多目标雷达仿真器系统的制作方法

多目标雷达仿真器系统


背景技术：

1.毫米波是由在30千兆赫(ghz)与300千兆赫之间的频谱中的频率下的振荡产生的。毫米波(mmwave)汽车雷达是用于现有高级驾驶员辅助系统(adas)和计划自主驾驶系统的关键技术。例如，毫米波汽车雷达用于高级驾驶员辅助系统，以警告前方碰撞和后方碰撞。此外，毫米波汽车雷达可以用于计划自主驾驶系统，以实现自适应巡航控制和自主泊车，并最终用于街道和高速公路上的自主驾驶。毫米波汽车雷达相比于其他传感器系统的优点在于，毫米波汽车雷达可以在大多数类型的天气下工作并且在光线下和黑暗中均可以工作。毫米波汽车雷达的自适应性降低了成本，其程度使得毫米波汽车雷达现在可以大量部署。因此，毫米波汽车雷达现在广泛用于高级驾驶员辅助系统中的长程、中程和短程环境感测。此外，毫米波汽车雷达有可能广泛用于目前正在开发的自主驾驶系统。
2.可以部署汽车雷达的实际驾驶环境可能有很大不同，并且许多这样的驾驶环境可能较为复杂。例如，实际驾驶环境可能包含许多物体，并且在实际驾驶环境中遇到的一些物体具有影响回波信号的复杂反射和衍射特性。未正确地感测和/或解读回波信号的直接后果可能是触发错误的警告或不适当的反应，或者没有触发应当触发的警告或反应，这进而可能造成事故。
3.因此，汽车制造商和汽车雷达制造商急切期望电子地仿真驾驶条件，以提供具有最佳精确性能的汽车雷达系统。
4.单目标雷达仿真器是已知的。然而，仿真实际的驾驶场景需要仿真多个目标。举例来说，在同一条车道上，装有雷达的车辆前面可能有一辆汽车，前面有一辆卡车，左边有一条车道，前面有一名骑自行车的人，他和右边的车道分隔线保持接近，另一辆车在交叉路口试图闯红灯。由于昂贵的电子器件，使用已知设备仿真视在到达角(aoa)很慢，并且无法扩展到更大的数字。此外，在大多数已知的仿真器中，只仿真了范围、速度和aoa的不完全子集。
5.因此，需要一种用于仿真雷达系统遇到的多个目标的系统，所述系统至少克服了上述已知雷达仿真器的缺点。
附图说明
6.当与附图一起阅读时，从以下具体实施方式中最好地理解示例实施方案。要强调的是，各种特征不一定是按比例绘制的。事实上，为了讨论清楚起见，尺寸可以任意增大或减小。在适用和可行的情况下，相同的附图标记指代相同的元件。
1.图1是示出根据代表性实施方案的用于测试车辆雷达的系统的简化框图。
2.图2是根据代表性实施方案的用于测试车辆雷达的系统的某些部件的简化图。
3.图3是根据代表性实施方案的衍射光学元件(doe)的透视图。
4.图4是根据代表性实施方案的调制反射设备(mrd)的简化电路图。
5.图5a是根据代表性实施方案的啁啾信号的频率与时间的关系的曲线图。
6.图5b是根据代表性实施方案的啁啾信号的频率与时间的关系的曲线图。
7.图6a是根据代表性实施方案的再照射器的简化示意图。
8.图6b示出了根据代表性实施方案的图6a的mrd的混频器的同相正交分量的相位关系。
9.图7是根据代表性实施方案的用于测试包括有源回波消除的车辆雷达的系统的某些部件的简化图。
具体实施方式
10.在以下具体实施方式中，出于解释而非限制性的目的，阐述了公开具体细节的代表性实施方案，以便提供对根据本教导的实施方案的透彻理解。可以省略对已知系统、设备、材料、操作方法和制造方法的描述，以避免模糊对代表性实施方案的描述。尽管如此，在本领域普通技术人员的知识范围内的系统、设备、材料和方法也在本教导的范围内，并且可以根据代表性实施方案来使用。应当理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施方案，而不旨在是限制性的。所限定的术语是在本教导的技术领域中通常理解和接受的所限定的术语的技术和科学意义的补充。
11.应理解，虽然术语第一、第二、第三等在本文可以用于描述各种元件或部件，但是这些元件或部件不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件或部件与另一个元件或部件区分开。因此，在不脱离本公开文本的教导的情况下，以下讨论的第一元件或部件可以被称为第二元件或部件。
12.本文使用的术语仅用于描述特定实施方案，而不旨在是限制性的。如说明书和所附权利要求中所使用的，术语的单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”旨在包括单数和复数形式，除非上下文另有明确规定。另外，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises)”和/或“包含(comprising)”和/或类似术语明确所述特征、元件和/或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他的特征、元件、部件和/或其群组。如本文使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项中的一个或多个的任何和所有组合。
13.除非另外指出，否则当一个元件或部件被称为“连接到”或“耦接到”另一个元件或部件时，应理解，所述元件或部件可以直接连接或耦接到另一个元件或部件，或者可以存在中介元件或部件。也就是说，这些和类似的术语涵盖了可以采用一个或多个中间元件或部件来连接两个元件或部件的情况。然而，当一个元件或部件被称为“直接连接”到另一个元件或部件时，这仅涵盖这两个元件或部件彼此连接而没有任何中间或中介元件或部件的情况。
14.如本文结合各种代表性实施方案所述，公开了一种用于测试车辆雷达的系统。所述系统包括衍射光学元件(doe)，所述衍射光学元件被配置成衍射从雷达待测设备(dut)入射在第一侧上的电磁波。所述系统还包括再照射元件，所述再照射元件被适配成从第二侧接收从doe衍射的电磁波。再照射元件被适配成将视在到达角(aoa)电磁波发射返回doe。所述系统还包括控制器，所述控制器包括存储指令的存储器以及执行指令的处理器。控制器控制再照射元件，并且被配置成对包括多个目标的车辆雷达执行性能测试。
15.图1是示出根据代表性实施方案的用于测试车辆雷达的系统100的简化框图。如受益于本公开文本的本领域普通技术人员将理解的，一种可能的车辆雷达是在当前和新兴的汽车应用中以各种能力使用的汽车雷达。然而，要强调的是，当前描述的用于测试车辆雷达
的系统100不限于汽车雷达系统，而是可以应用于其他类型的交通工具，包括公共汽车、摩托车、电动自行车(例如，踏板车)以及可以采用车辆雷达系统的其他交通工具。
16.根据代表性实施方案，系统100被布置成测试雷达待测设备(dut)102，并且包括衍射光学元件104和多个再照明器106。每个再照明器106包括天线108和mrd 110。如本文更充分描述的，对于每个仿真目标，存在一个再照射器。
17.所述系统还包括计算机112。计算机112说明性地包括本文描述的控制器114。本文描述的控制器114可以包括存储指令的存储器116和执行指令以便实现本文描述的过程的处理器118的组合。控制器114可以被容纳在工作站内或链接到工作站，诸如计算机112或一个或多个计算设备、显示器/监视器、和一个或多个输入设备(例如，键盘、操纵杆和鼠标)的另一组件，其形式为独立计算系统、服务器系统的客户端计算机、台式机或平板电脑。术语“控制器”广泛地涵盖用于控制如本公开文本中所描述的各种原理应用的专用主板或专用集成电路的所有结构配置，如在本公开文本的领域中所理解的并且如在本公开文本中示例性描述的。控制器的结构配置可以包括但不限于一个或多个处理器、一个或多个计算机可用/计算机可读存储介质、操作系统、一个或多个应用模块、一个或多个外围设备控制器、一个或多个插槽以及一个或多个端口。
18.另外，尽管计算机112示出了联网在一起的部件，但是两个这样的部件可以集成到单个系统中。例如，计算机112可以与显示器(未示出)和/或与系统100集成在一起。也就是说，在一些实施方案中，归属于计算机112的功能可以由包括第一医学成像系统410的系统100实现(例如，执行)。另一方面，计算机112的联网部件也可以在空间上分布，诸如通过分布在不同的房间或不同的建筑物中，在这种情况下，联网部件可以经由数据连接来连接。在又一实施方案中，计算机112的一个或多个部件不经由数据连接来连接到其他部件，而是诸如通过存储条或其他形式的存储器手动提供以输入或输出。在又另一实施方案中，本文描述的功能可以基于计算机112的但在系统100之外的元件的功能来执行。
19.虽然结合以下代表性实施方案更详细地描述了系统100的各种部件，但是当前呈现了系统100的功能的简要描述。
20.在操作中，雷达dut 102发出信号(说明性地，mm波信号)，所述信号入射在doe 104的第一侧103上。如本文更充分描述的，来自雷达dut 102的信号被doe 104衍射并在天线108中的相应一个天线处聚焦，如以下更充分描述的，所述天线有益地是相对高增益的天线。如此，doe 104相对于第二侧105以特定角度衍射入射波，并且每个衍射波在天线108中的相应一个天线上聚焦。特别地，在天线18中的每一个天线处的相应聚焦点(替代性地，焦点)表示由系统100仿真的目标。
21.再次，由doe 104衍射的每个信号入射在再照射器106的天线108中的相应一个天线上。入射在天线108上的信号被提供给mrd 110中的相应一个mrd。如本文更充分描述的，基于来自控制器的输入，入射信号的频率调制在每个mrd中实现，并且有益地仿真目标距雷达dut 102的距离、或目标相对于雷达dut 102的速度、或两者。此外，并且再次如本文更充分描述的，方位角(在图1的坐标系中的 x方向)和仰角(在图1的坐标系中的 z方向)通过天线108来仿真，其说明性地是机械万向的、或是机械万向与电子仿真的组合。
22.再照射的信号入射在doe 104的第二侧105上，并且再次衍射，并且入射在雷达dut 102上。计算机112接收来自雷达dut 102的信号，以用于进一步分析雷达dut 102的精度。
23.图2是根据代表性实施方案的用于测试车辆雷达的系统200的某些部件的简化图。结合图1的代表性实施方案描述的系统100的方面对于当前描述的系统200可以是共同的，并且尽管可以不再对它们进行重复。
24.系统200被配置成测试雷达dut 202，并且包括doe 204、第一再照射天线206、第二再照射天线208、第三再照射天线210和第四再照射天线212。
25.第一至第四再照射天线206至212中的每一个再照射天线被连接到延迟电子器件214，所述延迟电子器件包括至少一个mrd(图2中未示出)，并且在下文中更充分描述。
26.如还在下文结合图3描述的，doe 204是菲涅耳透镜的泛化，其中衍射元件所具有的尺寸被选择成衍射期望频率范围的电磁辐射。如上所述，本教导的雷达dut的雷达信号在毫米波范围内。
27.doe 204在侧219上具有在doe轴217上和在雷达dut 202处的单个聚焦点216(替代性地，单个“焦点”)；并且在面向第一至第四再照射天线206至212的与侧217相反的一侧上具有多个聚焦点(替代性地，多个焦点、或多焦点)。该多个焦点中的每个聚焦点位于第一至第四再照射天线206至212中的一个再照射天线的输入端处。通常，在与侧219相反的一侧上的多个焦点的数量被选择为可能的目标的最大数量。在某些代表性实施方案中，doe 204将来自雷达dut的信号聚焦在10个或更多个位置处。雷达dut 202的信号仿真需要在来自doe 204的信号聚焦的位置处放置合适的接收设备(例如，作为接收机并被再照射的针对雷达dut信号频率选择的喇叭)。特别地，通过选择再照射天线的数量或有源再照射天线的数量来控制仿真目标的数量。如此，虽然从雷达dut 202处的单个焦点216发射的雷达信号被衍射到与侧219相反的一侧上的多个焦点，但可以不对每个衍射信号进行目标仿真。
28.根据代表性实施方案，第一至第四再照射天线206至212中的每一个再照射天线是相对高增益天线，具有至少大约20dbi的增益。特别地，第一至第四再照射天线206至212不是双极喇叭或低增益喇叭，因为这样的设备可能会过多地再照射doe 204(如果不是全部)，导致仿真目标的aoa中的错误。相反，在某些代表性实施方案中，设想第一至第四再照射天线206至212为点聚焦天线。作为说明，点聚焦天线的焦距为特定的点聚焦天线处的聚焦点与doe 204之间的距离的大约30％与大约100％之间。点尺寸说明性地具有在大约1cm至大约6cm的范围内的直径。
29.在操作中，雷达信号从雷达dut 202的单个聚焦点216入射在doe 204上，并且由doe 204衍射。从雷达dut 202发射的单个雷达信号入射在侧219上，并且在衍射之后作为多个雷达信号从doe 204的与侧219相反的一侧出现。出现的这些多个雷达信号中的每一个雷达信号由doe 204衍射，并且聚焦在第一至第四再照射天线206至212中的一个再照射天线处。入射在第一至第四再照射天线206至212上的雷达信号被输入到延迟电子器件，所述延迟电子器件仿真目标与雷达dut 202之间的目标距离和相对速度。
30.在某些代表性实施方案中，来自每个目标的仿真信号的方位角(沿着图2的坐标系的x方向相对于doe轴217的位置)和仰角(沿着图2的坐标系的y方向相对于doe轴217的位置)是通过使第一至第四再照射天线206至212机械万向(如箭头所示)来仿真的。在本文描述的其他代表性实施方案中，使用本文公开的延迟电子器件的部件来电子地实现从第一至第四再照射天线206至212到doe 204的与侧219相反的一侧的再照射雷达信号的方位角或仰角取向(即，角取向)中的一个。因此，在某些代表性实施方案中，使用第一至第四再照射
天线206至212的机械万向和电子束成形的组合来确定doe的与侧219相反的一侧的子区域，并且最终确定目标的仿真位置和取向。稍微不同地陈述，根据某些代表性实施方案，对aoa自由度(方位角和仰角)的仿真可以在没有电子控制的情况下以完全机械的方式执行；或者对于一个aoa自由度(例如，视在仰角)是机械的并且对于另一个aoa自由度(例如，视在方位角)是电子的。
31.根据某些代表性实施方案，第一至第四再照射天线206至212是相对高增益天线，并且如上所述，可以是所谓的点聚焦天线(诸如，透镜喇叭)。如此，所描绘的实施方案的第一至第四再照射天线206至212接收衍射到第一至第四再照射天线206至212的输入端的相应位置处的多个焦点的雷达信号，并且再照射doe 204的四个(再次，根据所期望的目标数量而更多或更少的)相当小的子区域。再照射的毫米波doe 204呈现子区域点相对于雷达dut 202的法线的视在方位角和仰角，并且因此提供仿真目标的仿真aoa。然后，由雷达dut 202接收这些再照射的雷达信号，并且使用计算机(例如，计算机112)来确定雷达dut 202的精度。
32.如图2所示，存在四个区域o1、o2、o3和o4，其中来自第一至第四再照射天线206至212的雷达信号入射在doe 204上。这四个区域中的每一个区域聚焦在雷达dut 202处的单个聚焦点216上。这四个区域是仿真aoa目标子区域，并且表示四个(在这种情况下)仿真目标的aoa。特别地，可选的束扩展透镜220可以被设置，并且导致由在doe 204的侧219上的o1处的第一目标呈现相对宽的方位角。
33.四个(在这个图示中)区域o1、o2、o3和o4是由说明性万向的第一至第四再照射天线206至212(其可以是点聚焦天线)照射的目标点。doe 204可被视为稍微“角度无关的”面向雷达dut 202，但整个doe(包括在给定时间点未由第一至第四再照射天线206至212标点的区域)被设计成将其聚焦分离到各个第一至第四再照射天线206至212。在另一时刻，第一至第四再照射天线206至212中的一个或多个再照射天线可以万向至doe 204上的不同点，使得其他区域(例如，o5(未示出))将是新的视在角目标。如此，第一至第四再照射天线206至212的重新定向(再次，在这个图示中)呈现用于仿真系统200的“新”视在目标。
34.如将理解的，使用doe 204的衍射特性、第一至第四再照射天线206至212的取向、以及在一些情况下针对来自雷达dut 202的信号的特定波长(例如，毫米)选择的束成形透镜来实现对目标的方位角和仰角的仿真。通过本教导，使用mrd电子地仿真雷达dut 202与目标之间的距离、或雷达dut 202与目标的相对速度、或两者。
35.图3是根据代表性实施方案的doe瓦片300的透视图。
36.类似于doe 204，doe瓦片300是菲涅耳透镜的泛化，其中衍射元件所具有的尺寸被选择成衍射期望频率范围的电磁辐射。如上所述，本教导的雷达dut的雷达信号在毫米波范围内。
37.doe瓦片300对于雷达dut的波长(例如，毫米波)是透明的，由用于这种透明度的合适材料制成。说明性地，doe瓦片300可以由已被处理以包括如图3所描绘的梯层化的合适聚合物制成，诸如聚苯乙烯、丙烯酸、聚碳酸酯、ultem、或rexolite。此外，如图3所示，doe瓦片300具有形成在其上的梯层化以提供对入射在其上的电磁辐射的衍射。梯层化具有合适的选择尺寸以提供对光滑弯曲透镜的分段线性近似。在doe瓦片300由塑料或类似材料制成的说明性实施方案中，通过对选择材料的基质进行处理来提供梯层化，从而具有期望的梯层
化轮廓。根据代表性实施方案，可以使用多个doe瓦片300来提供doe(例如，doe 204)。例如，可以使用一(1)个至八(8)个doe瓦片300来提供doe。
38.如上所述，doe瓦片300具有提供单个聚焦点的设置成最靠近雷达dut的第一侧，以及提供多个焦点的与第一侧相反并且设置成最靠近再照射天线的第二侧。焦点的数量被选择成提供待仿真的目标的最大数量。然而，如上所述，不是所有目标都需要被仿真，因此在特定测试中正被仿真的目标的数量是基于有源再照射天线的数量。
39.如上所述，通过提供由相应的第一至第四再照射天线206至212接收的信号中的延迟来确定距雷达dut 202的视在或仿真距离。如果第一至第四再照射天线206至212被连接到反射开路或开路，则视在目标距离将是射线追踪距离(加上由于透镜延迟、天线延迟等引起的小校正)。如此，视在目标距离仅仅是dut子区域距离加上子区域至再照射器距离的总和。此外，在这种场景下，在雷达dut 202与目标之间将不存在相对速度。因此，在图2中，在雷达dut 202与目标2之间的视在或仿真距离仅仅是从雷达dut 202到子区域o2的射线追踪距离加上从o2到第二再照射天线208的距离。然而，大多数驾驶仿真测试需要大约1m至约100m量级的仿真距离。此外，目标的方向由系统200确定，并且当与雷达dut 202与正被仿真的目标之间的仿真相对速度结合时，提供对正被仿真的目标的相对速度的仿真。
40.如上所述，对距离和速度的仿真是通过将第一至第四再照射天线206至212中的每一个再照射天线连接到mrd来执行的，现在结合图4来描述代表性实施方案。
41.图4是根据代表性实施方案的调制反射设备(mrd)400的简化电路图。结合图4的代表性实施方案描述的mrd 400的方面对于上述mrd和延迟电子器件可以是共同的，尽管可以不再对它们进行重复。
42.mrd 400被连接到再照射天线401，并且因此可以是上述再照射天线之一。当然，实际上，在系统中存在多于一个mrd 400，并且因此存在多于一个再照射天线401(例如，如图2的代表性实施方案中所描绘的)。在某些代表性实施方案中，再照射天线401是针对从雷达dut(图4中未示出)接收的信号的波长而选择的喇叭。再照射天线401可以具有可变增益，并且可以耦接到束成形元件(诸如透镜)以调整aoa的自由度，如上所述。使用喇叭或类似天线用于再照射天线401不是必要的，并且可设想其他类型的天线，诸如贴片天线或贴片天线阵列(以下描述)。
43.mrd 400包括连接到混频器403的环行器402。混频器403是同相(i)正交(q)混频器(iq混频器)，出于以下描述的原因，所述混频器有益地可以是单边带iq混频器，具有rf信号的标准90
°
定相，从而引起上边带(usb)或下边带(lsb)的输出，从而分别拒绝lsb或usb。混频器403的输出被提供给包括增益控制输入端405的可变增益放大器(vga)404。如上所述，vga 404的增益控制输入端405连接到计算机(例如，图1的计算机112)。特别地，vga 404使得能够在再照射天线401处对从doe接收的再照射信号进行适当仿真。具体地，如上所述，来自雷达dut在doe上的入射信号在再照射天线401处的多个焦点之间分离。如此，一旦被doe衍射，信号的功率就被分离，并且因此与来自雷达dut的雷达信号的输出功率相比，衍射到再照射天线401处的多个焦点的每个雷达信号的功率减小。此外，如上所述，从doe的面向再照射天线401的一侧上的焦点衍射的信号的部分(和因此的功率)取决于再照射天线401相对于再照射天线401处的一个或多个焦点的取向。如此，入射在再照射天线401上的信号的功率可能不足以重传回到雷达dut并因此用于精确测试。此外，来自再照射天线401的再照
射信号的功率是目标与雷达dut之间的仿真距离的指示。如此，基于入射在再照射天线401上的雷达信号的功率和正被仿真的目标的期望仿真距离，在增益控制输入端405处选择由vga 404提供的增益。
44.特别地，功率用于仿真一致的雷达截面(rcs)。雷达截面(rcs)可以存储在查找表中。为此，对于给定的范围r，已知返回信号与rcs成比例，并且下降为1/r4。一个车辆典型地被认为是10dbsm，这是测量面积的雷达用语，意思是相对于一平方米(s.m.)10db，或者简单地说，10平方米。许多物体已被制成表格(人、骑自行车的人、建筑物等)，而那些没有的，现在可以用射线追踪技术计算出来。通过本教导，重点在于向雷达dut提供与距离r(遵循众所周知的1/r4雷达衰减定律)和特定物体的可接受的rcs值相称的返回信号强度。根据代表性实施方案，通过调整从计算机112到各个实施方案的mrd的i/q驱动信号的强度来调整信号强度(和因此的功率)，其中较弱的i/q驱动信号提供相对较弱的仿真信号。特别地，在某些代表性实施方案中，计算机112预先计算提供给雷达dut处的单个焦点的一致返回信号，然后控制器114调整i和q驱动的强度以实现此ssb强度。替代性地，并且有益地，可以调整vga 404的增益以控制返回ssb强度。
45.因为许多车辆雷达是频率调制连续波(fmcw)设备，所以不需要实现真正的可变延迟线以仿真可变的视在时间延迟。而是，使用mrd 400电子地仿真距离/速度。为此，fmcw雷达系统使用啁啾波形，由此来自雷达dut的原始发射(tx)波形与接收(rx)回波波形的相关性揭示了目标距离。例如，在啁啾速率为
±ksw
(以hz/秒测量)的上啁啾/下啁啾系统中，在距离d和相对于本车的零相对速度处的目标将导致由下式给出的频移(δf)：
46.δf＝
–
(
±
2k
sw
d/c)
ꢀꢀꢀ
(等式(1))
47.其中c是光速，并且因子2是由于来自雷达dut的信号的往返传播。偏移的正负号取决于正在处理波形的哪一部分(上啁啾与下啁啾)。相比之下，由于相对速度引起的多普勒偏移表现为“共模”频移；例如，在波形的两半上的净上移指示雷达dut正在更接近目标。在dut的if/基带处理器中进行相关性；几mhz的带宽是典型的。
48.最常部署的fmcw的变化使用重复的上啁啾或重复的下啁啾，但不使用两者(具有中介的死区时间)。如此，如在先前段落中那样确定到目标的距离，现在没有正负号问题。通过测量连续帧if相关信号之间的相移来确定相对速度，其中帧是一个周期的波形的术语。在许多fmcw雷达应用中，帧重复速率通常是几khz。
49.一种已知的方法引入了以下概念：在一个或多个探针点处接收来自雷达dut的发射信号，然后在将信号返回到雷达dut之前对所接收的信号应用平衡相位调制。因为相位调制是频率调制的另一种形式，所以这种已知系统的平衡相位调制引起原始信号的双边带(dsb)调制，从而抑制原始扫描载波。平衡相位调制是相当容易实现的，因为人们可以简单地在打开开路负载与短负载之间切换。如果调制频率是δf*，并且原始信号的时间相关频率是f(t)，那么由于相对较慢的啁啾速率，返回信号的时间相关频率是f(t)
±
δf*。由等式(1)，通过选择
50.δf*＝2k
sw
(d
em-d
su
)/c
ꢀꢀꢀ
(等式(2))
51.所引用的已知方法针对设置距离d
su
仿真目标距离d
em
，所述设置距离为雷达dut与探针之间的物理距离。不幸的是，由于其dsb调制，对于在距离d
em,j
处的每个故意创建的目标j，本方法还在距离d
em,j
±
2d
su,j
处创建双重像目标，其中d
su,j
是到探针j的设置距离，其中“重像等式”中的正负号取决于啁啾斜率的正负号。
52.对于长程雷达(lrr)，期望的是10cm的距离精度，而短程雷达(srr)争取2cm的精度。这意味着已知的dsb调制测试设置的设置距离对于lrr必须《5cm并且对于srr必须《1cm，对于双重像则无关紧要。实现这种设置是非常困难的，因为设置距离包括实际的雷达贴片天线到保险杠的距离、保险杠到探针的距离、以及有效的保险杠厚度＝实际的保险杠厚度乘以保险杠材料的毫米波折射率。
53.已知的dsb调制测试设置的另一个缺点是不能仿真变量aoa。在这种已知系统中，视在aoa是固定的。原则上，可以通过将探针安装在平移台上来改变aoa，但是则会遇到在引言中提到的阻挡问题。当然，这不是非常有效的。
54.所参考的已知系统的第三个缺点是雷达截面(rcs)的动态范围(即，回波的强度)被限制为小于20db。这是因为对于在已知系统中使用的开关不存在匹配的负载状态，只是“开路”与“短路”之间的交叉点，所述交叉点在调制被切断并且开关在此时处被偏置时充当准匹配。取代三态开关不是增加动态范围的适当解决方案，因为rcs必须几乎连续地变化。汽车雷达rcs需要在25db至50db上变化，这取决于各种估计。
55.再次参考图4，一旦在环行器402处放大/衰减，mrd就提供放大/衰减的ssb信号，所述信号被返回到环形器402并且重传出再照射天线401。
56.特别地，在代表性实施方案的ssb mrd 400中，降低调制i和q驱动信号的强度将降低输出频音强度并因此降低rcs。实际上，这种方法很可能不能仅通过调制驱动而实现多于15db至20db的动态范围。然而，vga 404弥补了实现期望的rcs动态范围的不足，并且10db至50db的可变增益可以通过可变衰减器和放大器偏置调整的组合而容易地实现。在根据代表性实施方案的用于测试车辆雷达的系统中对目标的相对速度的仿真需要调制与雷达dut帧之间的同步操作。这种同步操作可以通过从雷达dut提供触发信号或导出这种触发来实现。所述触发通过使用辅助检测器(有时被称为“嗅探器”)或通过轻击环行器402的输出来促进。例如，辅助检测器可以用于检测雷达dut的每个帧的第一啁啾和第二啁啾的到达。在帧速率为约10fps(帧每秒)的例子中，记录脉冲串或帧中的仅两个啁啾之间的时间间隔允许通过以下等式(3)来为仿真确定一致啁啾重复速率。对于上啁啾/下啁啾雷达duts，管理从lsb到usb的切换的同步如图5a所示。对于所有上啁啾雷达，同步允许相位零与帧开始相关联。因此，根据代表性实施方案，调制信号中的相位滑移被引入帧之间，其精确地模仿雷达dut在存在相对速度的情况下将遇到的相位滑移，如以下结合图5b所讨论的。
57.参考图5a，频率与时间的关系的曲线图描绘了根据代表性实施方案的上啁啾/下啁啾。曲线501表示来自雷达dut的tx啁啾信号，并且曲线502、503表示来自mrd(例如，mrd 400)的再照射信号。在上啁啾(下啁啾)期间，选择lsb(usb)信号。特别地，为了清楚描述，曲线501与曲线502、503之间的间隙被放大；实际上，由于δfu*和δfd*至多是几mhz，所以间隙相对很小，而啁啾跨度通常为1ghz至4ghz。因此，出于相关性目的，间隙是可忽略的。因此，曲线502、503看起来像曲线501的延迟版本，其中延迟对应于雷达dut与特定目标之间的仿真距离。相对速度由应用于非正δfu*和非负δfd*的代数平均值的常用多普勒公式给出。
58.参考图5b，频率与时间的关系的曲线图描绘了根据代表性实施方案的上啁啾/下啁啾。δφ是故意引入mrd的调制信号中的连续帧相位滑移。当由dut rx接收时，上啁啾/上啁啾fmcw dut处理帧，检测此相位滑移，并且感知相对速度。再次，由雷达dut将曲线501与
502之间的推断延迟解释为目标距离。
59.特别地，存在粗速度和细速度两者。粗速度仅仅是帧之间的距离除以帧时间的变化，通常为0.1秒的量级。细速度(有时称为多普勒)是通过测量连续啁啾之间的if相位滑移δφ来计算的。如果t是啁啾到啁啾的周期，并且λ是中带波长，则
60.v
细
＝λδφ/(4πt)
ꢀꢀꢀ
(等式(3))
61.粗速度通常大致覆盖 -5mph至》 -100mph。细速度是可以将分辨率/精度扩展到约 -0.1mph的微调(vernier)。细速度通常在约5mph至7mph处进入混叠，但这是粗速度接管以消除混叠。特别地，可以将粗速度和细速度组合以获得从每小时几英里到几百英里的连续速度测量，其精度和分辨率低于1mph。
62.在至此描述的代表性实施方案中，电子地仿真了目标的延迟和因此的距离和速度，而机械地(例如，通过万向)仿真了目标的aoa、方位角和仰角的自由度。当前描述的代表性实施方案允许对方位角以及距离和速度的电子仿真。特别地，虽然当前描述的代表性实施方案仅结合对目标的电子方位角仿真来描述，但是应注意的是，在替代方案中，还可以仿真仰角。
63.图6a是根据代表性实施方案的再照射器600的简化示意图。结合图6a的代表性实施方案描述的再照射器600的方面对于上述再照射器和系统可以是共同的，尽管可以不再对它们进行重复。
64.首先，应注意的是，再照射器600可以用于第一至第四再照射天线206至210之一，所述再照射天线可以连接到相应的一个mrd 400。如此，被仿真的多个目标(图6a中未示出)将需要多个(有源)再照射器600，其中每个有源再照射器600被实现为对正被仿真的每个目标的距离/速度和aoa进行仿真。
65.再照射器600包括：第一mrd 601，其连接到第一贴片天线阵列602；第二mrd 603，其连接到第二贴片天线阵列604，等等；以及第nmrd 605，其连接到第n贴片天线阵列。如本文描述的，相位延迟从连续的mrd引入并且仿真单个目标(图6a中未示出)的方位角。
66.根据代表性实施方案，第一、第二和第n贴片天线阵列602、604、606是所谓的微带天线阵列。第一、第二和第n贴片天线阵列602、604、606中的每一个贴片天线阵列包括诸如通过合适的信号传输线串联连接的多个贴片天线，并且因此基本上彼此同相。
67.为了提供目标的方位角仿真，改变各个相邻贴片天线阵列之间的电相位以在方位角方向上进行扫描。具体地，如图所示，第一、第二和第n贴片天线阵列602、604、606中的每一个贴片天线阵列由第一、第二、
…
第nmrd 601、603、605中的相应的一个mrd馈电，其中每下一个mrd的输出的相位与上一个相比被延迟。具体地，到相应的第一、第二、
…
第nmrd 601、603、605的啁啾输入信号的相位和频率导致各个连续路径天线阵列之间的相位改变，其决定了对距离和多普勒速度的操控。
68.特别地，本教导的mrd不需要本地振荡器(lo)，因为mrd用作应答器，而不是需要lo调制或解调的发射器或接收器。应注意的是，尽管许多已知的应答器通过接收、下变频、if处理、上变频和重传来工作，但这个处理链决不是必需的。
69.在公共调制频率δf*上的相对同相的定相和相同的相对正交相位的定相被应用于连接到同一再照明器的第一、第二、
…
第nmrd 601、603、605。特别地，“相对”定相在图6a的代表性实施方案中可以理解为连接到再照明器的连续mrd的i(q)通道上的δf*相位。如图6b
所示，与先前相邻的mrd相比，每个mrd i-q坐标系被旋转。再次，应注意的是，δf*通常仅仅为几mhz，所以可以在低损耗和低成本这两者下实施许多相位施加。对i和q调制通道施加的相对定相导致跨n个贴片天线阵列的ssb啁啾返回信号的相对定相，从而通过公知的rf相控阵列原理实现方位角操控。
70.再次参考图6a和图6b，可以将第一贴片天线阵列602认为是参考阵列。第二贴片天线阵列604的输出在重传时被旋转，并且因此第二贴片天线阵列604的i2相对于第一贴片天线阵列602的i1被偏移。这种相位进展以连续的相控天线阵列继续，对于正被仿真的特定目标，在雷达dut与再照射设备之间的半途点处在信号上施加电子方位角延迟。当从再照射器600重传时，信号被偏置，并且看起来是来自系统的doe的不同点(方位角上)。如此，再照射器600允许在方位角方向上仿真(单个)目标。类似地，对于在方位角上正被仿真的每个目标，可以针对结合图2至图4的代表性实施方案的系统和部件所描述的一个再照射天线/mrd实现一个再照射器600。
71.如将理解的，来自一个或多个上述系统的doe的镜面反射可导致来自雷达dut处的doe的始终存在的回波信号。本教导设想了基本上去除此回波信号的无源技术和基本上去除此回波信号的有源方式。
72.图7是根据代表性实施方案的用于测试包括有源回波消除的车辆雷达的系统700的某些部件的简化图。结合图1至图6b的代表性实施方案描述的系统700的方面对于当前描述的系统700可以是共同的，并且尽管可以不再对它们进行重复。
73.系统700被配置成测试雷达dut 702，并且包括doe 704、第一再照射天线706、第二再照射天线708、第三再照射天线710和第四再照射天线712。第一至第四再照射天线706至712中的每一个再照射天线被连接到延迟电子器件714，所述延迟电子器件包括至少一个mrd(图2中未示出)，并且在下文中更充分描述。
74.如还在下文结合图3描述的，doe 704是菲涅耳透镜的泛化，其中衍射元件所具有的尺寸被选择成衍射期望频率范围的电磁辐射。如上所述，本教导的雷达dut的雷达信号在毫米波范围内。
75.doe 704具有在doe轴717上的雷达dut 702的位置处的单个焦点716和在与侧719相反的一侧上的多个焦点，其中所述多个焦点中的一个焦点位于第一至第四再照射天线706至712中的相应一个再照射天线处。通常，在与侧719相反的一侧上的焦点的数量被选择为可能的目标的最大数量。如上所述，本教导设想了10个目标，因此需要将由doe 704衍射的信号聚焦在位于每个再照射天线的输入端处的点处(在这种情况下，在第一至第四再照射天线706至712中的每一个再照射天线处)。特别地，通过选择再照射天线的数量或有源再照射天线的数量来控制仿真目标的数量。如此，虽然从雷达dut 702处的单个焦点发射的雷达信号被衍射并入射在相应的第一至第四再照射天线706至712中的每一个再照射天线处的多个焦点上，但可以不对每个衍射信号进行目标仿真。
76.在操作中，来自雷达dut 702的雷达信号在位于雷达dut 702处的单个焦点716处被发射到doe 704，并且被衍射并映射到位于doe的与侧719相反的一侧上的第一至第四再照射天线706至712处的多个焦点。雷达信号进一步发射至位于第一至第四再照射天线706至712中每一个再照射天线处的多个焦点。入射在第一至第四再照射天线706至712上的雷达信号被输入到延迟电子器件，所述延迟电子器件仿真目标与雷达dut 702之间的目标距
离和相对速度。
77.回波消除的一个方面使用施加到侧719的低介电常数透镜材料来实现。尽管这减小了相对于空气的折射率延迟，但是来自雷达dut 702的波长足够短，使得几毫米的梯层阶梯变得标准，因此整体透镜厚度非常合理。根据回波消除的另一个方面，在其中来自doe 704的回波的消除是被动实现的代表性实施方案中，提供了多重的对称图案。
78.在当前描述的实施方案中，doe 704则具有四重对称性，即，doe 704的左半部和右半部是彼此的镜像；并且doe 704的顶半部和底半部是彼此的镜像。透镜轴线从雷达dut 702的中心通过再照射天线的对称中心。
79.通常，实现大于4重的doe 704的对称性变得复杂。然而，4重对称性的倍数是相对容易建立的。因此，并且再次出于说明而非限制性的目的，可以将目标的最大数量选择为4的倍数以保持对称性，尽管并非所有目标都必须如本文所述的那样被同时仿真。因此，例如，如果期望仿真10个目标，则doe 704可以被设计用于仿真12个目标(因此保持4重对称性)，其中与vga相关联的两个再照射天线关断并且因此不表示目标。
80.由于透镜的焦点深度从不小于波长λ(至少不是针对本教导所设想的任何类别的透镜)，doe 704成象限划分，并且象限是错开的。如本领域中已知的，错开是沿着doe轴线717在图7的z方向上物理移位doe瓦片。在代表性实施方案中，在不改变焦点特性的情况下，错开在轴向方向上为0或λ/4。在图7的代表性实施方案中，第一象限721和第二象限722错开且各自实现来自雷达dut 701的反射信号的λ/4的相移，其中λ是反射信号的波长。第三象限723和第四象限(但是对比)不是错开的。如此，实现了doe轴717上的反射中的2阶零点。再次，第一象限721和第二象限722轴向错开λ/4。这在从第一象限721和第二象限722反射的雷达信号中产生额外的λ/2相移(传输幅度或相位没有变化)，因此4个象限的返回朝向雷达dut 202的反射总和相加为0。
81.有源消除来自包括辅助再照射天线732的辅助再照射器ec 730。再照射器在doe 704的中心产生黑色虚线中心区域734(标记为“ec”)。辅助再照射天线732位于doe 704的一些方便的传输旁瓣处，其中“传输”是指来自雷达dut 202的既不被doe 204吸收也不被其反射的tx功率。执行校准，其中没有目标被仿真，而是调整辅助再照射器相位和增益以使dut的接收最小化。具体地，计算机112控制消除信号，但是它们从另一个再照射天线(诸如辅助再照射天线732)发出。消除信号入射在doe 704的中心处，并且被重新聚焦到雷达dut 702。这与噪声消除耳机非常相似。实现这一点的非常方便的方法是将mrd连接到辅助再照射天线732并选择其δf*，使得消除器距离匹配雷达dut 202与doe 204之间的距离，并且辅助δf*相位和vga增益产生对镜面反射的相消干扰。
82.鉴于前述内容，本公开文本通过其各个方面、实施方案和/或具体特征或子部件中的一种或多种因此旨在带来如以下具体指出的优点中的一个或多个优点。出于解释而非限制性的目的，阐述了公开具体细节的示例实施方案，以便提供对根据本教导的实施方案的透彻理解。然而，脱离本文所公开的具体细节的与本公开文本一致的其他实施方案仍处于所附权利要求的范围内。此外，可以省略对众所周知的装置和方法的描述，以便不模糊对示例实施方案的描述。此类方法和装置在本公开文本的范围内。
83.尽管已经参照若干代表性实施方案描述了用于汽车雷达系统的各种目标仿真，但是应当理解，已经使用的词语是描述和说明性的词语，而不是限制性的词语。在不脱离其方
面中对汽车雷达传感器配置的动态回波信号仿真的范围和精神的情况下，在所附权利要求的范围内可以进行改变，如当前所述和所修改的。尽管已经参考特定的装置、材料和实施方案描述了用于汽车雷达传感器配置的动态回波信号仿真，但是对汽车雷达传感器配置的动态回波信号仿真并不旨在限于所公开的细节；相反，对汽车雷达传感器配置的动态回波信号仿真扩展到所有功能等同的结构、方法和用途，如在所附权利要求的范围内。
84.本文描述的实施方案的说明旨在提供对各个实施方案的结构的一般理解。说明不旨在用作对本文描述的公开文本的所有元件和特征的完整描述。在阅读了本公开文本后，对本领域技术人员而言，许多其他实施方案可以是显而易见的。可以利用其他实施方案并从本公开文本派生出其他实施方案，使得可以在不脱离本公开文本的范围的情况下做出结构和逻辑上的替换和改变。另外，图示仅仅是代表性的并且可以不按比例绘制。图示内的某些比例可以被夸大，而其他比例可以被最小化。相应地，本公开文本和附图被视为是说明性的而非限制性的。
85.本公开文本的一个或多个实施方案在本文中可以单独和/或共同地由术语“教导”指代，这仅仅是为了方便，并不旨在将本技术的范围自愿地限制于任何具体发明或发明构思。此外，尽管本文已经展示和描述了特定实施方案，但是应当理解，被设计成实现相同或相似目的的任何后续布置可以替代所示的特定实施方案。此公开文本旨在覆盖各种实施方案的任何和所有后续的修改或变化。以上实施方案的组合以及本文未具体描述的其他实施方案对于本领域技术人员来说在回顾描述后将是显而易见的。
86.提供公开文本的摘要是为了符合37c.f.r.
§
1.72(b)的规定，并且提交时的理解是它将不用于解释或限制权利要求的范围或含义。另外，在前面的具体实施方式中，出于将本公开文本连成一个整体的目的，各种特征可以组到一起或在单个实施方案中进行描述。本公开文本不应解释为反映所要求保护的实施方案需要使用比每一权利要求中明确记载的特征更多的特征。而是，如所附权利要求反映的，本发明的主题可以针对少于所公开的任一实施方案的所有特征。因此，将所附权利要求结合到具体实施方式中，其中每一权利要求独立地定义单独要求保护的主题。
87.提供所公开的实施方案的前述描述以使任何本领域技术人员均能够实践本公开文本中描述的概念。如此，以上公开的主题应被视为是说明性的，而非限制性的，并且所附权利要求旨在涵盖落入本公开文本的真实精神和范围内的所有此类修改、提高和其他实施方案。因此，在法律允许的最大程度内，本公开文本的范围将由所附权利要求及其等同物的最广泛的可允许的解释来确定，而不受前述具体实施方式的约束或限制。