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与其他传感技术相比，雷达具有多种优势，这些优势能够使其在未来汽车主动安全和自动驾驶方面发挥重要作用。通过探测目标雷达信号的多普勒频移，可实时探测目标的速度，并可穿透雨雾雪等恶劣天气条件，等等这些都是雷达所具有的独特能力。这些优点促使汽车制造商越来越多地采用雷达。在美国，美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）与20家汽车制造商达成协议，在2022年前自愿为所有生产车辆配备自动紧急制动（AEB）功能，这项安全功能通常由雷达启动，另外这些制造商占美国市场的99%以上。
随着车辆从先进的驾驶员辅助系统（ADAS）发展到完全自主驾驶阶段，雷达、激光雷达和摄像头等传感器等成为关键的输入设备，它们能为车辆做出决策提供所需的环境，并使车辆准确地感知周围的环境。未来的车辆可能包括多达8个雷达传感器，以提供汽车的全360°环绕视图。汽车雷达的发展和进步给雷达传感器的测试和验证带来了挑战。第一个挑战主要是在满足日益增长的现代汽车雷达测试技术要求的同时，要保持或降低生产测试的成本。现代雷达传感器通常需要76至77GHz的1GHz赫兹带宽，很少有公司在这一频率范围内具备构建测试系统的专业知识。更高带宽的传感器能提供更高的分辨率，雷达制造商已经证明了更高带宽的传感器接近4GHz，中心频率为79GHz，这使得测试更加具有挑战性。在未来雷达传感器技术不断改进的同时，必须优化测试这些传感器的时间和成本，以满足价格和体积的要求，从而使雷达能够被广泛采用。早期的雷达传感器制造商使用大型射频暗室和角反射器对模块进行功能测试和校准。这些房间通常有三五米长，占用了大量的制造场地。为了减少占地面积，雷达功能测试逐渐发展为使用模拟延迟线来模拟远程雷达障碍物，然后是第二个测试站来进行雷达的参数测量。雷达功能测试在专用系统（如NI车载雷达测试系统（VRTS））的推动下取得了进一步的发展。VRTS是一个混合模拟器，由一个矢量信号收发器（VST）构建，它通过一个高性能、低延迟的FPGA将一个仪器质量矢量信号分析仪和一个矢量信号发生器集成在一起（如图1所示）。该方法通过将功能测试（对象仿真）和参数测试合并为一个测试单元，实现了雷达模块生产测试单元的整合。这种组合减少了制造车间的占地面积，并消除了在测试站之间传输雷达模块的开销，提高了吞吐量，为测试人员腾出了空间。汽车雷达测试除了对频率和带宽具有更高的要求外，测试未来雷达传感器的下一个挑战是验证传感器内置的越来越复杂的软件。1GHz赫兹或更高带宽的雷达传感器会产生大量的原始数据。为了避免淹没车辆的通信总线和电子控制单元，雷达传感器包括一个处理器，将这些数据压缩成一个概括的快照。雷达定期发送一个参数化的目标表，其中汇总了传感器当前跟踪的所有目标。每个目标包括一个距离、速度、雷达截面（RCS）、目标ID和置信度（雷达对目标存在的置信度）。雷达软件检测这些目标并跟踪它们的实时运动，通过算法寻找不一致的地方，比如一个障碍物正在远离传感器，但有多普勒信号表明障碍物正在接近传感器。在实验室里，工程师必须验证这些算法和实现它们的软件。在车内对这些算法进行现场测试是至关重要的，但是使用小型雷达测试系统进行实验室测试可以让软件开发人员立即快速验证软件所做的更改。与移动雷达模拟器天线的机电一体化技术相结合，VRTS等系统可以生成标准化的雷达环境来描述和验证雷达传感器软件，包括模拟困难的或危险的拐角情况，以便通过驾驶测试进行仿真。利用模拟器进行实验室测试是保持汽车雷达传感器设计创新步伐的关键。
在整个ADAS或自动驾驶系统的背景下，工程师还必须考虑雷达仿真进行系统验证测试。这些系统越来越依赖于传感器的组合，包括摄像头、激光雷达和雷达。验证ADAS功能的整体性能，如AEB，越来越多地利用传感器的融合，即两个或更多传感器的组合来提高障碍物检测的质量或增加其可信度。例如，如果ADAS雷达传感器“看到”一个障碍物，但摄像头显示该路径是清晰的，则电子控制单元可以把雷达障碍物忽略为幽灵或干扰。在对这些功能进行系统级测试时，工程师需要一个测试平台，该平台能够支持一系列同步传感器模拟，以模拟车辆周围的整个传感环境。由于VRTS等系统是建立在模块化自动化测试设备标准PXI Express上的，因此工程师可以通过添加额外的PXI模块（如NI FlexRIO）来支持额外的传感器，以便与雷达仿真同步模拟数码相机输入（如图2所示）。图2 验证ADAS和自动驾驶软件需要多个车辆传感器的同步仿真，因此车辆“认为”它在现实世界中驾驶。最后，先进的雷达调制技术将会对未来的汽车雷达测试产生一定的影响。调频连续波（FMCW）雷达已成为汽车雷达的标准载体。雷达设计师现在正在寻找使用MIMO天线来增强汽车雷达的能力，以准确地检测障碍物的高度，甚至提供一个类似相机的光栅图像。雷达传感器研究人员正在研究基于类似蜂窝通信中常用的调制方案，以展示更高的性能。这些方案可以对分配给汽车雷达的频谱进行信道化，使MIMO雷达能够刻画并行Tx和Rx路径之间单个雷达的反射。这种方法有望提高雷达分辨率和视场，同时增强雷达对于其他车辆的抗干扰能力。同时，雷达测试系统也必须发展成熟。以这些成像雷达的分辨率精确模拟障碍物可能需要解调单个雷达信道，对每个发射信道应用距离、多普勒和RCS的障碍物效应，按照原始方案调制每个信道，并以往返光速将该障碍物反射回传感器。这些要求将对雷达测试厂商和供应商提出较大挑战，它要求具有高带宽、低延迟的系统架构和极强的信号处理能力。
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