用于产生模拟的雷达回波信号的方法和雷达目标模拟器

技术领域

本发明涉及用于产生模拟的雷达回波信号的方法，包括如下方法步骤：由要测试的雷达传感器发送雷达信号到雷达目标模拟器的接收天线上；在雷达目标模拟器中接收雷达信号；在雷达目标模拟器中借助于低通滤波器滤波雷达信号；以及由雷达目标模拟器的发送天线发送模拟的雷达回波信号到要测试的雷达传感器上。此外，本发明还涉及用于产生模拟的雷达回波信号的雷达目标模拟器。

背景技术

为了精确检测行驶情景，自动化车辆需要高分辨率的雷达传感器，其除了详细图像之外还提供广阔的视野以及高度、距离和速度信息。为了测试这些传感器而应用雷达目标模拟器、亦即如下测试台，所述测试台探测作为试样安装的车辆雷达系统的雷达信号，基于实时模型计算信号的雷达回波且产生延迟的相应于计算的回波的响应信号且发射到试样上。对于试样通过这种方式试验或者说预演对物理目标的检测。来自试样的雷达信号在测量时穿过目标模拟器通过低通滤波器，低通滤波器用作抗混叠滤波器。这样的信号滤波器降低了测量的带宽，因为这样的信号滤波器仅仅在受限的频谱上使得信号被未经衰减地通过。在邻接滤波器频谱的边界的过渡区域中，低通滤波器衰减信号强度。

然而，这样的低通滤波器对于避免或降低混叠效应是需要的，混叠效应在信号处理中在模拟信号的数字化时出现：原始信号在此以规则的时间间隔被采样且在随后的复现中借助于模拟低通滤波器又被建立。为了可以正确地又建立原始信号，按照奈奎斯特香浓采样定理必须以如下采样率采样原始信号，该采样率大于在信号中出现的最高频率的两倍。如果由于太低的采样率违反了采样定理，那么将原始高于半采样率(奈奎斯特频率)的频率部分解读为较低的频率，因为对此发生欠采样。该不期望的现象称为混叠效应。在数字信号处理中因此将所谓的预滤波用于避免混叠效应。在此还在数字化之前应用模拟低通滤波器到该信号上。由此信号的在奈奎斯特频率之上的频率被衰减。这样的电子滤波器优选地尽可能陡边沿的，这可以通过更高阶的昂贵的滤波器实现。即便如此，强制地衰减在奈奎斯特频率之下信号的部分且不完全消除在奈奎斯特频率之上的部分。准确选择截止频率因此在实践中成为在消除混叠效应与获得有用信号之间的折中。然而在应用这样的滤波器的情况下完全获得有用信号是不可能的。

如果现在应借助于目标模拟器来验证雷达传感器，那么目标模拟器必须为了在雷达中正确求取雷达反射面(或者雷达散射截面、

较高的带宽是一种经常存在、但从一定程度上很难实现的愿望。这往往需要更昂贵的部件，特别是昂贵的处理器，只要它们总的来说可以用于由采样率决定的所需带宽。在高频领域中的宽带部件难以构造，从而其难以可用且非常昂贵。如果处理以数字方式发生，那么大多情况下处理器对于采样率并因此最后对于需要的带宽是决定性的。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种用于产生模拟的雷达回波信号的方法，使得即使在具有小带宽的雷达目标模拟器的情况下也能够尽可能没有错误地被应用。

该目的通过独立权利要求的内容解决。优选的改进出现在从属权利要求中。

按照本发明，对此提供一种用于产生模拟的雷达回波信号的方法，该方法具有如下方法步骤：

由要测试的雷达传感器发送具有已知的带宽的雷达信号到雷达目标模拟器的接收天线上；

在具有接收天线的雷达目标模拟器中接收雷达信号；

在雷达目标模拟器中借助于具有已知的滤波曲线的低通滤波器滤波雷达信号；

确定经滤波的雷达信号在低通滤波器的整个由滤波曲线给出的带宽上的频谱；

通过借助于滤波曲线对在前确定的频谱的校正而计算出经校正的频谱，或者说计算通过借助于滤波曲线对在前确定的频谱的校正而得到的经校正的频谱，使得获得如下频谱作为经校正的频谱，所述频谱相应于发送的未经滤波的雷达信号的频谱；

计算相应于经校正的频谱的雷达信号的功率；

由经滤波的雷达信号计算经缩放的雷达信号，其中，经缩放的雷达信号的功率等于相应于经校正的频谱的雷达信号的功率，其方式是使经滤波的雷达信号的幅度在其整个频谱上经历对于所有频率相同的标量乘法；

将雷达回波信号计算为经缩放的雷达信号的反射；以及

由雷达目标模拟器的发送天线发送雷达回波信号到要测试的雷达传感器上。

术语“雷达传感器”表示用于发送和接收雷达信号的单元(具有为此需要的天线和其他装置)，如在机动车的情况下用于提供驾驶员辅助系统的传感器中通常的那样。滤波器的滤波曲线可理解为对于通过滤波器的信号关于信号的频率的衰减系数图，亦即特别是信号的幅度响应或强度响应(乘方的幅度响应)。通常，滤波曲线包括：通带，其特征在于，信号的处于通带中的频率部分未经衰减地通过滤波器；以及至少一个邻接通带的过渡带，其特征在于，信号的处于过渡带中的频率部分以衰减的形式通过滤波器。低通滤波器的由滤波曲线提供的带宽可理解为由低通滤波器的通带和过渡带覆盖的频率的全部，亦即所有如下频率，对于所述频率低通滤波器的滤波曲线给定大于零的衰减系数。

通过考虑滤波器的基于滤波曲线已知的衰减进行如下步骤，通过借助于滤波曲线对在前确定的频谱的校正而计算出经校正的频谱，使得获得如下频谱作为经校正的频谱，该频谱相应于发送的未经滤波的雷达信号的频谱：因为基于滤波曲线对于每个频率已知的是基于滤波器的衰减多大，所以通过这种方式可以由发送的雷达信号的衰减的幅度推断其未经衰减的幅度。

借助于本发明可以如此操纵信号，即应用具有比在测试下的雷达传感器更小的带宽的雷达目标模拟器也促成在雷达传感器中正确求取雷达反射面。通过本发明，由此常规的雷达目标模拟器——其相应地按照方法经改善——也可以关于正确求取雷达反射面方面测试具有较高带宽的雷达传感器。因为雷达目标模拟器的低通滤波器的滤波曲线是已知的，所以基于已知的雷达传感器带宽可以确定：失去的功率部分多大。借助于该信息可以在雷达目标模拟器方面发射出更多功率，以便补偿失去的功率部分。作为结果，在雷达传感器中对反射面或者说散射截面的求取提供想要的结果，即使信号受限于带宽。按照本发明的方法的优点因此在于，在雷达目标模拟器中硬件的变化是不必要的。特别是，雷达目标模拟器在没有特别高性能的处理器的情况下是可运行的，其中特别高性能的处理器实时提供用于处理非常宽带的信号的足够高的采样率。本发明因此能实现在带宽方面快速的改进以及大的成本节省。

原则上，发送天线可以与雷达目标模拟器的接收天线相同。不过，优选地规定，雷达目标模拟器的发送天线和接收天线构成为单独的、相互分离的装置。在此优选地附加地适用如下，即相对于要测试的雷达传感器使发送天线运动。这能实现由如下虚拟对象反射的雷达信号的模拟，所述虚拟对象不仅正好位于在要测试的雷达传感器之前，而且也位于在其侧面。

此外，按照本发明的优选改进适用如下，即低通滤波器是具有这样的截止频率的抗混叠滤波器，该截止频率无法实现发送的雷达信号在其整个带宽上的采样。这表示应用常规的硬件。

按照本发明此外提供用于产生模拟的雷达回波信号的雷达目标模拟器，所述雷达目标模拟器具有：

接收天线，用于在雷达目标模拟器中接收雷达信号；

具有已知的滤波曲线的低通滤波器，用于滤波雷达信号；

计算单元，所述计算单元设立为用于：确定经滤波的雷达信号在低通滤波器的整个由滤波曲线给出的带宽上的频谱；通过借助于滤波曲线对在前确定的频谱的校正而计算出经校正的频谱，使得获得如下频谱作为经校正的频谱，该频谱相应于发送的未经滤波的雷达信号的频谱；计算相应于经校正的频谱的雷达信号的功率；由经滤波的雷达信号计算经缩放的雷达信号，其中，经缩放的雷达信号的功率等于相应于经校正的频谱的雷达信号的功率，其方式是使经滤波的雷达信号的幅度在其整个频谱上经历对于所有频率相同的标量乘法；将模拟的雷达回波信号计算为经缩放的雷达信号的反射；以及

发送天线，用于发送模拟的雷达回波信号。

该雷达目标模拟器的优选改进类似于按照本发明的方法的上述优选改进产生。

附图说明

在以下根据优选实施例参照附图进一步详细阐明本发明。附图示出：

图1示意地示出按照本发明的一个实施例的雷达目标模拟器连同要测试的雷达传感器；以及

图2示意地示出按照本发明的一个实施例的方法流程。

具体实施方式

图1示意地示出了用于产生模拟的雷达回波信号的雷达目标模拟器1，其包括：用于在雷达目标模拟器1中接收雷达信号的接收天线2、低通滤波器3、计算单元4以及发送天线5。要测试的雷达传感器6如此相对于雷达目标模拟器1设置，使得由雷达传感器6发出的雷达信号由雷达目标模拟器1的接收天线2可接收。如由图1可见，雷达目标模拟器1的发送天线5和接收天线2构成为单独的、相互分离的装置。雷达目标模拟器1的接收天线2是固定的，而发送天线5——如以两个箭头标明的那样——是可动的，亦即能够圆形地环绕要测试的雷达传感器6运动大约180°。这能实现对由虚拟对象反射的雷达信号的模拟，这些虚拟对象不仅正好位于在要测试的雷达传感器6之前，而且也位于在其侧面。

低通滤波器3是具有已知滤波曲线的抗混叠滤波器，不过所述抗混叠滤波器具有这样的截止频率，该截止频率无法实现对由要测试的雷达传感器6发送的雷达信号在其整个带宽上的采样。这将在前述雷达目标模拟器1中在常规运行中出于上面已提及的原因原则上导致产生有错误的模拟的雷达回波信号。因此，按照本发明的一个实施例是用于产生模拟的雷达回波信号的方法，所述方法具有如下方法步骤且在图2中示意地示出：

在第一步骤S1中，由要测试的雷达传感器6发送具有已知的带宽的雷达信号到雷达目标模拟器1的接收天线2上。在雷达目标模拟器处，在步骤S2中，利用接收天线2接收雷达信号。在紧接着的步骤S3中，通过已知的方式在雷达目标模拟器1中借助雷达目标模拟器处的低通滤波器3滤波雷达信号，以便避免或降低混叠效应。直至此处，在此所述方法基本上相应于用于运行雷达目标模拟器的常规的方法。

在步骤S4中，现在确定经滤波的雷达信号在低通滤波器3的整个由滤波曲线给出的带宽上的频谱。随后在步骤S5中，计算通过借助于滤波曲线对在前确定的频谱的校正而得到的经校正的频谱，使得作为经校正的频谱获得这样的频谱，该频谱相应于发送的未经滤波的雷达信号的频谱。随后在步骤S6中，计算相应于经校正的频谱的雷达信号的功率。随后在步骤S7中，由经滤波的雷达信号计算经缩放(skaliert)的雷达信号，其中，经缩放的雷达信号的功率等于相应于经校正的频谱的雷达信号的功率，其方法是使经滤波的雷达信号在其整个频谱上的幅度经历对于所有频率相同的标量乘法(skalare Multiplikation)。最后在步骤S8中，基于该经缩放的雷达信号计算雷达回波信号且将雷达回波信号由雷达目标模拟器1的发送天线5发送到要测试的雷达传感器6上。雷达回波信号被计算为经缩放的雷达信号的反射。发出的雷达回波因此是经缩放的雷达信号、非由接收天线2接收的雷达信号的人工模仿的雷达回波。

通过考虑基于滤波曲线而已知的滤波器衰减进行如下步骤，即，通过借助于滤波曲线对在前确定的频谱的校正而计算出经校正的频谱，使得获得的频谱相应于发送的未经滤波的雷达信号的频谱：因为基于滤波曲线对于每个频率已知的是基于滤波器的衰减多大，所以通过这种方式可以由发送的雷达信号的每个频率部分的经衰减的幅度推断其未经衰减的幅度。通过这种方式可以如此操纵信号，使得——如上述地——应用具有比雷达传感器更小的带宽的雷达目标模拟器也促成在雷达中正确求取雷达反射面。由此利用此外常规的雷达目标模拟器1——其通过前述方法经改善——也可以在求取雷达反射面方面测试具有较高带宽的雷达传感器。对此的前提条件仅仅在于，目标模拟器1的滤波曲线是已知的，且滤波器的过渡区域覆盖足够大的频谱。因此基于已知的雷达传感器带宽可以确定：失去的功率部分多大，从而相应地可以由目标模拟器1借助于发送天线5发射出更多功率，以便补偿失去的功率部分。总体上，在雷达传感器中通过这种方式间接求取的反射面或者说后向散射截面促成想要的(正确的)结果，即使雷达目标模拟器1中的信号受限于带宽。

附图标记列表

1雷达目标模拟器

2接收天线

3低通滤波器

4计算单元

5发送天线

6要测试的雷达传感器

S1发送雷达信号

S2接收雷达信号

S3滤波雷达信号

S4确定经滤波的雷达信号的频谱

S5计算经校正的频谱

S6计算相应于经校正的频谱的雷达信号的功率

S7计算经缩放的雷达信号

S8发送经缩放的雷达信号作为模拟的雷达回波信号