(lái)表示由(一個(gè)或多個(gè))目標(biāo)、周圍環(huán)境以及其他影響因素例如天氣狀況組成的不同場(chǎng)景。這些點(diǎn)是針對(duì)場(chǎng)景中每個(gè)擴(kuò)展對(duì)象使用射線跟蹤方法獲得的。擴(kuò)展對(duì)象是具有彼此間隔有特定距離的多個(gè)反射器點(diǎn)(點(diǎn)目標(biāo))的對(duì)象。例如，車輛通常被認(rèn)為是擴(kuò)展對(duì)象。在下一步中，通過(guò)考慮待測(cè)車輛(vut)的位置及其雷達(dá)波束以識(shí)別并標(biāo)記相關(guān)反射器點(diǎn)，來(lái)斟酌場(chǎng)景部件的運(yùn)動(dòng)模型。對(duì)于這些中的每一個(gè)，類似于單點(diǎn)問(wèn)題，計(jì)算vut上的雷達(dá)的發(fā)射信號(hào)的相位和幅度的變化。這形成了vut的信號(hào)生成的基礎(chǔ)。然后，將信號(hào)發(fā)送到rf前端。

將進(jìn)一步描述與目標(biāo)場(chǎng)景生成相關(guān)的其他方面例如雷達(dá)規(guī)格、角度信息、目標(biāo)模擬器與vut之間的同步、分析目標(biāo)與來(lái)自記錄與播放機(jī)構(gòu)的結(jié)果的組合。

可以通過(guò)圖形用戶界面來(lái)選擇虛擬目標(biāo)和虛擬場(chǎng)景。使用圖形用戶界面使得選擇過(guò)程對(duì)于該方法的用戶而言更容易，因?yàn)閳D形用戶界面可以可視化場(chǎng)景，并且允許更直觀地調(diào)整場(chǎng)景目標(biāo)、場(chǎng)景狀況以及其他參數(shù)。

可以由處理單元通過(guò)訪問(wèn)預(yù)先記錄的真實(shí)反射雷達(dá)特征信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)生成來(lái)自特定場(chǎng)景中的目標(biāo)的預(yù)先記錄的真實(shí)反射雷達(dá)特征信號(hào)。

可以通過(guò)用雷達(dá)記錄器系統(tǒng)記錄真實(shí)反射雷達(dá)信號(hào)來(lái)創(chuàng)建預(yù)先記錄的真實(shí)反射雷達(dá)特征信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)，其中，雷達(dá)記錄器系統(tǒng)記錄目標(biāo)數(shù)據(jù)、雜波數(shù)據(jù)以及環(huán)境場(chǎng)景狀況和交通場(chǎng)景狀況，并且將每個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在相應(yīng)的目標(biāo)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)、雜波數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)以及場(chǎng)景狀況數(shù)據(jù)庫(kù)中。

解析表示可以基于特定場(chǎng)景中的目標(biāo)的目標(biāo)參數(shù)以及特定場(chǎng)景的場(chǎng)景參數(shù)。

解析表示的目標(biāo)參數(shù)可以是以下中的一個(gè)或更多個(gè)：

目標(biāo)類型，包括行人、騎自行車者、汽車、卡車、動(dòng)物、摩托車、工程車輛、道路標(biāo)志、道路障礙物；

目標(biāo)速度、距離、角度或運(yùn)動(dòng)軌跡；以及

目標(biāo)雷達(dá)橫截面(rcs)，包括雷達(dá)波束部分覆蓋目標(biāo)的情況以及rcs隨時(shí)間的變化。

解析表示的場(chǎng)景參數(shù)可以是以下中的一個(gè)或更多個(gè)：

環(huán)境場(chǎng)景狀況；以及

交通場(chǎng)景狀況。

虛擬環(huán)境場(chǎng)景狀況可以是以下一個(gè)或更多個(gè)：

地理地圖；

虛擬環(huán)境中的靜態(tài)對(duì)象；以及

天氣狀況。

該方法還可以包括：

為特定虛擬場(chǎng)景中的所有物理元素提供3-d圖形模型和用于反射雷達(dá)射線的點(diǎn)云。使用物理元素的3-d圖形模型允許計(jì)算可以通過(guò)其計(jì)算反射雷達(dá)射線的點(diǎn)源。它們還允許場(chǎng)景的視覺(jué)表示。

可以通過(guò)聚合點(diǎn)云中的點(diǎn)目標(biāo)的雷達(dá)特征信號(hào)來(lái)創(chuàng)建擴(kuò)展對(duì)象特征信號(hào)。3-d模型的所有點(diǎn)源形成該對(duì)象的點(diǎn)云。點(diǎn)云表示每個(gè)3-d模型的主反射器點(diǎn)。制作3-d模型并計(jì)算3-d模型的從每個(gè)角度的反射器(點(diǎn)云)的過(guò)程可以離線完成以創(chuàng)建庫(kù)。該離線計(jì)算對(duì)于能夠?qū)崟r(shí)創(chuàng)建模擬反射雷達(dá)特征信號(hào)或信號(hào)非常重要。為了從目標(biāo)創(chuàng)建雷達(dá)特征信號(hào)，可以訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)上述，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)接收對(duì)象的角度和類型作為輸入并且產(chǎn)生與之對(duì)應(yīng)的信號(hào)?？梢园凑諏?duì)象來(lái)存儲(chǔ)更小和更低復(fù)雜度的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，而不是從每個(gè)角度均需要所有對(duì)象特征信號(hào)的大型庫(kù)。

該方法還可以包括：

基于被測(cè)車輛的決策輸入來(lái)連續(xù)地更新虛擬場(chǎng)景參數(shù)。經(jīng)歷來(lái)自車輛的雷達(dá)系統(tǒng)的反饋的車輛可能會(huì)采取行動(dòng)并且調(diào)整其行為例如它可能自動(dòng)中斷，如果對(duì)象進(jìn)入其檢測(cè)區(qū)域的話。該輸入被饋送到該方法中，從而更新場(chǎng)景參數(shù)。

該方法還可以包括：

針對(duì)沿任意軌跡移動(dòng)的目標(biāo)生成包括瞬時(shí)幅度和瞬時(shí)相位的模擬反射雷達(dá)特征信號(hào)。

該方法還可以包括：

識(shí)別引起二次反射的反射點(diǎn)和路徑。二次反射與一次反射相比具有較低的功率水平，并且由于在非視線路徑上行進(jìn)而代表較長(zhǎng)距離中的假目標(biāo)。

可以基于目標(biāo)參數(shù)的規(guī)格、場(chǎng)景列表以及場(chǎng)景狀況來(lái)隨機(jī)地選擇模擬反射雷達(dá)特征信號(hào)。

模擬反射雷達(dá)特征信號(hào)可以是全連續(xù)波。

根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中該方法包括：

基于雷達(dá)參數(shù)的變化適應(yīng)性來(lái)調(diào)整模擬反射雷達(dá)特征信號(hào)。在測(cè)試期間，被測(cè)雷達(dá)的各種參數(shù)可能會(huì)改變。監(jiān)測(cè)這些變化并且將其饋送到該方法，以便連續(xù)地適配該方法到新的雷達(dá)參數(shù)。

該方法還可以包括：

生成反映虛擬目標(biāo)的角位置的模擬反射雷達(dá)特征信號(hào)。目標(biāo)可以位于不同的位置處，并且確定相對(duì)于vut的角位置是重要的。該方法允許對(duì)虛擬目標(biāo)的角位置進(jìn)行模擬。

該方法還可以包括：

生成對(duì)應(yīng)于單個(gè)轉(zhuǎn)向波束雷達(dá)的至少一個(gè)虛擬目標(biāo)的模擬反射雷達(dá)特征信號(hào)。使用一個(gè)波束來(lái)處理波束轉(zhuǎn)向角度信息的好處是，不需要以雷達(dá)轉(zhuǎn)向波束的速度來(lái)使波束轉(zhuǎn)向。這降低了rf前端的成本和要求。它也降低了角度信息的錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)。

該方法還可以包括：

生成雷達(dá)反射主要存在于被測(cè)雷達(dá)的旁瓣中的場(chǎng)景。

該方法還可以包括：

將來(lái)自預(yù)先記錄的真實(shí)反射雷達(dá)特征信號(hào)的虛擬特征信號(hào)和來(lái)自雷達(dá)目標(biāo)特征信號(hào)的解析表示的虛擬特征信號(hào)兩者進(jìn)行結(jié)合。通過(guò)將來(lái)自預(yù)先記錄的真實(shí)反射雷達(dá)特征信號(hào)的虛擬特征信號(hào)和來(lái)自雷達(dá)目標(biāo)特征信號(hào)的解析表示的虛擬特征信號(hào)兩者相結(jié)合，可以生成更多的場(chǎng)景。

本發(fā)明還涉及一種用于測(cè)試與評(píng)估機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)系統(tǒng)對(duì)于特定機(jī)動(dòng)車安全場(chǎng)景的響應(yīng)的系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)包括：

在硬件在環(huán)機(jī)構(gòu)中的至少一個(gè)機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)；

連接到至少一個(gè)機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)的電子計(jì)算機(jī)單元；

評(píng)估模塊(用于評(píng)估基于雷達(dá)的安全系統(tǒng)的性能)；

圖形用戶界面；

雷達(dá)前端，被布置成生成與特定場(chǎng)景中的至少一個(gè)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的模擬反射雷達(dá)特征信號(hào)，

其中，所生成的對(duì)應(yīng)于特定場(chǎng)景中的至少一個(gè)目標(biāo)的模擬反射雷達(dá)特征信號(hào)是根據(jù)以下中的一個(gè)或更多個(gè)生成的：

來(lái)自特定場(chǎng)景中的至少一個(gè)目標(biāo)的預(yù)先記錄的真實(shí)反射雷達(dá)特征信號(hào)；以及

來(lái)自特定場(chǎng)景中的至少一個(gè)目標(biāo)的雷達(dá)目標(biāo)特征信號(hào)的解析表示。

雷達(dá)前端可以包括：被布置成接收來(lái)自vut上的被測(cè)雷達(dá)的信號(hào)的第一接收器天線；放大器；被布置成添加目標(biāo)場(chǎng)景雷達(dá)特征信號(hào)的混合器；以及被布置成發(fā)射用于vut的模擬反射雷達(dá)信號(hào)的發(fā)射天線。

雷達(dá)前端還可以包括同步子系統(tǒng)，該同步子系統(tǒng)包括第二接收器天線，該第二接收器天線被布置成接收來(lái)自vut的雷達(dá)信號(hào)以檢測(cè)雷達(dá)參數(shù)的變化。子系統(tǒng)允許系統(tǒng)連續(xù)更新，以便在測(cè)試期間針對(duì)雷達(dá)參數(shù)變化適配方法，并且當(dāng)系統(tǒng)改變其行為或者使用角度信息時(shí)使用該子系統(tǒng)。

該系統(tǒng)還可以包括雷達(dá)前端，該雷達(dá)前端被布置成針對(duì)單個(gè)轉(zhuǎn)向波束雷達(dá)和/或單脈沖雷達(dá)來(lái)模擬虛擬目標(biāo)的角度信息。

可以被布置成針對(duì)單個(gè)轉(zhuǎn)向波束雷達(dá)來(lái)模擬虛擬目標(biāo)的角度信息的雷達(dá)前端是包括同步子系統(tǒng)的雷達(dá)前端。

雷達(dá)前端可以被布置成針對(duì)單脈沖雷達(dá)來(lái)模擬虛擬目標(biāo)的角度信息，該單脈沖雷達(dá)包括目標(biāo)場(chǎng)景生成器(tsg)，該目標(biāo)場(chǎng)景生成器(tsg)包括接收天線、第一tsg發(fā)射器天線以及第二tsg發(fā)射器天線。

特定場(chǎng)景可以包括以下中的一個(gè)或更多個(gè)：

至少一個(gè)目標(biāo)；

雜波；

環(huán)境場(chǎng)景狀況；以及

交通場(chǎng)景狀況。

在該系統(tǒng)中，可以由處理單元通過(guò)訪問(wèn)預(yù)先記錄的真實(shí)反射雷達(dá)特征信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)生成來(lái)自特定場(chǎng)景中的目標(biāo)的預(yù)先記錄的真實(shí)反射雷達(dá)特征信號(hào)。

在該系統(tǒng)中，可以通過(guò)用雷達(dá)記錄器系統(tǒng)記錄真實(shí)反射雷達(dá)信號(hào)來(lái)創(chuàng)建預(yù)先記錄的真實(shí)反射雷達(dá)特征信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)，其中，雷達(dá)記錄器系統(tǒng)記錄目標(biāo)數(shù)據(jù)、雜波數(shù)據(jù)以及環(huán)境場(chǎng)景狀況和交通場(chǎng)景狀況，并且將每個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在相應(yīng)目標(biāo)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)、雜波數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)以及場(chǎng)景狀況數(shù)據(jù)庫(kù)中。

在該系統(tǒng)中，解析表示可以基于特定場(chǎng)景的場(chǎng)景參數(shù)和特定場(chǎng)景中的目標(biāo)的目標(biāo)參數(shù)。

在該系統(tǒng)中，解析表示的目標(biāo)參數(shù)可以是以下中的一個(gè)或更多個(gè)：

目標(biāo)類型，包括行人、騎自行車者、汽車、卡車、動(dòng)物、摩托車、工程車輛、道路標(biāo)志、道路障礙物；

目標(biāo)速度、距離、角度或者運(yùn)動(dòng)軌跡；以及

目標(biāo)雷達(dá)橫截面(rcs)，包括雷達(dá)波束部分覆蓋目標(biāo)的情況以及rcs隨時(shí)間的變化。

在該系統(tǒng)中，解析表示的場(chǎng)景參數(shù)可以是以下中的一個(gè)或更多個(gè)：

環(huán)境場(chǎng)景狀況；以及

交通場(chǎng)景狀況。

在該系統(tǒng)中，可以基于目標(biāo)參數(shù)的規(guī)格、場(chǎng)景列表以及場(chǎng)景狀況來(lái)隨機(jī)地選擇模擬反射雷達(dá)特征信號(hào)。

在該系統(tǒng)中，模擬反射雷達(dá)信號(hào)可以是全連續(xù)波。

該系統(tǒng)可以被布置成將來(lái)自預(yù)先記錄的真實(shí)反射雷達(dá)特征信號(hào)的虛擬特征信號(hào)和來(lái)自雷達(dá)目標(biāo)特征信號(hào)的解析表示的虛擬特征信號(hào)兩者進(jìn)行結(jié)合。

附圖說(shuō)明

圖1示出了包括機(jī)動(dòng)車安全應(yīng)用中使用的不同雷達(dá)的車輛。

圖2是硬件在環(huán)(hil)機(jī)構(gòu)的示意性硬件框圖。

圖3示意性地示出了目標(biāo)特征信號(hào)生成和hil過(guò)程的流程圖。

圖4示意性地示出了根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的使用分析目標(biāo)生成的用于目標(biāo)特征信號(hào)生成的更詳細(xì)的過(guò)程的流程圖。

圖5示出了包括同步子系統(tǒng)的目標(biāo)場(chǎng)景生成器的雷達(dá)前端。

圖6示出了用于固定目標(biāo)的fmcw雷達(dá)的掃描。

圖7示出了用于移動(dòng)目標(biāo)的fmcw雷達(dá)的掃描。

圖8示出了對(duì)于沿線性路徑移動(dòng)的目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)模型的示例。

圖9示出了對(duì)于沿任意路徑移動(dòng)的目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)模型的示例。

圖10a-圖10c示出了針對(duì)分析目標(biāo)生成而考慮的目標(biāo)場(chǎng)景。

圖11a-圖11b示出了目標(biāo)的路徑及其相對(duì)于雷達(dá)的位移。

圖12a和圖12b示出了用于單個(gè)轉(zhuǎn)向波束雷達(dá)的目標(biāo)場(chǎng)景生成。

圖13示出了用于針對(duì)單脈沖雷達(dá)模擬角度信息的天線布置。

具體實(shí)施方式

圖1提供了機(jī)動(dòng)車安全應(yīng)用中的雷達(dá)系統(tǒng)的視圖。圖1示出包括了布置在硬件在環(huán)機(jī)構(gòu)中的機(jī)動(dòng)車安全應(yīng)用中使用的不同雷達(dá)的車輛。車輛包括位于車輛前部中的兩個(gè)雷達(dá)，其中，具有窄波束的第一雷達(dá)1例如用于在使用自適應(yīng)巡航控制(acc)功能的情況下檢測(cè)以高速移動(dòng)的其他道路用戶，具有較寬波束的第二雷達(dá)2被布置成檢測(cè)例如出現(xiàn)在車輛前方的行人或騎自行車者以避免碰撞。如果交叉的在車輛后方區(qū)域中移動(dòng)，則車輛后部的后雷達(dá)傳感器3會(huì)發(fā)出警報(bào)。門鏡雷達(dá)4被布置成檢測(cè)車輛盲點(diǎn)中的目標(biāo)。雷達(dá)以及電子控制單元(ecu)連接到目標(biāo)模擬器100。對(duì)象1a、3a和4a對(duì)應(yīng)于要由雷達(dá)1、3和4中的每一個(gè)檢測(cè)的虛擬目標(biāo)。來(lái)自每個(gè)雷達(dá)的反饋以及來(lái)自ecu的任何其他反饋被饋送回到目標(biāo)模擬器。更詳細(xì)的描述如下。

硬件機(jī)構(gòu)的詳細(xì)描述如圖2所示。在目標(biāo)生成的第一方法即記錄與播放方法或預(yù)先記錄方法中，雷達(dá)記錄器系統(tǒng)5捕捉真實(shí)目標(biāo)場(chǎng)景6。對(duì)真實(shí)目標(biāo)場(chǎng)景的測(cè)量形成真實(shí)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)7、真實(shí)雜波數(shù)據(jù)庫(kù)8以及用于真實(shí)場(chǎng)景狀況的數(shù)據(jù)庫(kù)9。然后，數(shù)據(jù)庫(kù)7、8、9被處理單元10使用，用于生成相關(guān)的虛擬信號(hào)即虛擬目標(biāo)特征信號(hào)。

在第二方法即解析表示方法中，根據(jù)來(lái)自圖形用戶界面(gui)11的用戶命令來(lái)選擇用于虛擬目標(biāo)生成12的場(chǎng)景。虛擬目標(biāo)場(chǎng)景被應(yīng)用于分析虛擬目標(biāo)生成單元13，在分析虛擬目標(biāo)生成單元13中，理論上計(jì)算期望的虛擬目標(biāo)的特征信號(hào)，然后，在信號(hào)生成單元14中生成所述期望的虛擬目標(biāo)的特征信號(hào)。來(lái)自處理單元的模擬信號(hào)在數(shù)模轉(zhuǎn)換器15中被轉(zhuǎn)換為數(shù)字。可能需要調(diào)整特征信號(hào)的幅度和范圍，以使其適合由rf前端16發(fā)射。信號(hào)放大和調(diào)節(jié)電路17滿足該需求。

被測(cè)車輛19由雷達(dá)系統(tǒng)18和電子計(jì)算機(jī)單元(ecu)20組成，其中，雷達(dá)系統(tǒng)18接收所生成的與虛擬目標(biāo)對(duì)應(yīng)的模擬反射雷達(dá)特征信號(hào)，電子計(jì)算機(jī)單元(ecu)20執(zhí)行數(shù)據(jù)處理并且將結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)給評(píng)估模塊21。評(píng)估模塊21測(cè)量基于雷達(dá)的安全系統(tǒng)的性能，并且在gui11上顯示結(jié)果。作為第一估計(jì)，被測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)被期望完美地執(zhí)行。經(jīng)驗(yàn)表明，在現(xiàn)實(shí)中并非如此。通過(guò)生成受控的虛擬環(huán)境，通過(guò)了解雷達(dá)系統(tǒng)的預(yù)期輸出以及通過(guò)觀測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)或dut的反應(yīng)，可以測(cè)量整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)際性能。

在機(jī)動(dòng)車安全領(lǐng)域，對(duì)于根據(jù)預(yù)先記錄的真實(shí)場(chǎng)景和分析虛擬場(chǎng)景兩者生成的模擬反射雷達(dá)特征信號(hào)，以下參數(shù)被認(rèn)為是重要的：

目標(biāo)類型，其包括行人、騎自行車者、機(jī)動(dòng)車、卡車以及其他道路使用者；

環(huán)境場(chǎng)景狀況；

交通場(chǎng)景狀況；

目標(biāo)速度、距離、角度或運(yùn)動(dòng)軌跡；

影響雷達(dá)系統(tǒng)的信噪比(snr)的不同的天氣狀況；以及

目標(biāo)的雷達(dá)橫截面(rcs)，包括雷達(dá)波束部分覆蓋目標(biāo)的情況以及rcs隨時(shí)間的變化。

圖3示意性地示出了目標(biāo)特征信號(hào)生成和hil過(guò)程的流程圖。

在第一方框22中，用戶將通過(guò)指定虛擬目標(biāo)的參數(shù)、虛擬環(huán)境場(chǎng)景的狀況以及虛擬交通場(chǎng)景的狀況來(lái)選擇測(cè)試場(chǎng)景的大體框架。在第二方框23中，系統(tǒng)基于選定的參數(shù)和狀況來(lái)隨機(jī)地生成要模擬的場(chǎng)景的細(xì)節(jié)。在方框24a或24b中，系統(tǒng)從記錄的真實(shí)場(chǎng)景(方框24a)的數(shù)據(jù)庫(kù)24c或者從分析場(chǎng)景(方框24b)中獲取的真實(shí)場(chǎng)景中選擇虛擬場(chǎng)景中的一個(gè)或更多個(gè)虛擬目標(biāo)。在方框25中，生成與特定虛擬場(chǎng)景中的至少一個(gè)虛擬目標(biāo)對(duì)應(yīng)的模擬反射雷達(dá)特征信號(hào)，并且將該模擬反射雷達(dá)特征信號(hào)應(yīng)用于被測(cè)車輛。在方框26中，被測(cè)車輛中的雷達(dá)系統(tǒng)接收模擬的反射雷達(dá)特征信號(hào)。在方框27中，通過(guò)將雷達(dá)系統(tǒng)輸出與虛擬目標(biāo)特征信號(hào)進(jìn)行比較來(lái)評(píng)估基于車輛雷達(dá)的系統(tǒng)反應(yīng)的結(jié)果。在方框28中，向用戶呈現(xiàn)性能。性能可以例如是速度/距離誤差、檢測(cè)或未檢測(cè)以及假警報(bào)。

圖4示意性地示出了根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的使用分析目標(biāo)生成的目標(biāo)特征信號(hào)生成的更詳細(xì)的過(guò)程的示例。

該過(guò)程包括以下步驟：

場(chǎng)景選擇：

首先，需要選擇測(cè)試場(chǎng)景。用戶可以通過(guò)圖形用戶界面(gui)11選擇用于特定測(cè)試情況的場(chǎng)景和目標(biāo)特征的不同元素。場(chǎng)景選擇在方框102中完成。場(chǎng)景選擇使得能夠重復(fù)測(cè)試vut，以便在特定情況下信號(hào)處理算法開發(fā)和性能驗(yàn)證。場(chǎng)景選擇也可以以隨機(jī)方式進(jìn)行。因此，可以在最后一步評(píng)估vut的性能，以確保其在多種現(xiàn)實(shí)世界情況下的有效性和可靠性。

分析庫(kù)：

分析庫(kù)104包括3d圖形模型以及可能出現(xiàn)在方框102中的所選場(chǎng)景中的所有組件的點(diǎn)云。組件包括方框106中的地理圖和交通狀況、方框108中的不同類型的車輛、方框110中的其他道路使用者、方框112中的靜態(tài)物體例如建筑物和樹木以及方框114中的天氣狀況如雨、霧、灰塵等。首先，針對(duì)所有這些元素形成3-d圖形模型。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，針對(duì)每個(gè)擴(kuò)展對(duì)象創(chuàng)建并呈現(xiàn)線框模型。然后，從不同的角度照射所得的3-d模型，并且使用射線跟蹤技術(shù)來(lái)測(cè)量每個(gè)角度的反射量。照射由雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行。射線跟蹤(在模擬中)從雷達(dá)發(fā)射器的位置開始，在從雷達(dá)到目標(biāo)的不同點(diǎn)的射線上繼續(xù)，然后，找到哪些射線將最終返回到雷達(dá)接收器。每個(gè)對(duì)象上的點(diǎn)反射器的位置取決于雷達(dá)面向該對(duì)象的角度，并且被預(yù)先計(jì)算并且存儲(chǔ)在庫(kù)中。以這種方法，可以在每個(gè)組件的3-d模型上識(shí)別并且標(biāo)記該組件的主反射點(diǎn)。這被存儲(chǔ)在分析庫(kù)104中作為擴(kuò)展對(duì)象的點(diǎn)云。

環(huán)境生成：

在步驟116處，來(lái)自塊106、108、110、112和114的組件的圖形模型被組合以表示與方框102中選擇的期望場(chǎng)景相關(guān)的環(huán)境。

場(chǎng)景生成：

在此階段，可以根據(jù)vut的軌跡以及模擬環(huán)境中的其他組件和(一個(gè)或多個(gè))目標(biāo)的(一個(gè)或多個(gè))運(yùn)動(dòng)模式生成場(chǎng)景。這在方框118中進(jìn)行。

場(chǎng)景生成優(yōu)選地是自適應(yīng)實(shí)時(shí)過(guò)程。由于基于雷達(dá)的決策，vut的反應(yīng)受到影響。當(dāng)vut采取行動(dòng)過(guò)程時(shí)例如由于自動(dòng)緊急制動(dòng)(aeb)而進(jìn)行制動(dòng)，雷達(dá)的航向角和其他場(chǎng)景組件的相對(duì)位置將發(fā)生變化。因此，場(chǎng)景生成器需要自身適應(yīng)這種變化來(lái)代表新的狀況。因此，vut的決策借助于決策輸入120應(yīng)用于場(chǎng)景生成方框118以便此更新。也可以通過(guò)將記錄的庫(kù)122與分析庫(kù)104相結(jié)合來(lái)執(zhí)行場(chǎng)景生成。這稍后將更詳細(xì)地解釋。

信號(hào)生成：

在方框124中執(zhí)行信號(hào)生成。被測(cè)雷達(dá)的輸入?yún)?shù)被輸入到信號(hào)生成中作為雷達(dá)參數(shù)輸入126。雷達(dá)信號(hào)是三維世界到一維的投影。這意味著雷達(dá)無(wú)法捕捉環(huán)境中的每一個(gè)細(xì)節(jié)，并且將會(huì)丟失一些信息。由于雷達(dá)遺漏信息的事實(shí)，所以對(duì)于雷達(dá)的目標(biāo)場(chǎng)景生成的復(fù)雜度會(huì)大大降低。由于復(fù)雜度的降低，目標(biāo)場(chǎng)景生成僅需要再創(chuàng)建對(duì)雷達(dá)而言真實(shí)可見的目標(biāo)場(chǎng)景的特征。雷達(dá)捕捉來(lái)自反射回其信號(hào)的元素的信息。因此，在場(chǎng)景生成之后，需要在方框128中識(shí)別來(lái)自目標(biāo)場(chǎng)景的標(biāo)記的反射器點(diǎn)，所述標(biāo)記的反射器點(diǎn)落入被測(cè)雷達(dá)的視場(chǎng)(fov)并且可以接收雷達(dá)信號(hào)并且將其反射回。這通過(guò)直接(或一次)反射或者通過(guò)二次反射或三次反射實(shí)現(xiàn)。稍后將解釋如何處理二次或三次反射，但是目前“反射”是指直接反射或者一次反射。

此外，在場(chǎng)景期間，與vut相關(guān)的各種組件的距離和速度將變化，不僅因?yàn)樗鼈円苿?dòng)，而且還由于vut的重新定位。此外，反射器點(diǎn)的布置可能會(huì)改變，因?yàn)閿U(kuò)展對(duì)象可能會(huì)從不同的角度顯示出不同的反射特性。因此，相對(duì)速度和距離需要隨時(shí)間連續(xù)計(jì)算。這在方框130中進(jìn)行。

每個(gè)相關(guān)的反射器點(diǎn)被認(rèn)為是點(diǎn)目標(biāo)。在fmcw雷達(dá)中，點(diǎn)目標(biāo)的距離和速度信息在雷達(dá)接收信號(hào)中創(chuàng)建瞬時(shí)相位/頻率。因此，在目標(biāo)場(chǎng)景生成器中，處于特定距離和速度的每個(gè)相關(guān)反射器點(diǎn)將由瞬時(shí)相位/頻率和幅度表示。針對(duì)具有(a)固定的徑向速度和距離的點(diǎn)目標(biāo)、具有(b)線性路徑上的固定速度的點(diǎn)目標(biāo)以及(c)在文中稍后的任意運(yùn)動(dòng)路徑的時(shí)變速度的點(diǎn)目標(biāo)，來(lái)解釋該暫時(shí)相位的計(jì)算。在方框132中執(zhí)行計(jì)算。該方法形成了根據(jù)本示例實(shí)施方式的信號(hào)生成的基礎(chǔ)。

由于vut的基于雷達(dá)的決定即決策輸入120，場(chǎng)景的變化也需要如前所述在信號(hào)生成中進(jìn)行修改。

在步驟134中輸出完整的目標(biāo)/場(chǎng)景特征信號(hào)。

在圖5中示出包括同步子系統(tǒng)208的目標(biāo)場(chǎng)景生成器的雷達(dá)前端16。這是圖2的雷達(dá)前端16的一個(gè)示例。雷達(dá)前端16包括：第一接收器天線200，其接收來(lái)自被測(cè)雷達(dá)的信號(hào)；放大器202；混合器204，其將由分析方法創(chuàng)建的或所記錄的目標(biāo)場(chǎng)景特征信號(hào)加到來(lái)自被測(cè)雷達(dá)的信號(hào)；以及發(fā)射天線206，其發(fā)射用于vut的模擬反射雷達(dá)信號(hào)。

在同步子系統(tǒng)208中，第二接收器天線210接收來(lái)自vut的雷達(dá)信號(hào)以檢測(cè)雷達(dá)參數(shù)的變化，如下面進(jìn)一步解釋的。由第二接收器天線210接收的信號(hào)被用于也是同步子系統(tǒng)208的一部分的掃描參數(shù)分析212和接收信號(hào)功率分析214。

這些分析的結(jié)果與雷達(dá)參數(shù)輸入126一起輸入到信號(hào)生成中，以連續(xù)更新信號(hào)生成124。如果需要同步，則掃描參數(shù)分析212可以向信號(hào)生成發(fā)送觸發(fā)。然后，將來(lái)自信號(hào)生成的輸出饋送到發(fā)射天線206。

以下是各種情況下的瞬時(shí)相位/頻率的計(jì)算的詳細(xì)說(shuō)明。詳細(xì)說(shuō)明之后呈現(xiàn)簡(jiǎn)化計(jì)算。

點(diǎn)目標(biāo)的瞬時(shí)相位/頻率：

在fmcw雷達(dá)中，雷達(dá)的工作頻率f0附近的帶寬δf在t秒的持續(xù)時(shí)間上線性掃描。fmcw雷達(dá)發(fā)射頻率隨掃描形狀變化的連續(xù)信號(hào)。

來(lái)自目標(biāo)的反射雷達(dá)信號(hào)包含被照射目標(biāo)的距離和速度的信息。使用三角形掃描，可以從接收到的信號(hào)的瞬時(shí)頻率中提取該信息。對(duì)于目標(biāo)場(chǎng)景生成，需要遵循提取這樣的信息的反向過(guò)程。

固定徑向速度：

圖6示出了使用fmcw雷達(dá)對(duì)固定目標(biāo)的掃描。固定目標(biāo)會(huì)取決于固定目標(biāo)距雷達(dá)系統(tǒng)的距離r而對(duì)雷達(dá)信號(hào)造成延遲τd，其中，τd由等式1描述：

其中，c是光速。因此，雷達(dá)接收延遲版本的發(fā)射信號(hào)，該延遲版本的發(fā)射信號(hào)在雷達(dá)接收器處導(dǎo)致以中頻(if)水平觀測(cè)到的頻率差fb。該目標(biāo)的模擬需要生成代表該延遲的相位表達(dá)式，或者等效于如等式2所示的拍頻fb：

瞬時(shí)相位/頻率對(duì)應(yīng)于后來(lái)在目標(biāo)場(chǎng)景生成器的rf部分中與來(lái)自雷達(dá)的接收信號(hào)混合的同相分量i(t)和正交分量q(t)，如等式3和等式4所示：

其中

對(duì)于速度為v的移動(dòng)目標(biāo)，延遲和頻移版本的發(fā)射信號(hào)將會(huì)返回到雷達(dá)。圖7示出了使用fmcw雷達(dá)對(duì)移動(dòng)目標(biāo)的掃描。出現(xiàn)在雷達(dá)接收器處的兩個(gè)拍頻fb1和fb2包括目標(biāo)速度和距離的信息。這些可以使用等式5和等式6來(lái)提取

以及

λ是雷達(dá)信號(hào)波長(zhǎng)，λ＝c/f0。在這種情況下，應(yīng)該生成瞬時(shí)頻率或同相和正交信號(hào)以匹配交替拍頻。

線性運(yùn)動(dòng)模型：

圖8示出了線性運(yùn)動(dòng)模型的一個(gè)示例。

目標(biāo)在雷達(dá)前方沿直線路徑移動(dòng)的場(chǎng)景在機(jī)動(dòng)車領(lǐng)域是非常普遍的。該目標(biāo)在雷達(dá)信號(hào)中的相位變化是時(shí)間的函數(shù)。在雷達(dá)接收器處的解調(diào)信號(hào)的瞬時(shí)頻率也是變化的，因?yàn)樵诿總€(gè)位置處雷達(dá)觀測(cè)到與目標(biāo)不同的速度和距離。在圖8中，運(yùn)動(dòng)被示出在平面坐標(biāo)系中，其中，線上的每個(gè)點(diǎn)可以設(shè)置有x和y坐標(biāo)。當(dāng)目標(biāo)移動(dòng)，坐標(biāo)隨時(shí)間變化即z(t)和y(t)。因此，根據(jù)等式7，瞬時(shí)頻率隨著徑向速度vr(t)和距離r(t)而隨時(shí)間變化

其中，β是z軸和線性路徑之間的角度，并且r(t)由等式8描述：

根據(jù)等式9和等式10，瞬時(shí)頻率隨徑向速度和距離而隨時(shí)間變化：

以及

任意運(yùn)動(dòng)模型：

圖9示出了沿任意路徑移動(dòng)的目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)模型的示例。

通過(guò)等式11描述在任意路徑上移動(dòng)的點(diǎn)目標(biāo)pt的特征信號(hào)，

y(t)＝f(z(t)，t)

可以獲得類似于線性運(yùn)動(dòng)。在任何時(shí)刻處，基于等式12，計(jì)算目標(biāo)的速度vr(t)和距離r(t)的雷達(dá)觀測(cè)值，并且找到相應(yīng)的瞬時(shí)相位

vr(t)＝v(t)·u

其中，v(t)是在任何時(shí)刻的目標(biāo)速度的向量，u是指定在時(shí)間t將雷達(dá)連接到目標(biāo)的位置的線的方向的單位矢量，如等式13所述

被測(cè)雷達(dá)的參數(shù)：

vut上的fmcw雷達(dá)掃描參數(shù)即帶寬、掃描長(zhǎng)度、形狀以及雷達(dá)的工作頻率對(duì)于估計(jì)信號(hào)生成步驟中的瞬時(shí)相位至關(guān)重要。這由圖4的雷達(dá)參數(shù)輸入126示出。這就是為什么應(yīng)該按照這樣的規(guī)范或者按照被測(cè)雷達(dá)來(lái)設(shè)計(jì)目標(biāo)場(chǎng)景生成器的原因。然而，目標(biāo)場(chǎng)景生成的主要步驟不取決于雷達(dá)規(guī)格而僅取決于信號(hào)生成步驟124，雷達(dá)規(guī)格影響該方法。

另一點(diǎn)是，如果fmcw雷達(dá)掃描參數(shù)在雷達(dá)正在進(jìn)行測(cè)量或者正在被測(cè)試的時(shí)間期間發(fā)生變化，目標(biāo)場(chǎng)景生成器便于重新獲取這些參數(shù)并且相應(yīng)地進(jìn)行適配。為此，如上所述，需要同步，并且同步由同步子系統(tǒng)執(zhí)行。子系統(tǒng)包括獨(dú)立的雷達(dá)接收器，獨(dú)立的雷達(dá)接收器觀測(cè)來(lái)自(一個(gè)或多個(gè))雷達(dá)發(fā)射器的信號(hào)，并且針對(duì)掃描參數(shù)來(lái)分析該信號(hào)。該分析的輸出是施加到圖4的信號(hào)生成方框124的觸發(fā)器，以在需要同步時(shí)使目標(biāo)場(chǎng)景生成發(fā)射器與被測(cè)雷達(dá)進(jìn)行同步。

二次和進(jìn)一步的反射：

雷達(dá)發(fā)射的電磁波也可以在擊中一個(gè)或更多個(gè)另外的反射表面之后間接反射回到雷達(dá)。在24ghz和77ghz頻率處，雷達(dá)信號(hào)的吸收相當(dāng)高。通常，雷達(dá)接收信號(hào)中不會(huì)出現(xiàn)多于二次反射。

二次反射與一次反射相比具有較低的功率水平，并且由于在非視線路徑上行進(jìn)而代表較長(zhǎng)距離中的假目標(biāo)。

因此，考慮二次反射相當(dāng)于模擬在較長(zhǎng)距離中的具有較小功率的目標(biāo)。與一次反射方法類似，在場(chǎng)景生成之后，應(yīng)該識(shí)別哪些反射點(diǎn)和哪些路徑引起二次反射。根據(jù)該步驟，距離將被計(jì)算以被點(diǎn)目標(biāo)模型使用，以找到相應(yīng)的瞬時(shí)相位。

圖10a-10c示意性地示出了用于分析目標(biāo)生成的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的各種情況。這是結(jié)合圖8和圖9的上述計(jì)算的簡(jiǎn)化版本。

在分析目標(biāo)生成中，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的主要場(chǎng)景是在雷達(dá)前方沿直線路徑的運(yùn)動(dòng)。這可能是機(jī)動(dòng)車應(yīng)用中最常見的情況之一。圖10a示出了在車輛32前方穿過(guò)道路31的兩個(gè)行人29、30。第一行人29在與道路31的方向垂直的直線上穿過(guò)道路31。第二行人30在以相對(duì)于道路31的方向的角度傾斜的線上穿過(guò)道路31。使用第二雷達(dá)2以便檢測(cè)行人29、30。

圖10b示出了沿線性路徑例如沿道路31的車道移動(dòng)的兩個(gè)車輛32、33。在大多數(shù)移動(dòng)的交通場(chǎng)景中，車輛沿線性路徑朝向或遠(yuǎn)離車輛的前雷達(dá)移動(dòng)。使用具有窄波束的第一雷達(dá)1來(lái)檢測(cè)以高速移動(dòng)的第二車輛33。這場(chǎng)景可以例如表示使用自適應(yīng)巡航控制(acc)。

圖10c示出了通過(guò)后雷達(dá)檢測(cè)移動(dòng)物體。這種場(chǎng)景可以例如表示從停車空間34退出的車輛32。在圖10c中，行人35在車輛32后方移動(dòng)。同時(shí)，第二車輛33移動(dòng)到第一車輛32后方。由于雷達(dá)的放置，后雷達(dá)通常檢測(cè)以沿相對(duì)于雷達(dá)波束的方向的角度傾斜的直線移動(dòng)的交通。

為了在結(jié)合圖10a-10c描述的情況下生成虛擬目標(biāo)，需要計(jì)算雷達(dá)從期望目標(biāo)接收的內(nèi)容。這在下面進(jìn)一步闡述。

圖11a和11b示出了目標(biāo)的各種路徑及其相對(duì)于雷達(dá)36的位移。這是結(jié)合圖8和圖9的上述計(jì)算的簡(jiǎn)化版本。

在連續(xù)波(cw)雷達(dá)的簡(jiǎn)化狀態(tài)下，雷達(dá)以頻率f0發(fā)射單調(diào)信號(hào)s(t)，形式如下：

s(t)＝cos(2πf0t)(14)

還假設(shè)在初始距離d處目標(biāo)的不同的直線路徑運(yùn)動(dòng)，每種情況下的移動(dòng)目標(biāo)對(duì)來(lái)自雷達(dá)的發(fā)射信號(hào)引起相移因此，來(lái)自目標(biāo)的返回信號(hào)r(t)具有以下形式：

相移取決于雷達(dá)的徑向位移δd，并且等于：

此處，λ是雷達(dá)信號(hào)波長(zhǎng)，λ＝c/f0，并且對(duì)于在圖10a-10c中的每種情況下的目標(biāo)，可以計(jì)算徑向方向上的位移。

圖11a示出了在雷達(dá)前方的垂直運(yùn)動(dòng)。然后，如下計(jì)算位移δd

其中，d是與雷達(dá)的初始距離，并且x(t)是目標(biāo)在時(shí)間t處關(guān)于初始點(diǎn)的位置，如圖11a所示。當(dāng)目標(biāo)以恒定加速度a或恒定速度v移動(dòng)時(shí)，則有：

圖11b示出了相對(duì)于雷達(dá)視線具有斜率β的線性運(yùn)動(dòng)的情況。然后，如下計(jì)算位移δd

在朝向或遠(yuǎn)離雷達(dá)徑向移動(dòng)情況下，有：

δd＝x(t)-d(20)

假設(shè)目標(biāo)在觀測(cè)時(shí)間的短周期內(nèi)具有恒定速度或者恒定加速度。

在下轉(zhuǎn)換之后，返回的信號(hào)將會(huì)采用以下形式：

對(duì)于每個(gè)運(yùn)動(dòng)模式生成此信號(hào)并且將其用于圖1中的被測(cè)車輛中的雷達(dá)系統(tǒng)，等效于通過(guò)雷達(dá)對(duì)相應(yīng)情況下的虛擬目標(biāo)的觀測(cè)。

本發(fā)明的另一示例實(shí)施方式是用于檢測(cè)目標(biāo)的(一個(gè)或多個(gè))角度的雷達(dá)的應(yīng)用。通過(guò)使用如上所述的目標(biāo)場(chǎng)景生成器，可以為vut表示角度信息。

雷達(dá)可以使用兩種方法獲取角度信息：

將單波束天線(機(jī)械或電子)轉(zhuǎn)向；以及

使用多波束天線。

這里解釋兩種雷達(dá)的目標(biāo)場(chǎng)景信號(hào)生成。

單個(gè)轉(zhuǎn)向波束雷達(dá)：

在這種最常見的情況下，雷達(dá)的天線具有一個(gè)單波束?？梢耘c發(fā)射器或接收器或兩者相關(guān)的該波束被機(jī)械地或電子地轉(zhuǎn)向，使得在測(cè)量周期內(nèi)掃描整個(gè)檢測(cè)范圍。在每個(gè)轉(zhuǎn)向角度處，雷達(dá)感知到取決于雷達(dá)波束在目標(biāo)的位置處的強(qiáng)度的幅度和相位。將在以雷達(dá)接收到最強(qiáng)大信號(hào)的角度來(lái)檢測(cè)到目標(biāo)。

例如，考慮點(diǎn)目標(biāo)和掃描不同方向的單個(gè)波束雷達(dá)。這在圖12a和圖12b中示出。圖12a包括具有發(fā)射器tx的被測(cè)雷達(dá)rut。雷達(dá)具有如虛線所示的fov。示出雷達(dá)波束在四個(gè)不同位置即位置p1-p4之間移動(dòng)。點(diǎn)目標(biāo)150存在于雷達(dá)的檢測(cè)范圍內(nèi)。

當(dāng)雷達(dá)波束處于位置p1或p3時(shí)，與雷達(dá)波束處于位置p2相比，雷達(dá)接收到較小的功率。在位置p2處，目標(biāo)被雷達(dá)波束的峰值照射，并且反射信號(hào)較強(qiáng)。在位置p4處，雷達(dá)通過(guò)其天線旁瓣接收到來(lái)自目標(biāo)的非常弱的信號(hào)。

圖12b示出了位于具有單個(gè)轉(zhuǎn)向波束天線的vut前方的目標(biāo)場(chǎng)景生成器160的天線波束(虛線)。位于vut上的單個(gè)轉(zhuǎn)向波束天線的不同位置p1，p2...pn以整條線指示。車輛具有視野170。

單個(gè)轉(zhuǎn)向波束雷達(dá)的目標(biāo)模擬：

為了使用目標(biāo)場(chǎng)景生成器來(lái)針對(duì)被測(cè)單個(gè)波束雷達(dá)創(chuàng)建對(duì)目標(biāo)的角位置的感測(cè)，需要在每個(gè)轉(zhuǎn)向角度再現(xiàn)與目標(biāo)對(duì)應(yīng)的相同幅度和相位。因此，針對(duì)每個(gè)轉(zhuǎn)向角度更新信號(hào)生成。

這里，有必要進(jìn)行一些假設(shè)：

任何時(shí)候雷達(dá)波束的角位置必須是已知的；

包括模式、波束寬度、轉(zhuǎn)向步驟以及檢測(cè)范圍的雷達(dá)天線信息應(yīng)該是已知的；以及

目標(biāo)場(chǎng)景生成器的rf前端具有單寬波束用于傳輸，并且靠近vut坐放，使得其在整個(gè)檢測(cè)范圍覆蓋雷達(dá)的掃描波束。

掃描波束位置之后：

雷達(dá)波束的角位置將會(huì)通過(guò)上述的同步子系統(tǒng)208獲得。為此，系統(tǒng)208中的接收器天線210偵聽雷達(dá)信號(hào)，并且測(cè)量接收信號(hào)功率中兩個(gè)峰值之間的時(shí)間間隔即一次全掃描的周期。使用此和波束寬度、轉(zhuǎn)向步驟以及檢測(cè)范圍信息；可以用掃描波束的位置找到轉(zhuǎn)向的定時(shí)并同步信號(hào)生成。

多波束：

一種獲取角度信息的方法是使用單脈沖雷達(dá)即具有一個(gè)發(fā)射天線和兩個(gè)接收天線的雷達(dá)，天線彼此相距距離г放置，其中，它們的波束在稍微不同的方向上。來(lái)自兩個(gè)天線的具有a1和a2的幅度的接收信號(hào)被相加(aσ)和相減(aδ)?；诘仁?2，使用和信號(hào)aσ和差信號(hào)aδ的幅度的比率來(lái)計(jì)算出目標(biāo)的角位置θ

單脈沖雷達(dá)目標(biāo)模擬：

為了針對(duì)單脈沖雷達(dá)模擬特定角位置處的目標(biāo)，在目標(biāo)場(chǎng)景生成器的rf前端需要兩個(gè)發(fā)射天線，見圖13。圖13示出了用于針對(duì)單脈沖雷達(dá)模擬角度信息的天線的布置300。布置300包括被測(cè)雷達(dá)(rut)302，被測(cè)雷達(dá)(rut)302包括壓控振蕩器304、rut發(fā)射器天線306、第一rut接收器天線308以及第二rut接收器天線310。該布置還包括目標(biāo)場(chǎng)景生成器(tsg)312，目標(biāo)場(chǎng)景生成器(tsg)312包括tsg接收天線314、第一tsg發(fā)射器天線316以及第二tsg發(fā)射器天線318。

從這些天線發(fā)射的信號(hào)的幅度應(yīng)該與a1和a2成比例，使得在雷達(dá)側(cè)，在每個(gè)時(shí)刻獲得預(yù)期的角位置。

旁瓣：

雷達(dá)天線的旁瓣在一些情況下可能顯著地影響接收到的雷達(dá)信號(hào)。例如，如果雷達(dá)信號(hào)的主瓣沒(méi)有觀測(cè)到任何相當(dāng)大的反射，或者在相當(dāng)遠(yuǎn)的距離沒(méi)有觀測(cè)到目標(biāo)，但是緊鄰天線旁瓣存在主雷達(dá)反射器，則雷達(dá)信號(hào)可能更多地受到從旁瓣接收到的反射的影響。

為了在目標(biāo)場(chǎng)景生成器中模擬這種效應(yīng)，當(dāng)被測(cè)雷達(dá)的主波束中存在假目標(biāo)時(shí)，需要模擬這種情況。然后，根據(jù)上述信號(hào)生成，可以對(duì)考慮到假目標(biāo)對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行信號(hào)生成處理。

場(chǎng)景組合

如上所述，兩種方法被用于場(chǎng)景生成：分析以及記錄與播放。

有時(shí)將來(lái)自分析引擎的生成場(chǎng)景與來(lái)自記錄的數(shù)據(jù)庫(kù)的元素進(jìn)行結(jié)合是很實(shí)際的。為了獲得新的組合場(chǎng)景的目標(biāo)場(chǎng)景特征信號(hào)，需要重新識(shí)別分析信號(hào)生成步驟中的相關(guān)反射點(diǎn)。這是可能的，因?yàn)橛涗浀膸?kù)是在存在有關(guān)目標(biāo)和/或場(chǎng)景的完全的知識(shí)的受控狀況下產(chǎn)生的。

作為示例，考慮將記錄的車輛與在分析庫(kù)中進(jìn)行了圖形模擬的背景進(jìn)行結(jié)合。利用模擬背景中記錄的車輛的位置信息，可以確定背景環(huán)境中的將被車輛遮擋且應(yīng)該被從信號(hào)生成計(jì)算中移除的反射器點(diǎn)。

關(guān)于分析特征信號(hào)與記錄特征信號(hào)的結(jié)合的其他考慮是關(guān)于對(duì)分析引擎的信號(hào)和記錄信號(hào)進(jìn)行加權(quán)，以達(dá)到信號(hào)的適當(dāng)?shù)乃胶秃汀?/p>

權(quán)利要求中提及的附圖標(biāo)記不應(yīng)被視為限制由權(quán)利要求保護(hù)的事項(xiàng)的范圍，而其唯一的功能是使權(quán)利要求更容易理解。

如將認(rèn)識(shí)到的，在不脫離所附權(quán)利要求書的范圍的情況下，本發(fā)明能夠在各種明顯的方面進(jìn)行修改。在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以想到生成與特定場(chǎng)景中的至少一個(gè)目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的相關(guān)模擬反射雷達(dá)特征信號(hào)的進(jìn)一步有用的應(yīng)用。因此，附圖和說(shuō)明書在本質(zhì)上被認(rèn)為是說(shuō)明性的，而不是限制性的。