一种毫米波雷达电磁兼容测试方法与流程

1.本技术涉及电磁兼容测试技术领域，尤其涉及一种毫米波雷达电磁兼容测试方法。


背景技术：

2.随着汽车自动驾驶领域的发展，其配套的自动驾驶传感器发展也进入了快车道。目前应用最为广泛的自动驾驶传感器是车载毫米波雷达。目前市场主流使用的车载毫米波雷达按照其频率的不同，主要可分为两种：24ghz毫米波雷达和77ghz毫米波雷达。通常24ghz雷达检测范围为中短距离，用作实现盲点探测系统(blind spot dectection，bsd)，而77ghz长程雷达用作实现自适应巡航系统(adaptive cruise control，acc)。由于毫米波雷达广泛应用于自动驾驶领域，给毫米波雷达控制器的安全性提出了前所未有的挑战和要求，要求在较强的电磁场环境中做到电磁自兼容和优异的抗扰表现。
3.为了准确评价毫米波雷达的电磁自兼容和电磁抗扰能力，需要对毫米波雷达进行电磁兼容测试。对于一般的毫米波雷达性能测试来说，可以采用雷达模拟器来模拟不同的探测回波，从而使得毫米波雷达在接收到探测回波后对探测回波进行处理，然后根据处理结果来评价毫米波雷达性能。然而，对于毫米波雷达的电磁兼容试验来说，毫米波雷达需要在半电波暗室中进行电磁自兼容和电磁抗扰测试。在测试过程中，半电波暗室内不能出现有源电磁设备，否则将不能获得准确的测试结果。而且在电磁兼容测试过程中，在高场强的环境下，雷达模拟器容易被电磁波干扰损坏。通常的电磁兼容试验评价中排除了对毫米波雷达探测功能的抗扰能力评价。现有技术很难做到在电磁兼容实验室中完美的模拟毫米波雷达的探测应用场景，从而无法实现对毫米波雷达的电磁抗扰能力进行客观评价。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是现有的毫米波雷达测试方法无法对毫米波雷达的抗干扰能力进行准确测试的问题。
5.为解决上述技术问题，本技术实施例公开了一种毫米波雷达电磁兼容测试方法，所述方法包括：
6.将待测毫米波雷达设置在半电波暗室内；所述半电波暗室用于对所述待测毫米波雷达进行电磁兼容测试；
7.在所述待测毫米波雷达的探测区域中确定目标物设置区域；
8.将探测目标物设置在所述目标物设置区域内；所述探测目标物用于反射所述待测毫米波雷达所发射的探测波束，所述探测目标物为无源反射装置；
9.在所述半电波暗室内施加干扰电磁场；
10.控制所述待测毫米波雷达在所述干扰电磁场中对所述探测目标物进行探测得到测试探测数据。
11.进一步的，所述探测目标物为八面角反。
12.进一步的，所述在所述待测毫米波雷达的探测区域中确定目标物设置区域，包括：
13.根据所述待测毫米波雷达建立空间直角坐标系；
14.确定所述待测毫米波雷达分别沿xy、xz、yz平面所发射的探测波束在所述空间直角坐标系中的交集区域；
15.确定所述交集为所述目标物设置区域。
16.进一步的，所述将探测目标物设置在所述目标物设置区域内，包括：
17.在所述目标物设置区域内确定与所述待测毫米波雷达具有预设距离的截面；
18.将所述探测目标物设置在所述截面内。
19.进一步的，所述将所述探测目标物设置在所述截面内之后，还包括：
20.根据所述待测毫米波雷达探测参数和所述预设距离确定所述截面的边界坐标；
21.根据所述边界坐标确定目标监控区域。
22.进一步的，所述在所述半电波暗室内施加预设场强的干扰电磁场之前，还包括：
23.控制所述待测毫米波雷达对所述探测目标物进行探测得到标准探测数据。
24.进一步的，所述控制所述待测毫米波雷达在所述干扰电磁场中对所述探测目标物进行探测得到测试探测数据之后，包括：
25.获取所述标准探测数据和所述测试探测数据；
26.根据所述探测数据确定所述待测毫米波雷达的抗干扰测试结果。
27.进一步的，所述根据所述探测数据确定所述待测毫米波雷达的抗干扰测试结果之前，还包括：
28.根据所述目标监控区域在所述标准探测数据中确定第一探测数据；
29.根据所述目标监控区域在所述测试探测数据中确定第二探测数据。
30.进一步的，所述根据所述探测数据确定所述待测毫米波雷达的抗干扰测试结果，包括：
31.根据所述第一探测数据和所述第二探测数据确定所述待测毫米波雷达的抗干扰测试结果。
32.进一步的，所述根据所述第一探测数据和所述第二探测数据确定所述待测毫米波雷达的抗干扰测试结果，包括：
33.若所述第一探测数据与所述第二探测数据的波动值小于阈值，则所述毫米波雷达的抗电磁干扰测试通过。
34.本技术实施例提供的毫米波雷达电磁兼容测试方法，具有如下技术效果：
35.该方法中通过选择无源的探测目标物以供待测毫米波雷达进行探测，在测试过程中不会产生额外的电磁干扰源，从而能够得到准确的抗电磁干扰探测结果。此外，通过将探测目标物设置在特定的目标物设置区域内，在评价待测毫米波雷达的抗电磁干扰能力时，可仅关注目标物设置区域内的探测数据，一方面可以减少数据处理量，另一方面可以更加精确的判断待测毫米波雷达在电磁干扰下的探测能力。
附图说明
36.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅
仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
37.图1为本技术实施例提供的一种毫米波雷达电磁兼容测试方法的流程示意图；
38.图2为本技术实施例提供的一种对待测毫米波雷达进行电磁兼容测试的半电波暗室结构示意图；
39.图3为本技术实施例提供的一种确定目标物设置区域的方法流程示意图；
40.图4为本技术实施例提供的一种目标物设置区域的结构示意图；
41.图5为本技术实施例提供的一种探测目标物所在位置与待测毫米波雷达所在位置的坐标系映射示意图。
42.以下对附图作补充说明：
43.101-吸波尖劈；102-支撑装置；103-电磁场加载装置；104-待测毫米波雷达；105-探测目标物；106-测试控制设备。
具体实施方式
44.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
45.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
46.目前电磁兼容试验环境基于现有条件的半电波暗室，为了在高场强的环境下，保护雷达模拟器不被电磁波干扰损坏，没有可靠优异的方法能把雷达模拟器部署在半电波暗室中，电磁兼容试验室的试验技术很难做到在电磁兼容实验室中完美的模拟毫米波雷达的探测应用场景中进行电磁兼容试验的试验结果评价。通常的电磁兼容试验评价中排除了对毫米波雷达探测功能的抗扰能力评价。
47.同时，在一般的半电波暗室环境中，暗室由屏蔽室内附着类金属质地的铁氧体片并且黏贴或扣接吸波尖劈构成，吸波尖劈的吸波频率在40ghz以下，远低于毫米波工作频段77ghz，不能对毫米波雷达工作频段进行有效滤波。当毫米波雷达在半电波暗室中发射雷达波束进行探测目标时，会造成毫米波雷达误认为在一个巨型360
°
环绕的密闭金属腔体内，毫米波雷达探测目标会出现多目标的虚假异常状态，最终导致毫米波雷达输出的探测目标点云数据数量出现不稳定情景，或巨量增加，或巨量减少。毫米波雷达无法正常工作。
48.上述现实情况会导致毫米波雷达电磁兼容试验达不到预期的评价结果，严重时，在毫米波雷达前装量产车辆安装使用，在极端环境下，毫米波雷达探测功能异常，导致自动驾驶功能异常，最终出现不可预期的道路事故，后果极其严重。
49.有鉴于此，本技术实施例提供了一种毫米波雷达电磁兼容测试方法，图1为本技术实施例提供的一种毫米波雷达电磁兼容测试方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：
50.s101：将待测毫米波雷达设置在半电波暗室内。
51.本技术实施例中，半电波暗室用于对待测毫米波雷达104进行电磁兼容测试。图2为本技术实施例提供的一种对待测毫米波雷达104进行电磁兼容测试的半电波暗室结构示意图，如图2所示，半电波暗室的内壁上设置有稀薄材质制成的吸波尖劈101，用于吸收电磁波。半电波暗室内通常设置有支撑装置102，支撑装置102用于放置待测毫米波雷达104。半电波暗室内还设置有电磁场加载装置103，电磁场加载装置103用于施加干扰电磁场，电磁场加载装置103可以是抗扰天线。半电波暗室内还设置有滤波线束，滤波线束与半电波室外接通，用于与待测毫米波雷达104供电以及信号传输等。需要说明的是，该滤波线束经严格滤波进入半电波暗室内，不会产生额外电磁干扰源。对待测毫米波雷达104进行电磁兼容测试的测试系统，除了半电波暗室外，还包括控制室，控制室设置在半电波暗室外，用于下发控制指令对电子转向系统进行电磁兼容试验。控制室设置在半电波暗室之外，与半电波暗室独立。在一些可选的实施例中，测试系统还可以包括功放室，功放室内设置有功放设备，用于放大电磁兼容试验过程中测试设备功率场强信号的信号。同样的，功放室设置在半电波暗室之外，与半电波暗室独立。
52.s103：在待测毫米波雷达104的探测区域中确定目标物设置区域。
53.本技术实施例中，在待测毫米波雷达104位置固定后，可根据待测毫米波雷达104的探测参数在待测毫米波雷达104的探测区域中确定目标物设置区域。待测毫米波雷达104能够对该目标物设置区域实现高质量的探测。
54.作为一种可选的实施方式，图3为本技术实施例提供的一种确定目标物设置区域的方法流程示意图，如图3所示，该方法包括：
55.s301：根据待测毫米波雷达104建立空间直角坐标系。
56.s303：确定待测毫米波雷达104分别沿xy、xz、yz平面所发射的探测波束在空间直角坐标系中的交集区域。
57.s305：确定交集为目标物设置区域。
58.本技术实施例中，目标物设置区域选择需要满足以待测毫米波雷达104为基点，在待测毫米波雷达104射频探测波束的夹角内可识别、探测到的区域。图4为本技术实施例提供的一种目标物设置区域的结构示意图，如图4所示，以待测毫米波雷达104为原点设置三个轴向，即x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系。x轴、y轴、z轴三个轴向各自基点所对应的上述射频探测波束的夹角的交集，即为合适部署探测目标物105的位置，并且可以根据待测毫米波雷达104的探测参数得到可测量的目标物设置区域的空间区域坐标。
59.s105：将探测目标物105设置在目标物设置区域内。
60.本技术实施例中，在待测毫米波雷达104的探测区域中确定目标物设置区域之后，将探测目标物105设置在目标物设置区域内。探测目标物105用于反射待测毫米波雷达104所发射的探测波束，该探测目标物105为无源反射装置，即该探测目标物105不会产生电磁波，且能够对电磁波进行很好的反射。半电波暗室的内壁设置有吸波材料，能够吸收电磁波。对于毫米波雷达所发出的探测波束来说，同样会被半电波暗室所吸收。如果没有在半电波暗室内设置探测目标物105，待测毫米波雷达104将无法收到反射回波，即无法正常工作。
因此，需要设置探测目标物105来反射待测毫米波雷达104所发出的探测波束。探测目标物105的选择需要满足能够对待测毫米波雷达104所发射的探测波束形成强反射。此外，探测目标物105自身不能产生任何电磁波，以免干扰待测毫米波雷达104的电磁兼容测试结果。可选的，探测目标物105为角反射器。可选的，角反射器的材质为金属材质。待测毫米波雷达104发射的探测波束扫描到角反射器后，探测波束会在金属材质的角反射器上产生折射放大，产生很强的回波信号。作为一种可选的实施方式，探测目标物105为八面角反射器，即八面角反。八面角反的反射强度更高，能够使待测毫米波雷达104探测到清晰、稳定的探测目标物105，且不容易丢失。
61.本技术实施例中，将探测目标物105设置在目标物设置区域内可以包括以下步骤：首先，在目标物设置区域内确定与待测毫米波雷达104具有预设距离的截面。然后将探测目标物105设置在截面内。目标物探测区域是以待测毫米波雷达104为中心的探测波束交集区域，该区域自待测毫米波雷达104在待测毫米波雷达104的探测范围内向空间中延伸，可以将探测目标物设置在与待测毫米波雷达104具有预设距离的位置处。可选的，该预设距离可根据电磁兼容测试要求确定。该预设距离也可以是任意距离，如1m，1.5m等。
62.本技术实施例中，在将探测目标物105设置在截面内之后，通过计算截面的边界坐标来确定目标监控区域，以便于对待测毫米波雷达104所反馈的探测数据进行筛选，减少数据处理量，同时可以更加精确的判断待测毫米波雷达104在电磁干扰下的探测能力。具体的，可以根据待测毫米波雷达104探测参数和预设距离确定截面的边界坐标，然后根据边界坐标确定目标监控区域。
63.作为一种可选的实施方式，如图4所示，根据待测毫米波雷达104的探测参数，目标物设置区域的边界面分别与xy平面、xz平面、yz平面的夹角，然后跟预设距离计算截面的顶点p01、p02、p03、p04的坐标，即计算截面的边界坐标，然后在测试控制设备106中输入截面的边界坐标，从而测试控制设备106能够对待测毫米波雷达104所反馈的探测数据进行筛选，只保留边界坐标所约束的区域内的数据，提高处理效率。
64.作为另一种可选的实施方式，图5为本技术实施例提供的一种探测目标物105所在位置与待测毫米波雷达104所在位置的坐标系映射示意图，如图5所示，探测目标物105所在位置可以视为以待测毫米波雷达104为中心所建立的球坐标系中，通过计算探测目标物105在目标物设置区域中可能的坐标，即可确定目标监控区域。即根据待测毫米波雷达104的发射角范围，通过极坐标计算探测点云空间区域，对应以待测毫米波雷达104为中心的，放置探测目标物105的区域。探测目标物105在目标物设置区域中可能的坐标可通过以下算法计算得到：
65.p11＝(cosα(t)*cosγ(t)+sinα(t)*sinγ(t)*sinη(t))*l
66.p12＝(sinα(t)*cosη(t))*l
67.p13＝(cosα(t)*sinγ(t)+sinα(t)*cosγ(t)*sinη(t))*l
68.p21＝(-sinα(t)*cosγ(t)+cosα(t)*sinγ(t)*sinη(t))*l
69.p22＝(cosα(t)*cosη(t))*l
70.p23＝(sinα(t)*sinγ(t)+cosα(t)*cosγ(t)*sinη(t))*l
71.p31＝(sin(t)*coηs(t))*l
72.p32＝(-sinη(t))*l
73.p33＝(cosγ(t)*cosη(t))*l
74.上述公式中，p1x，p2x，p3x代表探测目标物在目标区域的极坐标向量，即代表着探测目标物105空间姿态的坐标。其中，l表示探测目标物105与待测毫米波雷达104的距离，可选的，l＝1m。t代表在试验室场景中，某时刻探测目标物位置的时间变量。t不随从目标位置而改变的一个绝对恒变量，紧随极坐标转换时抽象到x面或y面或z面的位置/时刻。可选的，t可选择任意常量。
75.α代表八面角反在目标区域的直角坐标系延z轴旋转的角度/某时刻。
76.γ代表八面角反在目标区域的直角坐标系延y轴旋转的角度/某时刻。
77.η代表八面角反在目标区域的直角坐标系延x轴旋转的角度/某时刻。
78.p11代表八面角反自身直角坐标系x轴向被雷达探测后，投影到目标区域的x轴延y/z构成的极坐标切面的垂直交点。
79.p12代表八面角反自身直角坐标系x轴向被雷达探测后，投影到目标区域的y轴延x/z构成的极坐标切面的垂直交点。
80.p13代表八面角反自身直角坐标系x轴向被雷达探测后，投影到目标区域的z轴延x/y构成的极坐标切面的垂直交点。
81.p21代表八面角反自身直角坐标系y轴向被雷达探测后，投影到目标区域的x轴延y/z构成的极坐标切面的垂直交点。
82.p22代表八面角反自身直角坐标系y轴向被雷达探测后，投影到目标区域的y轴延x/z构成的极坐标切面的垂直交点。
83.p23代表八面角反自身直角坐标系y轴向被雷达探测后，投影到目标区域的z轴延x/y构成的极坐标切面的垂直交点。
84.p31代表八面角反自身直角坐标系z轴向被雷达探测后，投影到目标区域的x轴延y/z构成的极坐标切面的垂直交点。
85.p32代表八面角反自身直角坐标系z轴向被雷达探测后，投影到目标区域的y轴延x/z构成的极坐标切面的垂直交点。
86.p33代表八面角反自身直角坐标系z轴向被雷达探测后，投影到目标区域的z轴延x/y构成的极坐标切面的垂直交点。
87.计算出上述坐标后，在测试控制设备106中输入上述坐标，从而测试控制设备106能够对待测毫米波雷达104所反馈的探测数据进行筛选，只保留上述坐标所约束的区域内的数据，以提高处理效率。
88.本技术实施例中，在将探测目标物105设置在目标物设置区域内之后，正常将被测样件毫米波雷达上电，保证其正常工作。然后通过车载通讯信号线、光隔等与测试控制设备106建立通讯，并且在测试控制设备106中输入上述三个轴向各自基点所对应的上述射频探测波束的夹角的交集空间区域坐标位置，使测试控制设备106可以正常进行筛选待测毫米波雷达104探测反馈的探测数据，从而过滤无效目标数据。在一些实施例中，将p11、p12、p13、p21、p22、p23、p31、p32、p33的计算值测试控制设备106中之后，测试控制设备106根据预设的合理性逻辑校验参数的逻辑关系是否矛盾，通过校验后测试控制设备106处于待测状态。可选的，合理性逻辑校验包括判断探测靶目标稳定最小数量，即试验前探测稳定后的最小探测目标物105数量与预设值是否相同。合理性逻辑校验还包括判断上述点坐标是否
在待测毫米波雷达104的探测范围内，例如，上述点坐标是否在预设探测距离范围内，比如最大3m，最小1m；或上述点坐标是否在预设方位角范围，比如最小-90
°
，最大90
°
；或上述点坐标是否在高度范围内，比如最小-90
°
，最大90
°
；或上述点坐标是否在预设多普勒范围，比如最小0，最大255等。在完成上述工作之后，可以控制待测毫米波雷达104对探测目标物105进行探测得到标准探测数据。标准探测数据用于作为基准数据与施加电磁场之后的探测数据进行比对，以判断待测毫米波雷达104的抗干扰能力。标准探测数据可以包括探测点云、探测目标物105位置坐标、探测目标物105数量等数据。
89.s107：在半电波暗室内施加干扰电磁场。
90.本技术实施例中，在获得标准探测数据后，在半电波暗室内施加预设强度的干扰电磁场。具体的，在半电波暗室对应的控制室内根据电磁兼容试验所需的场强，利用信号源发生器产生出小信号(不大于1.0v p-p)，经过功率放大器，通过电磁兼容试验专用抗扰天线传导后辐射产生预期目标场强，例如60v/m、100v/m、雷达波场强300v/m，施加到待测毫米波雷达104上。
91.s109：控制待测毫米波雷达104在干扰电磁场中对探测目标物105进行探测得到测试探测数据。
92.本技术实施例中，在半电波暗室内施加试验指定预设场强后，控制待测毫米波雷达104在干扰电磁场中对探测目标物105进行探测得到测试探测数据。测试探测数据可以包括探测点云、探测目标物105位置坐标、探测目标物105数量等数据。可选的，在得到测试探测数据后，测试控制设备106获取标准探测数据和测试探测数据。然后根据探测数据确定待测毫米波雷达104的抗干扰测试结果。
93.作为一种可选的实施方式，测试控制设备106获取标准探测数据和测试探测数据之后，根据前述所输入的坐标确定目标监控区域，并且根据目标监控区域在标准探测数据中确定第一探测数据，根据目标监控区域在测试探测数据中确定第二探测数据。然后根据第一探测数据和第二探测数据确定待测毫米波雷达104的抗干扰测试结果。可选的，测试控制设备106对第一探测数据和第二探测数据进行比对，如果第一探测数据与第二探测数据的波动值小于阈值，则毫米波雷达的抗电磁干扰测试通过。
94.本技术实施例中，测试控制设备106通过监控目标监控区域内待测毫米波雷达104对探测目标物105进行探测所得到的测试探测数据变化来评价待测毫米波雷达104的抗干扰能力。作为一个可选的实施方式，测试控制设备106通过比对第一探测数据和第二探测数据，校验探测目标物105的点云信息变化，即点云是否出现巨量增减，或者点云出现不连续，如果出现该中情况则表明待测毫米波雷达104的抗干扰能力差。作为另一个可选的实施方式，测试控制设备106通过比对第一探测数据和第二探测数据中探测目标物105的数量变化，如果出现探测目标物105的数量不一致，则表明待测毫米波雷达104的抗干扰能力差。作为另一个可选的实施方式，测试控制设备106监控待测毫米波雷达104通讯上送的以太网报文中的心跳报文，即通过监控待测毫米波雷达104在施加干扰电磁场后是否能够与测试监控设备进行正常通信，如果出现无法正常通信或者通讯报文的心跳报文id出现，则表明待测毫米波雷达104的抗干扰能力差。在一些实施例中，在对待测毫米波雷达104进行电磁兼容测试时，还可以记录出现上述变化时的干扰电磁场场强，以确定待测毫米波雷达104的抗干扰能力。
95.本技术实施例所述的毫米波雷达电磁兼容测试方法，提供了一种基于现有的电磁兼容试验环境进行有效合理的改造，通过部署特制八面角反，实现待测毫米波雷达可探测到有效的目标物。同时在测试控制设备内部设置合理的探测对象筛选参数，实现对特定八面角反的探测目标锁定。通过监控待测毫米波雷达反馈的测试探测数据，进而实现在抗扰环境下电磁兼容试验对毫米波雷达探测功能的抗扰能力评价。采用以上测试方法，可以在测试的过程中，直观的监控待测毫米波雷达的电磁兼容表现，可靠的评价待测毫米波雷达的抗扰性能，增加了试验效率和评价结果的准确性。
96.需要说明的是：上述本技术实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
97.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
98.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
99.以上所述仅为本技术的较佳实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。