综合仿真软件在汽车雷达测试中的应用

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多年来，雷达在汽车工业中发挥着重要的作用，特别是在安全性（紧急自动制动系统、盲点检测和后碰撞保护）和便利性（自适应巡航控制、停车辅助和泊车辅助）方面尤为突出。自那以后，雷达在自动驾驶系统行业中的作用增大到了更高的水平。

为了在关键任务中完美运行，汽车雷达测试的压力越来越大。需要更复杂的设计和测试解决方案来表征更高的频率（77和79GHz）、更宽的带宽（2、4GHz及以上）、多天线和其他汽车雷达技术，如微多普勒。

更高性能的测量设备，例如更好的显示平均噪声水平（DANL）、更高的动态范围、频率超过100GHz、4GHz和更宽带宽的信号分析，正在帮助汽车雷达开发人员实现他们的测试目标。然而，先进的和未来的汽车雷达测试需要集成的仿真和测量解决方案、强大的仿真软件和高性能的测试设备来解决更复杂的测试挑战。

随着对传感器具有更高的目标距离分辨率和更小、更轻的需求越来越强，汽车雷达对高频和更宽带宽的需求也不断增长。为了验证这些高频宽带宽的汽车雷达信号，测试和测量公司推出了高性能的信号分析和生成解决方案，如Keysight N9041B UXA信号分析仪。

除了需要具有宽频带毫米波信号特征化能力的高性能测量设备外，先进的汽车雷达测试还需要基于模拟和测量的更为集成的解决方案，以实现更快、更精确的开发周期。例如，先进的汽车雷达仿真软件Keysight W1908 SystemVue汽车雷达库提供了多散射目标参数化仿真模型，可实现对目标的微多普勒效应的可视化。

汽车雷达是自动驾驶系统的一个重要组成部分，通过检测车辆周围的交通情况，它还应该能够区分复杂场景下的城市环境成分，其中包括周围环境中的许多行人。带有微多普勒的汽车雷达可以将行人与行驶中的车辆分开，因为行人在行走或跑步时，会自然地移动手臂、肘部、手、膝盖、脚趾和身体的其他部位，从而产生与躯干不同的微多普勒位移。

先进的汽车雷达开发人员需要模拟和测试微多普勒效应，以验证他们的雷达能够检测慢行的行人。考虑到汽车雷达测试场景的复杂性，微多普勒目标模型的仿真与测试是关系到行人生命安全的关键。

在图5中，展示了步行的场景。在不同场景下，如步行、跑步、移动的汽车，甚至是特殊场景下的定制轨迹，新的软件解决方案可以可视化频谱中的微多普勒特征等反射回波。它还为步行乘客场景提供了>10个散射源，以利用汽车雷达彻底模拟微多普勒效应。

SystemVue汽车雷达库中具有可视化微多普勒效应的步行乘客轨迹示例

仿真完成后，开发人员可以使用任意波形发生器（AWG）等测试设备生成波形和场景，直接生成仿真信号以及从测试设备捕获的后处理信号，从而加快产品从仿真到原型的开发周期。随着用于汽车雷达的技术越来越复杂，这种协同仿真软件和测量设备解决方案将解决先进和未来的雷达测试，如微多普勒。

任意波形发生器

由于宽带测试对先进和未来的汽车雷达至关重要，任意波形发生器(AWGs)在测试过程中扮演着多重角色。AWGs可以产生非常宽的调制带宽，例如从DC到32GHz，这使得工程师在它们即使很接近的情况下也能够识别目标。

由于AWG中的波形生成是数字的形式，因此它们可以在不同频率同时生成多个信号（如图所示）。这允许对多个发射器同时发射的雷达场景进行真实的模拟。此外，AWGs通常提供多个同步信道，允许工程师测试多信道雷达接收机并模拟某个到达角（AOA）。

由于射频信号直接来自DAC，因此，从脉冲到脉冲和从通道到通道的相位是100%可重复的，这对于测试结果的一致性很重要。另一个好处是在调制格式方面的灵活性，这是开发避免干扰的新型调制方案的理想选择。此外，AWGs还可以从SystemVue等仿真软件工具上生成直接下载的仿真信号。

未来的汽车雷达测试需要基于软件仿真和高性能测量设备，来提高雷达的性能和精度，从而减少开发的时间和成本。现在，先进的软件可以帮助工程师根据汽车雷达的基本场景，利用各种示例工作区，开展自己所需的仿真：如微多普勒、多目标检测、天线的三维扫描、地面杂波（沥青、水泥或泥浆）的雷达场景模拟、行人和多散射目标，角度方向（DOA）度计算，以及相位比较、雨中传输损耗和MIMO雷达。


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