【導(dǎo)讀】NI車(chē)載雷達(dá)測(cè)試系統(tǒng) (VRTS) 為76至81 GHz的汽車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)提供了自動(dòng)化雷達(dá)測(cè)量和障礙物模擬功能。工程師可利用VRTS來(lái)測(cè)試汽車(chē)硬件及軟件子系統(tǒng)，包括雷達(dá)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(chǎng)景，幫助工程師測(cè)試?yán)走_(dá)及其他先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 的嵌入式軟件。
專(zhuān)為自動(dòng)化設(shè)計(jì)驗(yàn)證、測(cè)試和測(cè)量而設(shè)計(jì)
NI車(chē)載雷達(dá)測(cè)試系統(tǒng) (VRTS) 為76至81 GHz的汽車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)提供了自動(dòng)化雷達(dá)測(cè)量和障礙物模擬功能。工程師可利用VRTS來(lái)測(cè)試汽車(chē)硬件及軟件子系統(tǒng)，包括雷達(dá)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(chǎng)景，幫助工程師測(cè)試?yán)走_(dá)及其他先進(jìn)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(hào)收發(fā)器 (VST) 相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)精確的RF測(cè)量，幫助工程師分析和測(cè)試波束。因此，工程師可以在ADAS和雷達(dá)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的各個(gè)階段，即從研發(fā)到批量制造測(cè)試，均使用相同的測(cè)量硬件。
VRTS是平臺(tái)化測(cè)試和測(cè)量方法的一部分， 因此它可以輕松地與其他PXI測(cè)量硬件集成，以構(gòu)成完整的汽車(chē)測(cè)試系統(tǒng)。對(duì)于傳感器融合測(cè)試應(yīng)用，工程師可以將VRTS與其他測(cè)量硬件組合并同步，以同時(shí)模擬多種類(lèi)型的傳感器。測(cè)試系統(tǒng)通常作為硬件在環(huán) (HIL) 仿真的一部分，通過(guò)模擬環(huán)境的行為來(lái)測(cè)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(chē)?yán)走_(dá)波段內(nèi)提供汽車(chē)?yán)走_(dá)障礙物生成和測(cè)量功能。VRTS的核心是PXI系統(tǒng)，里面包含了PXIe-5840矢量信號(hào)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(dá)傳感器提供射頻接口。這款毫米波射頻前端還具有對(duì)中激光器，可確保雷達(dá)DUT與測(cè)試系統(tǒng)射頻前端之間精確對(duì)準(zhǔn)。典型測(cè)試配置框圖如圖1所示。VRTS的一個(gè)關(guān)鍵組件是PXIe-5480 VST。該儀器為系統(tǒng)提供兩個(gè)關(guān)鍵功能：校準(zhǔn)雷達(dá)測(cè)量和障礙物模擬。工程師利用VST的板載FPGA， 可模擬雷達(dá)障礙物的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。執(zhí)行雷達(dá)障礙物模擬時(shí)，VRTS最多可模擬四個(gè)或更多物體。如果障礙物出現(xiàn)在4到300m的距離內(nèi)，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(hù)可在軟件中動(dòng)態(tài)設(shè)置目標(biāo)雷達(dá)截面 (RCS) 和速度（多普勒效應(yīng)）。
圖1.典型VRTS配置框圖
VST的射頻信號(hào)發(fā)生器和分析儀為自動(dòng)化雷達(dá)傳感器測(cè)試提供經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的測(cè)量結(jié)果。基于該儀器，VRTS可幫助工程師進(jìn)行各種測(cè)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(diào)頻信號(hào)調(diào)制解調(diào)等。將障礙物模擬和測(cè)量功能集于一體，可減少總測(cè)試時(shí)間，而且也意味著您無(wú)需分別購(gòu)買(mǎi)具有這兩種功能的專(zhuān)用測(cè)試系統(tǒng)，這樣可減少儀器數(shù)量，進(jìn)而減少生產(chǎn)測(cè)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(lái)精準(zhǔn)地滿足特定應(yīng)用的需求。
生產(chǎn)測(cè)試用9槽系統(tǒng)
對(duì)于生產(chǎn)測(cè)試應(yīng)用，VRTS采用一個(gè)VST和最多兩個(gè)VDG配置，如圖2所示。該配置支持生成最多兩個(gè)遠(yuǎn)距離雷達(dá)障礙物，而且占地面積和成本也保持最小。生產(chǎn)測(cè)試用的VRTS還具有全部的雷達(dá)測(cè)量功能，包括波束特征測(cè)試、EIRP測(cè)量和功能測(cè)試。圖2 的系統(tǒng)配置包括：
· 1個(gè)PXIe-1078 9槽機(jī)箱
· 1個(gè)PXIe-8840多核嵌入式控制器
· 1個(gè)PXIe-5840矢量信號(hào)收發(fā)儀
· 2個(gè)NI-5692可變延遲發(fā)生器
圖2.生產(chǎn)測(cè)試的VRTS配置
用于驗(yàn)證、特性分析和研發(fā)的18槽系統(tǒng)
對(duì)于高級(jí)應(yīng)用，工程師可使用PXIe-1085 18 槽機(jī)箱來(lái)支持生成多達(dá)四個(gè)全范圍雷達(dá)障礙物。該配置包括兩個(gè)VST和四個(gè)VDG，如圖3所示。無(wú)論是生產(chǎn)測(cè)試用VRTS， 還是高級(jí)應(yīng)用所需的VRTS，均可通過(guò)擴(kuò)展電纜連接至其他PXI機(jī)箱進(jìn)行擴(kuò)展，以生成更多模擬雷達(dá)障礙物。圖3的系統(tǒng)配置包括：
· 1個(gè)PXIe-1085 18槽機(jī)箱
· 1個(gè)PXIe-8840多核控制器
· 2個(gè)PXIe-5840矢量信號(hào)收發(fā)儀
· 4個(gè)NI-5692可變延遲發(fā)生器
請(qǐng)注意，圖3的配置還包含一個(gè)空PXI插槽，用于添加更多儀器或控制其他PXI機(jī)箱。適用的儀器包括電源、示波器、數(shù)據(jù)采集模塊、CAN/以太網(wǎng)接口模塊等。
圖3.高級(jí)VRTS最多可生成四個(gè)雷達(dá)障礙物
毫米波射頻前端選項(xiàng)
除了多種PXI配置外，VRTS還具有多個(gè)射頻前端選項(xiàng)，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(xiàng)具有獨(dú)立的接收和發(fā)射端口以及高達(dá)50 dB的收發(fā)隔離。而收發(fā)一體選項(xiàng)則只有一個(gè)混合信號(hào)收發(fā)端口，收發(fā)隔離最高達(dá)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(dá)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(yīng)用程序，以精準(zhǔn)滿足特定應(yīng)用的需求。NI聯(lián)盟合作伙伴可利用LabVIEW和 LabVIEW FPGA所提供的強(qiáng)大圖形化編程環(huán)境（圖5所示），開(kāi)發(fā)從獨(dú)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(yīng)用程序。對(duì)于這些軟件應(yīng)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(duì)其進(jìn)行功能增強(qiáng)和擴(kuò)展。
圖5.使用LabVIEW和LabVIEW FPGA自定義測(cè)量和場(chǎng)景。
NI靈活的障礙物生成架構(gòu)提供了一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)：工程師可在可靠性標(biāo)準(zhǔn)和需求發(fā)生變化時(shí)增加新的測(cè)試用例。例如，在涉及嵌入式ADAS軟件測(cè)試的應(yīng)用中，工程師可以使用NI聯(lián)盟合作伙伴的軟件來(lái)模擬常見(jiàn)的駕駛場(chǎng)景，如圖6所示，包括星型圖案、車(chē)道變換和對(duì)象穿越街道。VRTS在這三個(gè)場(chǎng)景的行為均可通過(guò)三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行控制； 距離、速度和雷達(dá)截面。
工程師可對(duì)VRTS進(jìn)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(dá)測(cè)試和測(cè)量
除了障礙物模擬之外，VRTS還可以對(duì)雷達(dá)傳感器和系統(tǒng)進(jìn)行射頻測(cè)量。NI VRTS的底層硬件控制還納入了典型雷達(dá)測(cè)量所需的測(cè)量功能。這些測(cè)量功能均以NI-RFmx測(cè)量API為基礎(chǔ)，可快速提供精確的測(cè)量結(jié)果。VRTS支持的典型測(cè)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(diào)頻分析：線性度、過(guò)沖、記錄、標(biāo)簽
表2.VRTS硬件性能
