雷达目标环境模拟的测试系统和方法与流程

本发明涉及通信的，尤其是涉及一种雷达目标环境模拟的测试系统和方法。

背景技术：

1、毫米波雷达能够检测外部目标及环境信息，能够通过算法完成对环境的探测，在汽车自动驾驶及安全防护方面起了重大的作用。

2、如图1所示，毫米波雷达产生一个调频连续波(frequency modulated continuouswave，简称fmcw)信号，然后将该调频连续波信号通过雷达的发射天线发射出去，环境中的目标(即图1中的汽车)会将该调频连续波信号反射回雷达，由雷达的接收天线接收，进而通过将发射的调频连续波信号与接收的调频连续波信号混频后得到中频信号，再对中频信号进行算法处理，完成对环境目标的检测。针对雷达的角度测量，其一般采用多天线，如图2所示，根据反射回来的调频连续波信号的相位关系，通过算法计算目标的角度。

3、在雷达测试的现有技术中，一般将雷达放置在测试暗室中，通过雷达模拟器对目标信号进行模拟。雷达模拟器通过接收雷达发射出来的信号，对信号进行时延、多普勒以及功率控制的处理后，再返回给雷达，从而完成对雷达目标的距离、速度以及雷达散射截面积的模拟。而针对多目标多角度的模拟，一般采用在雷达前方放置多个运行轨道，每个轨道上设置一个/对或对个/对收发天线，收发天线连接雷达模拟器端口。测试过程中，收发天线可以在轨道上运动，从而进行多目标多角度的模拟。这种方式的缺点是模拟的目标数量有限，机械结构复杂，导致系统的建造成本很高。而且长期的运动磨损，对其测试精度和结构稳定性也是一种很大的挑战。

4、随着技术的发展以及对雷达环境模拟要求的提升，仅仅对少量目标进行模拟已经无法满足雷达测试的需求，雷达测试开始转向对雷达整体环境的模拟，而现有雷达环境模拟器基本原理是通过大量的单个的雷达模拟器组成一个雷达墙，以实现整个雷达环境的模拟。如图3所示，通过512个小型雷达模拟器组成一个雷达墙，对雷达环境进行模拟。这种方式的优点在于可以通过分别控制每个位置的单个雷达模拟器，模拟整个雷达前方环境的细节信息。缺点是价格极其昂贵，而且对整车做雷达环境模拟时，需要建造一个环绕整车的环境，对单个雷达模拟器的数量要求以及场地要求也都极其严苛，成本极高。

5、可见，单个雷达模拟器无法进行多目标角度模拟；而多个雷达模拟器加运行轨道的方式的机械结构复杂，对结构的运动要求高，模拟的目标数量有限，无法模拟雷达整体的环境；而大量的雷达模拟器组成反射墙的方式的系统复杂度高，每个雷达模拟器都要经过校准，校准的工作量大，系统的建造成本高，特别是对整车的多个毫米波雷达同时进行模拟时，需要建造一个环形墙，搭载更多的雷达模拟器，建造费用一般难以接受。

6、综上，如何简单的、低成本的实现雷达整体环境的模拟测试成为目前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供雷达目标环境模拟的测试系统和方法，以缓解现有技术无法简单的、低成本的实现雷达整体环境的模拟测试的技术问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种雷达目标环境模拟的测试系统，包括：依次连接的接收测试天线、目标环境模拟器、逆矩阵调节器和发射测试天线；

3、所述接收测试天线，用于接收待测雷达发射的信号；

4、所述目标环境模拟器，用于基于所述信号、所述待测雷达的辐射性能信息和模拟的当前目标环境参数，计算所述待测雷达在所述当前目标环境参数对应的当前目标环境中理论上接收的标准信号，其中，所述当前目标环境参数包括：所述当前目标环境中目标的个数、各目标与所述待测雷达之间的距离、各目标与所述待测雷达之间的相对速度、各目标的大小和各目标的角度；

5、所述逆矩阵调节器，用于采用测试环境中的空间传输矩阵的逆矩阵对所述标准信号进行变换，得到变换后的标准信号；

6、所述发射测试天线，用于发射所述变换后的标准信号，以使所述待测雷达接收的信号为所述标准信号，进而完成所述待测雷达在所述当前目标环境中的测试。

7、进一步的，所述接收测试天线的数量与所述待测雷达的发射天线的数量相同，且所述发射测试天线的数量与所述待测雷达的接收天线的数量相同。

8、进一步的，还包括：混频器和低通滤波器；

9、每个所述接收测试天线通过一个所述混频器和一个所述低通滤波器与所述目标环境模拟器连接；

10、每个所述发射测试天线通过一个所述混频器与所述逆矩阵调节器连接。

11、进一步的，还包括：时钟源；

12、所述时钟源与每个所述混频器连接，用于为各个所述混频器提供本振时钟。

13、进一步的，还包括：所述待测雷达。

14、进一步的，所述测试系统的数量与所述待测雷达的数量相同，且每个所述测试系统与一个所述待测雷达对应。

15、第二方面，本发明实施例还提供了一种雷达目标环境模拟的测试方法，应用于上述第一方面中任一项所述的雷达目标环境模拟的测试系统，所述方法包括：

16、接收待测雷达发射的信号；

17、基于所述信号、所述待测雷达的辐射性能信息和模拟的当前目标环境参数，计算所述待测雷达在所述当前目标环境参数对应的当前目标环境中理论上接收的标准信号；

18、采用测试环境中的空间传输矩阵的逆矩阵对所述标准信号进行变换，得到变换后的标准信号；

19、发射所述变换后的标准信号，以使所述待测雷达接收的信号为所述标准信号，进而完成所述待测雷达在所述当前目标环境中的测试。

20、进一步的，所述测试系统的数量与所述待测雷达的数量相同，每个所述测试系统与一个所述待测雷达对应，且每个所述测试系统按照所述雷达目标环境模拟的测试方法对其对应的待测雷达进行测试。

21、进一步的，所述待测雷达的辐射性能信息包括：所述待测雷达的发射天线方向图和所述待测雷达的接收天线方向图，或，所述待测雷达的收发链路增益。

22、在本发明实施例中，提供了一种雷达目标环境模拟的测试系统，包括：依次连接的接收测试天线、目标环境模拟器、逆矩阵调节器和发射测试天线；接收测试天线，用于接收待测雷达发射的信号；目标环境模拟器，用于基于信号、待测雷达的辐射性能信息和模拟的当前目标环境参数，计算待测雷达在当前目标环境参数对应的当前目标环境中理论上接收的标准信号，其中，当前目标环境参数包括：当前目标环境中目标的个数、各目标与待测雷达之间的距离、各目标与待测雷达之间的相对速度、各目标的大小和各目标的角度；逆矩阵调节器，用于采用测试环境中的空间传输矩阵的逆矩阵对标准信号进行变换，得到变换后的标准信号；发射测试天线，用于发射变换后的标准信号，以使待测雷达接收的信号为标准信号，进而完成待测雷达在当前目标环境中的测试。通过上述描述可知，本发明的雷达目标环境模拟的测试系统中，目标环境模拟器能够基于待测雷达发射的信号、待测雷达的辐射性能信息和模拟的当前目标环境参数，计算得到待测雷达在当前目标环境参数对应的当前目标环境中理论上接收的标准信号，并将计算得到的标准信号输入至逆矩阵调节器进行变换处理，进而得到变换后的标准信号，这样，变换后的标准信号再通过发射测试天线进行发射，以使待测雷达接收的信号为标准信号，进而完成待测雷达在当前目标环境中的测试，也就是依次连接的接收测试天线、目标环境模拟器、逆矩阵调节器和发射测试天线能够进行雷达目标环境(即当前目标环境)的模拟，进而基于模拟的雷达目标环境对待测雷达进行测试(即待测雷达在当前目标环境中的测试)，上述测试系统的结构简单、建造成本低、性价比高、可靠性和稳定性高，缓解了现有技术无法简单的、低成本的实现雷达整体环境的模拟测试的技术问题。