在許多先進(jìn)的車輛設(shè)計(jì)中，幾個(gè)雷達(dá)單元位于車輛周圍，以提供完整的視野，并允許低距離到高距離的覆蓋范圍高達(dá)幾百米。

與此同時(shí)，半導(dǎo)體工業(yè)正迅速向多基地雷達(dá)方向發(fā)展，其天線陣由數(shù)十個(gè)發(fā)射和接收天線組成。一些制造商正在向全CMOS設(shè)計(jì)或混合信號SiGe架構(gòu)遷移，以便將數(shù)字鏈集成到雷達(dá)芯片中。

因此，針對ADAS功能的雷達(dá)解決方案以及后來針對自主駕駛的雷達(dá)解決方案已經(jīng)成為一種經(jīng)濟(jì)高效、不可替代的解決方案。

此外，通常使用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來促進(jìn)傳感器融合決策過程，以便在街道上實(shí)時(shí)操控車輛。數(shù)字處理行業(yè)的幾位全球領(lǐng)先者正在努力實(shí)現(xiàn)高效處理器，以適應(yīng)機(jī)器學(xué)習(xí)的需求，例如深度學(xué)習(xí)算法。一些處理器基于GPU體系結(jié)構(gòu)、并行CPU，甚至基于具有直接傳感器接口的專用控制器單元。

雷達(dá)傳感器通過對觀測區(qū)回波信號的時(shí)延、多普勒頻移、到達(dá)角和幅度的估計(jì)來測量目標(biāo)的距離、徑向速度、方位角和大小，在這些方面具有獨(dú)特的能力。一些現(xiàn)代雷達(dá)傳感器還可以估計(jì)仰角，下一代雷達(dá)應(yīng)該提供仰角的真實(shí)測量值。

在復(fù)雜的多目標(biāo)環(huán)境（如交叉口場景）中同時(shí)確定這些參數(shù)對雷達(dá)設(shè)計(jì)提出了技術(shù)挑戰(zhàn)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，雷達(dá)需要提供高分辨率數(shù)據(jù)，這一事實(shí)鼓勵(lì)許多貢獻(xiàn)者報(bào)告成像雷達(dá)或?qū)で蠛铣煽讖椒椒▉碓鰪?qiáng)雷達(dá)數(shù)據(jù)。所有這些要求都對每個(gè)雷達(dá)單元或傳感器系統(tǒng)的驗(yàn)證和確認(rèn)提出了嚴(yán)格的要求，以確保預(yù)期的性能。

由于雷達(dá)的復(fù)雜性和智能化程度越來越高，利用雷達(dá)信號質(zhì)量的直接評價(jià)來判斷其在街上的性能是不夠的。除了對其信號相位噪聲、多普勒分辨率、相位再現(xiàn)性、溫度穩(wěn)定性、輸出功率、接收機(jī)噪聲系數(shù)、調(diào)頻斜率和線性度等進(jìn)行常規(guī)測試外，對整機(jī)功能的測試也變得越來越必要。

在車輛內(nèi)部集成雷達(dá)所造成的影響，例如外殼和天線罩（標(biāo)志或保險(xiǎn)杠）的內(nèi)部反射，增加了這種復(fù)雜性，降低了性能。因此，功能測試正成為許多高檔汽車制造商批準(zhǔn)的強(qiáng)制性步驟。

最簡單的功能測試依賴于安裝在雷達(dá)前方特定參考距離的角反射器。為了獲得穩(wěn)定且可重復(fù)的試驗(yàn)環(huán)境，通常需要一個(gè)大型暗室（如R&S ATS1000）來抑制任何未知的環(huán)境條件。雖然這聽起來很簡單，但這種裝置實(shí)際上只能在給定的信噪比水平下測試靜止理想目標(biāo)的檢測閾值。

無法測試多普勒分辨率和目標(biāo)的動(dòng)態(tài)行為，例如驗(yàn)證跟蹤和分類過程。因此，必須有一個(gè)更真實(shí)的設(shè)置來模擬現(xiàn)實(shí)生活中的情況。還必須包括來自其他移動(dòng)車輛雷達(dá)來模擬外來信號，以確保干擾緩解。

模擬器實(shí)現(xiàn)方法

典型的實(shí)現(xiàn)方法是，接收雷達(dá)射頻信號，并將其下變頻為中頻，在中頻中引入時(shí)延（距離）、徑向速度（多普勒頻移）和衰減（RCS）。

然后，將被調(diào)制的信號相干地向上變換到射頻并重新傳輸?shù)奖粶y雷達(dá)。被測雷達(dá)接收并處理它最初發(fā)送的信號的調(diào)制，并報(bào)告檢測到的距離、多普勒頻移和RCS。

模擬和數(shù)字雷達(dá)回波發(fā)生器都遵循相同的概念，但它們對雷達(dá)回波信號的操作可能不同。雖然模擬回波模擬器使用延遲線，例如波導(dǎo)、同軸或光纖，但為了將信號延遲到固定距離，數(shù)字解決方案在通過可編程時(shí)間延遲動(dòng)態(tài)改變范圍方面也具有更大的靈活性。

然而，數(shù)字解決方案中的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)是相關(guān)信號處理引起的延遲。將雷達(dá)波形從模擬域轉(zhuǎn)換到數(shù)字域需要至少幾個(gè)數(shù)字時(shí)鐘周期。由于雷達(dá)信號以光速傳播，每納秒的延遲將對應(yīng)大約15厘米的距離，這是無法補(bǔ)償?shù)摹ｋm然模擬雷達(dá)回波發(fā)生器用于驗(yàn)證測試和生產(chǎn)線，但數(shù)字發(fā)生器更多地用于研發(fā)，有可能測試更復(fù)雜的雷達(dá)場景。

單雷達(dá)回波發(fā)生器可用于驗(yàn)證目標(biāo)簡單徑向運(yùn)動(dòng)的跟蹤算法。例如，在許多自動(dòng)巡航控制（ACC）方案中都會出現(xiàn)這種情況。為了測試諸如變道輔助等功能，必須改變目標(biāo)方位角，因此需要通過模擬器前端模擬到達(dá)角。

測試

由于高度自動(dòng)化駕駛帶來的巨大需求，汽車?yán)走_(dá)的開發(fā)周期正在縮短。雷達(dá)性能、功能和應(yīng)用都在不斷提高。隨著應(yīng)用程序數(shù)量的增加，應(yīng)用程序和雷達(dá)傳感器必須進(jìn)行最終測試的場景也相應(yīng)增加。

在一個(gè)功能被確認(rèn)之前，需要行駛一百萬公里的測試?yán)锍??？紤]到每年都有新的傳感器和新車，要跟上駕駛測試是不可能的。此外，使用“舊傳感器”數(shù)據(jù)訓(xùn)練的決策網(wǎng)絡(luò)可能不再有效，因?yàn)橛?xùn)練數(shù)據(jù)和分類算法依賴于傳感器本身。

這意味著，一個(gè)新的傳感器需要一個(gè)新的訓(xùn)練和測試數(shù)據(jù)集，這就意味著另一個(gè)百萬公里測試。由于未來生產(chǎn)的汽車將是高度自動(dòng)化和完全自主的，我們需要找到方法來減少駕駛測試所需的公里數(shù)。對于舊車，車輛在環(huán)路（VeHIL）試驗(yàn)臺是可用的。但對于依賴?yán)走_(dá)傳感器信息所生產(chǎn)的新型汽車，這些試驗(yàn)臺必須用額外的試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行更新。

在許多情況下，試驗(yàn)臺上的汽車在雷達(dá)被控制之前甚至不會加速。雷達(dá)回波發(fā)生器和通過電子控制單元（ECU）接口模擬雷達(dá)傳感器回波是一個(gè)很好的起點(diǎn)。雖然雷達(dá)傳感器的軟件仿真可以很全面，滿足很多需求，但并不能真正復(fù)制雷達(dá)的真實(shí)行為。

回波模擬器

雷達(dá)回波模擬器測試?yán)走_(dá)，模擬距離、多普勒和方位角。然而，目前雷達(dá)回波產(chǎn)生器無法對傳感器在正常環(huán)境中檢測到的許多方位角和仰角產(chǎn)生真實(shí)的場景。這是因?yàn)槔走_(dá)回波發(fā)生器的發(fā)射和接收天線數(shù)量有限，因此無法模擬被測雷達(dá)傳感器角度方向的變化。如前所述，這足以進(jìn)行簡單的功能測試或性能測試，如精度、檢測閾值或分辨率，但絕對不適用于高級駕駛員輔助系統(tǒng)和自動(dòng)車輛的功能測試。

雷達(dá)回波模擬器可能需要數(shù)百個(gè)接收器和發(fā)射器來捕獲、操作和重新傳輸與典型雷達(dá)回波信號一樣真實(shí)的回波信號。除了角度限制，現(xiàn)在的雷達(dá)回波模擬器也不能模擬分布式目標(biāo)。

行人并不是一個(gè)倒影。它們有多個(gè)反射點(diǎn)，軀干、腿和手臂有不同的速度。車輛不僅僅表現(xiàn)為一個(gè)單散射點(diǎn)，而是在距離和方位上都有分布的散射點(diǎn)，主要由一個(gè)多普勒分量組成。在從場景和功能角度測試跟蹤、分類和決策過程生成所需的真實(shí)雷達(dá)回波信號時(shí)，必須考慮所有這些要求。

下圖顯示了一個(gè)概念，其中雷達(dá)回波發(fā)生器由一個(gè)天線陣列安裝在屏幕后面。屏幕顯示支持駕駛員輔助系統(tǒng)的攝像頭傳感器的駕駛場景，例如高速公路場景。

一個(gè)完全電子控制的天線陣列，有數(shù)千個(gè)發(fā)射端和一個(gè)數(shù)字處理后端，可以用來模擬復(fù)雜目標(biāo)及其機(jī)動(dòng)的雷達(dá)傳感器。傳感器位于測量系統(tǒng)前，測量系統(tǒng)接收雷達(dá)發(fā)射信號，實(shí)時(shí)控制距離、多普勒、雷達(dá)散射截面（RCS），并將回波信號傳送到天線陣列內(nèi)的特定天線，從而得到被測雷達(dá)的方位角和仰角。

這種模塊化方法的優(yōu)點(diǎn)在于，回波信號的反射將與現(xiàn)實(shí)生活中一樣。在這個(gè)頻率范圍內(nèi)，存在大型天線陣列，并且可以用于雷達(dá)測試，但目前還沒有商業(yè)雷達(dá)回波生成解決方案，可以從這樣的天線陣列生成復(fù)雜的點(diǎn)云目標(biāo)。

隨著雷達(dá)傳感器數(shù)量的增加、不同的工作模式和傳感器功能的增加，測試自主車輛將變得更加復(fù)雜。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，單發(fā)射天線和單接收天線的雷達(dá)回波發(fā)生器是一種很好的方法，但并不能完全滿足未來雷達(dá)傳感器和場景測試的需求。

與數(shù)字雷達(dá)回波發(fā)生器相結(jié)合的天線陣列，將能夠更實(shí)際地滿足測試?yán)走_(dá)傳感器的需要。由于自主汽車的研發(fā)、待測場景、雷達(dá)傳感器及其與激光掃描儀和攝像頭等其他傳感器的融合仍在繼續(xù)，原始設(shè)備制造商、一級制造商和測試測量制造商必須攜手合作，為不斷增長的需求提供解決方案。