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車載雷達測試系統

2019-07-25 09:06:29 NI

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專為自動化設計驗證、測試和測量而設計

NI車載雷達測試系統 (VRTS) 為76至81 GHz的汽車雷達系統提供了自動化雷達測量和障礙物模擬功能。工程師可利用VRTS來測試汽車硬件及軟件子系統，包括雷達傳感器、ADAS子系統和嵌入式軟件。VRTS具有靈活的障礙物生成功能，可模擬各種生成的場景，幫助工程師測試雷達及其他先進駕駛輔助系統 (ADAS) 的嵌入式軟件。此外，高性能毫米波射頻前端和PXI矢量信號收發器 (VST) 相結合，可實現精確的RF 測量，幫助工程師分析和測試波束。因此，工程師可以在ADAS和雷達系統開發的各個階段，即從研發到批量制造測試，均使用相同的測量硬件。

VRTS是平臺化測試和測量方法的一部分，因此它可以輕松地與其他PXI測量硬件集成，以構成完整的汽車測試系統。對于傳感器融合測試應用，工程師可以將VRTS與其他測量硬件組合并同步，以同時模擬多種類型的傳感器。測試系統通常作為硬件在環 (HIL) 仿真的一部分，通過模擬環境的行為來測試嵌入式軟件。

VRTS詳解

VRTS是一種模塊化系統，能夠在77和79 GHz汽車雷達波段內提供汽車雷達障礙物生成和測量功能。VRTS的核心是PXI系統，里面包含了PXIe-5840矢量信號收發器和NI-5692可變延遲發生器（VDG）。這些模塊與NI mmRH-3608毫米波射頻前端配合使用，可為雷達傳感器提供射頻接口。這款毫米波射頻前端還具有對中激光器，可確保雷達DUT與測試系統射頻前端之間精確對準。典型測試配置框圖如圖1所示。VRTS的一個關鍵組件是PXIe-5480 VST。該儀器為系統提供兩個關鍵功能：校準雷達測量和障礙物模擬。工程師利用VST的板載FPGA，可模擬雷達障礙物的復雜運動。執行雷達障礙物模擬時，VRTS最多可模擬四個或更多物體。如果障礙物出現在4到300m的距離內，則距離分辨率為10cm到12cm，距離越近分辨率越高。除距離外，用戶可在軟件中動態設置目標雷達截面 (RCS) 和速度（多普勒效應）。

圖1.典型VRTS配置框圖

VST的射頻信號發生器和分析儀為自動化雷達傳感器測試提供經過校準的測量結果。基于該儀器，VRTS可幫助工程師進行各種測量，包括天線波束輻射方向圖、全向有效輻射功率（EIRP）、相位噪聲、頻譜占有率、波束寬度、線性調頻信號調制解調等。將障礙物模擬和測量功能集于一體，可減少總測試時間，而且也意味著您無需分別購買具有這兩種功能的專用測試系統，這樣可減少儀器數量，進而減少生產測試所需的占地空間。

VRTS的模塊化特性使得NI聯盟合作伙伴可定制硬件配置，來精準地滿足特定應用的需求。

生產測試用9槽系統

對于生產測試應用，VRTS采用一個VST和最多兩個VDG配置，如圖2所示。該配置支持生成最多兩個遠距離雷達障礙物，而且占地面積和成本也保持最小。生產測試用的VRTS還具有全部的雷達測量功能，包括波束特征測試、EIRP測量和功能測試。圖2 的系統配置包括：

1個PXIe-1078 9槽機箱
1個PXIe-8840多核嵌入式控制器
1個PXIe-5840矢量信號收發儀
2個NI-5692可變延遲發生器

圖2.生產測試的VRTS配置

用于驗證、特性分析和研發的18槽系統

對于高級應用，工程師可使用PXIe-1085 18 槽機箱來支持生成多達四個全范圍雷達障礙物。該配置包括兩個VST和四個VDG，如圖3所示。無論是生產測試用VRTS，還是高級應用所需的VRTS，均可通過擴展電纜連接至其他PXI機箱進行擴展，以生成更多模擬雷達障礙物。圖3的系統配置包括：

1個PXIe-1085 18槽機箱
1個PXIe-8840多核控制器
2個PXIe-5840矢量信號收發儀
4個NI-5692可變延遲發生器

請注意，圖3的配置還包含一個空PXI插槽，用于添加更多儀器或控制其他PXI機箱。適用的儀器包括電源、示波器、數據采集模塊、CAN/以太網接口模塊等。

圖3.高級VRTS最多可生成四個雷達障礙物

毫米波射頻前端選項

除了多種PXI配置外，VRTS還具有多個射頻前端選項，適用于收發分置和收發一體天線配置。收發分置選項具有獨立的接收和發射端口以及高達50 dB的收發隔離。而收發一體選項則只有一個混合信號收發端口，收發隔離最高達30 dB。收發分置射頻前端如圖4所示。

圖4.收發分置VRTS毫米波收發器射頻前端（帶蓋和不帶蓋）

雷達障礙物模擬

VRTS的靈活性可允許NI聯盟伙伴高度定制軟件應用程序，以精準滿足特定應用的需求。NI聯盟合作伙伴可利用LabVIEW和 LabVIEW FPGA所提供的強大圖形化編程環境（圖5所示），開發從獨立障礙物模擬器到全功能HIL模擬系統等各種規模的軟件應用程序。對于這些軟件應用程序，NI聯盟合作伙伴可基于底層VRTS硬件API，使用定制軟件對其進行功能增強和擴展。

圖5.使用LabVIEW和LabVIEW FPGA自定義測量和場景。

NI靈活的障礙物生成架構提供了一個顯著優勢：工程師可在可靠性標準和需求發生變化時增加新的測試用例。例如，在涉及嵌入式ADAS軟件測試的應用中，工程師可以使用NI聯盟合作伙伴的軟件來模擬常見的駕駛場景，如圖6所示，包括星型圖案、車道變換和對象穿越街道。VRTS在這三個場景的行為均可通過三個關鍵參數進行控制；距離、速度和雷達截面。