【導讀】NI車載雷達測試系統(tǒng) (VRTS) 為76至81 GHz的汽車雷達系統(tǒng)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(tǒng),包括雷達傳感器、ADAS子系統(tǒng)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(tǒng) (ADAS) 的嵌入式軟件。
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(tǒng) (VRTS) 為76至81 GHz的汽車雷達系統(tǒng)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(tǒng),包括雷達傳感器、ADAS子系統(tǒng)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(tǒng) (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(fā)器 (VST) 相結合,可實現(xiàn)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(tǒng)開發(fā)的各個階段,即從研發(fā)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(tǒng)。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(tǒng)通常作為硬件在環(huán) (HIL) 仿真的一部分,通過模擬環(huán)境的行為來測試嵌入式軟件。
VRTS詳解
VRTS是一種模塊化系統(tǒng),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(tǒng),里面包含了PXIe-5840矢量信號收發(fā)器和NI-5692可變延遲發(fā)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(tǒng)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(tǒng)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(zhí)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(xiàn)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(tài)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(fā)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(tǒng),這樣可減少儀器數(shù)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(lián)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(tǒng)
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(tǒng)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(fā)儀
· 2個NI-5692可變延遲發(fā)生器
圖2.生產測試的VRTS配置
用于驗證、特性分析和研發(fā)的18槽系統(tǒng)
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(tǒng)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(fā)儀
· 4個NI-5692可變延遲發(fā)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(shù)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(fā)分置和收發(fā)一體天線配置。收發(fā)分置選項具有獨立的接收和發(fā)射端口以及高達50 dB的收發(fā)隔離。而收發(fā)一體選項則只有一個混合信號收發(fā)端口,收發(fā)隔離最高達30 dB。收發(fā)分置射頻前端如圖4所示。
圖4.收發(fā)分置VRTS毫米波收發(fā)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(lián)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(lián)盟合作伙伴可利用LabVIEW和 LabVIEW FPGA所提供的強大圖形化編程環(huán)境(圖5所示),開發(fā)從獨立障礙物模擬器到全功能HIL模擬系統(tǒng)等各種規(guī)模的軟件應用程序。對于這些軟件應用程序,NI聯(lián)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(yōu)勢:工程師可在可靠性標準和需求發(fā)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(lián)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(shù)進行控制; 距離、速度和雷達截面。
工程師可對VRTS進行各種配置,以模擬符合表1所列條件的各種障礙物。
表1.VRTS障礙物模擬規(guī)范
雷達測試和測量
除了障礙物模擬之外,VRTS還可以對雷達傳感器和系統(tǒng)進行射頻測量。NI VRTS的底層硬件控制還納入了典型雷達測量所需的測量功能。這些測量功能均以NI-RFmx測量API為基礎,可快速提供精確的測量結果。VRTS支持的典型測量包括:
· 輻射方向圖
· 等效全向輻射功率(EIRP)
· 噪聲
· 頻譜占有率
· 波束寬度
· 線性調頻分析:線性度、過沖、記錄、標簽
表2.VRTS硬件性能