可编程的光纤延迟线的制作方法

本发明涉及一种可编程的光纤延迟线以及一种具有可编程的光纤延迟线的目标模拟器。

背景技术：

1、环境传感器理解为如下电子控制装置，所述电子控制装置具有至少一个用于发射发送信号的传感器发射元件和用于接收反射信号的传感器接收元件。所述环境传感器在此以电磁波利用扫描原理来工作——所述环境传感器发出电磁发送信号且记录在环境对象上反射的反射信号，所述环境传感器从反射信号来推断环境对象的距离和/或速度以及其他特性。所述传感器主要是雷达传感器，但是绝对也可以测试激光雷达传感器。雷达传感器和激光雷达传感器基本上完全仅由电磁辐射的所使用的频率来区分。

2、同类型的环境传感器例如用于从车辆环境获得用于紧急制动(aeb-自动紧急制动)、距离控制(acc-自适应巡航控制)和变道辅助(lcs-变道辅助)的测量数据。这些安全相关的自动调节系统(regelautomaten)需要关于靠近的障碍物的位置和速度的实时信息，该障碍物例如是车辆环境中的交通参与者或位置固定的对象，以便及时干预到车辆驾驶中且避免碰撞。

3、典型的环境传感器包括一个或多个发射和接收元件(亦即例如雷达天线)、用于测量并分析处理探测到的雷达信号的逻辑器件以及到车辆的其他控制装置的接口。雷达设备沿其环境的特定方向发出在射频范围中的合适的电磁波(在此为发送信号)且等待所反射的回波信号(在此为反射信号)。

4、测试这种类型的传感器应是比较耗费的。由现有技术已知这样的测试台，如所述测试台在控制装置测试的领域中已经被采用了一段时间。这种类型的测试台例如用于测试汽车的控制装置。在此，控制装置暴露于具有虚拟环境对象的所模拟的环境情景且控制装置的反应被分析处理。在环境传感器的生产线末端的功能测试和校准任务也是常见的测试情况。为了在所述测试情况中应创建尽可能真实的情况，应利用真实的传感器信号来激励传感器控制装置，从而无法区分测试情况与“真实的”测量情况。在此，对所模拟的信号的精度的要求很高。

5、为此，借助于具有实时能力的模拟器系统来计算所模拟的环境场景，且从该环境场景借助于目标模拟器来生成物理信号，要测试的控制装置暴露在这些物理信号中。用于发出这样的物理回波信号的触发是测试台侧接收从控制装置发出的发送信号。

6、为了使要测试的环境传感器根据接收到的所模拟的回波信号来实现期望的测量结果，除了其他参数(例如多普勒偏移)之外，也必须给回波信号施加时间上的延迟。环境传感器的测距基于运行时间原理，其中，环境传感器测量从发射直至探测到反射信号的信号运行时间并由此计算所探测的对象的距离。

7、因此，用于测试环境传感器的目标模拟器的一个功能性是延迟由环境传感器发射的扫描信号。为此可以使用不同的技术，其中，特别有利的技术是在光纤延迟线中借助于通过光纤线路的经延长的信号运行路径进行延迟。

8、这样的延迟线例如由文献wo93/07508已知。用于延迟信号以用于模拟各距离的不同解决方案的典型困难通常是提供尽可能小的最小可模拟的距离、大的可模拟的总距离以及在两个端点之间可模拟的距离的小步长的分辨率。

技术实现思路

1、本发明的任务在于，改进现有技术。

2、该任务通过具有权利要求1的特征的可编程的光纤延迟线、以及具有权利要求9的特征的目标模拟器来解决。

3、本发明的其他有利设计方案是从属权利要求的技术方案。

4、按照本发明的光纤延迟线具有相继连接的多个光学转接开关。光学转接开关在此通常应理解为具有四个用于耦入光学信号的端子的2×2开关，其中，所述端子成对地设置在开关的上部和下部。这样的光学转接开关在此具有直至五个不同的开关状态：分别直通连接的上端子或下端子(“条状态”)，或者一个上端子和一个下端子的交叉连接，分别备选地沿两个方向(左上向右下，或者与之相反)，以及后两种变型同时的交叉连接(“交叉状态”)。在此应注意的是，名称“上”和“下”是任意选择的，以便描述镜像对称的拓扑结构。所述名称因此与开关如何相对于地面设置无关。同样应注意的是，也可以使用转接开关的其他变型，且不必使用所有上述开关状态。

5、光学转接开关的上述端子也称为腿或“引线(pig-tails)”。所述端子包括具有光学耦合件的光纤线路的短的小块，通过该光学耦合件可以将光学信号耦入到开关中。该腿的长度对于本发明在如下范围内起作用，即，所述长度有助于光学延迟线的总延迟且从而增大最小可施加的延迟。因此，这样的结构的优化目标总是：在最小调设的延迟的情况下将总长度保持尽可能小。因此，应最小化在该调设下放置在延迟线中的开关的数量。

6、延迟线现在由相继连接的光学转接开关构成。简化地说，所述开关形成一排。处于相邻的腿在所述排的一侧上(例如下部或上部)直接相互连接。在此，名称“下部/上部”与上文做出的规定相对应。所述排的另一侧分别通过预限定的长度的光纤延迟元件相互连接。

7、位于所述排中的外部的光学转接开关现在形成延迟线的输入或输出。第一转接开关在绕开第二转接开关的情况下与第三转接开关的连接可以通过预限定的长度的延迟元件来实现，或者也直接通过端子的连接来实现。该做法的优点在于，通过所述绕开可以减少开关的总数量，或者至少可以减小可模拟的最小延迟。

8、所述延迟线的功能方式现在使得通过设置光学转接开关的开关状态可以调设延迟长度的不同组合。在此，开关状态通过计算机系统设置，该计算机系统以适合的数据连接来连接到光学转接开关上且可以影响转接开关的开关状态。

9、光纤延迟元件的长度在设计延迟线时中如此规定，使得可以通过切换不同的开关状态来调设从期望的最小延迟值至最大延迟值的期望的不同的延迟值。在此应注意的是，随着采用的开关的数量延迟增量的数量虽然变得更大，但是通过延迟线本来就存在的延迟的大小也变得更大。

10、在一个实施方式中，第一开关在绕开第二开关的情况下与第三开关的连接借助于具有预限定的长度的延迟元件来实现。在此，可以绕开一个或多个开关。

11、在一个优选实施方式中规定，能调设可编程的延迟线的延迟值，其方式为将光纤延迟元件连接到延迟线中或者从延迟线中断开，其中，计算机支持地驱控光学转接开关，且能设置光学转接开关的期望的开关状态。

12、在一个优选实施方式中规定，有目的地限定可编程的光纤延迟线的能调设的延迟值，其方式为如此选择所述延迟线的长度使得能调设延迟值的期望的增量。

13、在用于模拟基于电磁波的环境传感器的空间距离的光纤延迟线的一个实施方式中，该延迟线具有至少三个光学转接开关，其中，所述转接开关通过多个光学的纤维部段相互连接，从而形成具有多个不同的延迟值的连续的延迟线，且不同的延迟值与转接开关的开关位置有关，且第一转接开关的端子在绕开至少一个第二转接开关的情况下与第三转接开关连接。

14、该实施方式的优点在于，在调设最小延迟时转接开关的数量可以保持低于现有技术中通常的数量。

15、本发明的一个优选实施方式规定，可编程的光纤延迟线具有第一数量的光纤延迟元件，其中，每个光纤延迟元件分别将两个转接开关相互连接。

16、本发明的一个优选实施方式规定，光学延迟线由第一排的光学转接开关和第二排的光学转接开关构成。在此规定，一个开关承担中断开关的功能，且设有分配器转接开关。中断开关和分配器转接开关同样如所有其他开关那样是光学转接开关。所述中断开关和分配器转接开关如此连接到光纤延迟线中，使得信号要么通过第一和第二排的所有开关要么仅通过第一数量的转接开关。这带来如下优点，即，可以切换大量不同的延迟值且即便如此实现可编程的光纤延迟线的最小的总延迟、亦即最小的延迟值。由现有技术已知的是，对于具有n个不同的延迟元件的延迟线必须采用n+1个转接开关，于是这些转接开关都有助于最小可能的延迟。本发明的优点在于，仅直到中断开关的各转接开关有助于最小的延迟，而延迟线总体上具有明显更高数量的转接开关、亦即第一和第二数量的转接开关一起。

17、在此，延迟线的中断的位置的选择与延迟线的准确的设计方案有关。为此必须考虑的是，对能调设的延迟值的步宽提出哪些要求。由此且基于将端子直接相互连接(“引线”)的连接的长度而产生中断开关的统计上优化的位置。

18、在此规定，可编程的光纤延迟线具有第一排的光学转接开关和第二排的光学转接开关。第一排的光学转接开关在此分别通过端子对的连接串接，其方式为两个光学转接开关中的两个端子分别通过光学延迟元件相互连接。附加地，该光学转接开关的两个另外的端子分别连接，例如尽可能直接地通过其引线的连接。同样的情况适用于第二排：所述第二排的转接开关同样分别通过端子对的连接而串接，其方式为两个光学转接开关中的第一端子分别通过光学延迟元件相互连接，而该光学转接开关中的第二端子分别连接。

19、延迟线在此具有分配器转接开关，该分配器转接开关既不算作第一排也不算作第二排。在此，分配器转接开关的第一端子与第二排的光学转接开关的第三端子连接；且分配器转接开关的第二端子与第一排的作为中断开关而给出的光学转接开关的第三端子连接，从而第一排的光学转接开关在绕开第二排的情况下能与分配器转接开关连接。那么换言之，所述分配器转接开关具有与两个排的连接。

20、此外，第一排的光学转接开关与第二排的光学转接开关连接，其中，所述第一排的光学转接开关的第四端子与所述第二排的光学转接开关的第三端子连接，且所述第一排的光学转接开关的第三端子和分配器转接开关的第三端子构成为用于耦入/耦出光学信号的信号接口。

21、本发明的一个优选实施方式规定，选择具有相同长度的光纤延迟元件中的两个光纤延迟元件。该做法基于如下认识，即，光学的纤维部段的制造经受如下不准确性，该不准确性位于期望的步宽的范围中。如果对最大延迟提出的要求低于利用所述多个开关和所选择的延迟元件能实现的要求，那么选择具有相同长度的两个延迟元件可以是有意义的。目标在于，利用转接开关的多个开关状态组合来实现相同的调设的总延迟。那么可能的是，通过两个延迟元件的重复在更大的延迟的范围中实现如下可能，即，在使用之前如此校准延迟线，使得所述延时线满足对步宽的精度和所模拟的距离的精度的期望的要求。为此，调设所有利用延迟线可能的组合，为其施加测试信号且将其依次测量。测试信号在此由外部装置产生且被测量回来。测量结果于是根据延迟的大小被分类，且将延迟线如此编程使得能调设所选择的(精确的)延迟。

22、本发明的一个优选实施方式规定，延迟线用于目标模拟器中。完全一般地，要测试的环境传感器可以是雷达距离传感器、超声波传感器或激光雷达传感器。目标模拟器在此具有适合的模拟器发射元件和模拟器接收元件。在雷达距离传感器的情况下，这两个元件通过模拟器侧的雷达天线而给出。此外设有下混频器，所述下混频器将由要测试的环境传感器发射的和由模拟器接收元件接收的扫描信号混合到一个中间频率；以及此外设有光电耦合器，所述光电耦合器用于将中间频率的电信号转换为光学信号。该信号可以耦入到按照本发明的延迟线中且通过光学转接开关的程序控制的调设可施加期望的延迟。此外，设有另一光电耦合器，所述光电耦合器可以将经延迟的信号转换为中间频率的电信号。此外可以可选地设有放大器，利用所述放大器可以将信号衰减或放大。这样的组件的优点在于，可以产生更真实的回波信号。这样例如位于远处的对象通常以比位于近处的对象而更弱的回波信号被探测到。利用放大/衰减组件那么可以更真实地生成所模拟的回波信号。此外可以设有多普勒发生器，所述多普勒发生器设立为，将多普勒频率施加给信号以便模拟相对于要测试的环境传感器的相对速度。此外设有上混频器，所述上混频器将信号从中间频率上混频到rf频率且将其提供以用于通过模拟器发射元件进行发射。在此所述组件的顺序不必强制遵循如此——同样可以考虑其他组合。也可以规定，多普勒发生器和上混频器实现在一个组件中。

23、本发明的一个优选实施方式规定，目标模拟器具有自测试功能。在此规定，目标模拟器具有测试信号产生组件，产生测试信号且将其耦入在目标模拟器内的信号运行中的一个位置处(例如在光电耦合器处，所述光电耦合器将电信号转换为光学信号)或者将其耦入在上混频器处。测试信号例如可以是激光或者电信号源。此外设有信号探测组件，所述信号探测组件测量测试信号且确定该测试信号的信号运行时间。该测量可以在信号运行中的不同位置上实现，例如在将光学信号转换为电信号的光电耦合器上或者在上混频器上。自测试功能的优点在于，在使用目标模拟器时可以随时确定：通过延迟线提供的延迟值是否是期望的值。在设备的运行期间可能随着时间在内部组件上产生变化，该变化可能使所模拟的回波信号失真。特别是在下线测试(“end of line”测试)中模拟信号的高精度和可靠性发挥作用，因为环境传感器原则上具有安全关键的功能性。在目标模拟器的信号运行中的不同位置上可以馈入测试信号并对其回测的可能性提供了保持测试质量始终不变的灵活且时间上经济的可能性。

24、在本发明的一个优选实施方式中规定，目标模拟器安装在测试台结构中。所述测试台结构此外包括如下机构，以便将目标模拟器的模拟器发射元件在由要测试的环境传感器感知的背景(kulisse)内移动到预定位置且以所述位置为出发点使回波信号可被要测试的环境传感器感知。这可以通过要测试的环境传感器相对于静止设置的模拟器发射元件的移动/转动来确保，但也可以通过模拟器发射元件相对于静止定位的要测试的环境传感器的移动或者通过驱控多个设置在背景内的模拟器发射元件来确保。