一种多普勒雷达模组性能的快检方法及装置与流程

1.本发明涉及毫米波雷达测试领域，尤其涉及一种多普勒雷达模组性能的快检方法及装置。


背景技术：

2.毫米波雷达，是工作在毫米波波段(millimeter wave)探测的雷达，频域在30～300ghz。民用毫米波频段主要有24g、60g、77g等，其原理是通过发射并接收返回的电磁波，调制解调出被测目标的相关数据。
3.随着半导体工艺水平提高，毫米波雷达芯片得到大量研制和推广使用，在汽车自动驾驶雷达、生命探测雷达等领域得到迅速地普及；其中，多普勒雷达因具有设计简单、低成本以及应用广泛等特点，具有很大的应用市场。由于多普勒雷达只能检测运动目标，在研发和生产过程中，实验室和生产场地难以提供多台昂贵的运动模拟仪器，因此，为了满足该应用需求，体积小、成本低的简易运动目标测试装置有待被提出。
4.根据多普勒原理，电磁波照射到运动的金属目标上，金属表面产生的反射波频率会发生变化，如果运动目标在远离，反射波频率会变低；如果运动目标在靠近，反射波频率会变高。多普勒雷达是一种利用多普勒效应来探测运动目标的位置和相对运动速度的雷达。当雷达发射一固定频率的脉冲波对空扫描时，如果遇到运动物体，雷达能够接收经运动物体反射回来改变了频率的反射波，并在雷达内部混频输出差频信号；利用该差频信号的频率可以计算得到运动目标的相对运动速度；此外，差频信号的幅度可以反映运动目标的大小和距离，差频信号的符号，还可以反映目标的相对运动方向；只有在目标运动时，多普勒雷达才能输出信号，当目标静止时，输出为零；当目标匀速运动时，雷达输出频率稳定的差频信号。因此，在多普勒雷达调试和性能评估的过程中，需要提供匀速运动的真实目标或模拟目标。
5.在现有的多普勒雷达测试中，一种是采用雷达模拟器、频谱仪、矢量网络分析仪等专用设备来模拟运动目标，但该套设备价值昂贵，测试程程复杂，测试周期较长；另一种是采用应用场景的实地测试，该测试方式耗时耗力，且会存在环境条件不可控的情况，对于批量生产不实用。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术中多普勒雷达测试存在的问题，提供了一种多普勒雷达模组性能的快检方法及装置。
7.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
8.提供一种多普勒雷达模组性能的快检方法，所述方法包括：
9.将待测的多普勒雷达模组水平正对风扇设置，并使多普勒雷达模组与风扇之间的水平距离保持不变；
10.将所述风扇匀速转动，并让多普勒雷达模组发出探测信号对探测目标进行探测；
11.所述探测信号到达所述探测目标时，产生回波信号，所述回波信号中包含所述风扇扇叶中各点的rcs强度及速度分量；
12.多普勒雷达模组接收所述回波信号，并根据所述扇叶中各点的rcs强度及速度分量评估多普勒雷达模组的信道性能。
13.作为一选项，一种多普勒雷达模组性能的快检方法，所述根据所述扇叶中各点的rcs强度及速度分量评估多普勒雷达模组的信道性能，包括：
14.通过与该场景下标准雷达模组探测到的rcs强度及速度分量对比，判断出待测的多普勒雷达模组的灵敏度。
15.作为一选项，一种多普勒雷达模组性能的快检方法，所述扇叶中各点相对于雷达的瞬时转速分量为v1＝v
·
sinθ
·
cosθ，其中v＝k
·
r，k表示风扇的转速，r表示扇叶各点相对于风扇中心的距离，θ表示扇叶各点的偏转角。
16.作为一选项，一种多普勒雷达模组性能的快检方法，改变风扇的转速k，测得在不同特定速度下扇叶中各点的rcs强度及速度分量。
17.作为一选项，一种多普勒雷达模组性能的快检方法，改变多普勒雷达模组与风扇之间的水平距离，测得在不同距离下多普勒雷达模组的性能。
18.本发明还提供一种多普勒雷达模组性能的快检装置，所述装置包括：
19.底座；
20.风扇，所述风扇设置在所述底座上，所述风扇用于模拟特定速度的运动目标；
21.待测的多普勒雷达模组，所述多普勒雷达模组设置在所述底座上，且正对所述风扇，所述多普勒雷达模组用于对所述风扇扇叶的运动进行探测。
22.作为一选项，一种多普勒雷达模组性能的快检装置，所述装置还包括金属屏蔽罩，所述金属屏蔽罩设置在所述多普勒雷达模组和所述风扇之间。
23.作为一选项，一种多普勒雷达模组性能的快检装置，所述多普勒雷达模组通过模组支撑件与所述底座连接，所述底座上还设有电机，所述电机与所述风扇连接，所述电机通过电机支撑件与所述底座连接。
24.作为一选项，一种多普勒雷达模组性能的快检装置，所述模组支撑件、电机支撑件的下方均通过自锁型滑块与所述底座连接。
25.作为一选项，一种多普勒雷达模组性能的快检装置，所述金属屏蔽罩两端开窗，所述多普勒雷达模组和风扇分别设在所述金属屏蔽罩两端的窗口处，所述多普勒雷达模组正对所述风扇的中心。
26.需要进一步说明的是，上述各选项对应的技术特征在不冲突的情况下可以相互组合或替换构成新的技术方案。
27.与现有技术相比，本发明有益效果是：
28.(1)本发明利用风扇的匀速运动特性以及扇叶各点相对于雷达的转速不同，模拟特定速度的运动目标，调制解调出扇叶的rcs强度及速度分量，通过与该场景下标准雷达模组探测到的rcs强度及速度分量对比，可判断出雷达模组的灵敏度，风扇与雷达模组的距离固定，不需要让运动目标来回运动即可实现评估雷达信道性能，该方法不需要使用昂贵的模拟器或者实地测试，简单、高效以及低成本的完成测试。
29.(2)本发明的测试装置集成一体化，操作简单、节省成本，且单一模组的测试时长
小于5秒，大大提高了雷达组模批量生产过程中全测的可行性。
30.(3)通过金属屏蔽罩减弱环境对灵敏度测试的影响，其成本远远低于微波暗室成本，体积更小，更易于批量化应用。
31.(4)本发明的测试装置通过模组支撑件和电机支撑件使得多普勒雷达模组与扇叶2的中心一致，保证测试的准确性。
32.(5)本发明的测试装置通过自锁型滑块可调节多普勒雷达模组与风扇之间的水平距离，模拟测得在不同距离下多普勒雷达模组的性能。
附图说明
33.图1为本发明一种多普勒雷达模组性能的快检方法的流程示意图；
34.图2为本发明风扇旋转过程中，扇叶与雷达之间的相对转速计算示意图；
35.图3为本发明一种多普勒雷达模组性能的快检装置的结构示意图；
36.图4为本发明带有金属屏蔽罩的快检装置的结构示意图；
37.图5为本发明带有自锁型滑块的快检装置的结构示意图。
具体实施方式
38.下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
42.本发明主要测试雷达对运动目标探测性能，利用了风扇的匀速运动特性，模拟特定速度的运动目标，在风扇旋转过程中，其扇叶各点相对于雷达的转速是不同的，各点相对于雷达的转速不同，不同转速信号的强度(等效rcs)与雷达与风扇距离、扇叶大小、转速等有关，但是对于定速风扇，指定速度回波信号强度是不变的，雷达接收信号强度只与雷达发射信号强度及雷达接收通道增益有关，从而可以用于评估雷达信道性能。整机方案中，测试平台集成化、高效率的实现雷达收发信道性能。
43.实施例1
44.在一示例性实施例中，提供一种多普勒雷达模组性能的快检方法，如图1所示，所
述方法包括：
45.将待测的多普勒雷达模组水平正对风扇设置，并使多普勒雷达模组与风扇之间的水平距离保持不变；
46.将所述风扇匀速转动，并让多普勒雷达模组发出探测信号对探测目标进行探测；
47.所述探测信号到达所述探测目标时，产生回波信号，所述回波信号中包含所述风扇扇叶中各点的rcs强度及速度分量；
48.多普勒雷达模组接收所述回波信号，并根据所述扇叶中各点的rcs强度及速度分量评估多普勒雷达模组的信道性能。
49.本发明利用风扇的匀速运动特性以及扇叶各点相对于雷达的转速不同，模拟特定速度的运动目标，在风扇旋转过程中，其扇叶各点相对于雷达的转速是不同的，各点相对于雷达的转速不同，不同转速信号的强度(等效rcs)与雷达与风扇距离、扇叶大小、转速等有关，但是对于定速风扇，指定速度回波信号强度是不变的，雷达接收信号强度只与雷达发射信号强度及雷达接收通道增益有关，从而可以用于评估雷达信道性能。
50.调制解调出扇叶的rcs强度及速度分量，通过与该场景下标准雷达模组探测到的rcs强度及速度分量对比，可判断出雷达模组的灵敏度，风扇与雷达模组的距离固定，不需要让运动目标来回运动即可实现评估雷达信道性能，该方法不需要使用昂贵的模拟器或者实地测试，简单、高效以及低成本的完成测试。
51.进一步地，由于风扇转速固定，风扇扇叶形状、风扇与雷达相对位置等固定，则对于被测试雷达，如果其雷达信号发射功率、收发天线效率、雷达接收信道增益等参数确定情况下，雷达接收到的特定速度信号强度值是确定的。测试系统通过测试标定，可以给出合格雷达信号的测试数据范围，从而实现雷达测试。
52.进一步地，雷达测试标定方法如下：
53.1)在给定测试系统及实施条件下，定速风扇转速确定为k；风扇扇叶参数(包括扇叶形状、长度、偏转角度等)确定；雷达与风扇安装距离d确定；
54.2)在上述条件下，测试一批参数合格的雷达，雷达数量为n；采集每个雷达输出运动目标参数(运动幅度a、最大速度v)；
55.3)对采集数据进行统计分析，确定雷达参数a及v的参数区间，即实现了测试系统标定工作。
56.进一步地，所述根据所述扇叶中各点的rcs强度及速度分量评估多普勒雷达模组的信道性能，包括：
57.通过与该场景下标准雷达模组探测到的rcs强度及速度分量对比，判断出待测的多普勒雷达模组的灵敏度。
58.进一步地，如图2所示，风扇匀速转动，雷达放置于风扇正面，风扇均有一个偏转角，所述扇叶中各点相对于雷达的瞬时转速分量为v1＝v
·
sinθ
·
cosθ，其中v＝k
·
r，k表示风扇的转速，r表示扇叶各点相对于风扇中心的距离，θ表示扇叶各点的偏转角。设扇叶最高点的转速为v1，各点相对于雷达的转速范围为0-v1。
59.进一步地，改变风扇的转速k，测得在不同特定速度下扇叶中各点的rcs强度及速度分量。
60.进一步地，改变多普勒雷达模组与风扇之间的水平距离，测得在不同距离下多普
勒雷达模组的性能。
61.实施例2
62.在另一实施例中，提供一种多普勒雷达模组性能的快检装置，如图3所示，所述装置包括：
63.底座1；
64.风扇2，所述风扇2设置在所述底座1上，所述风扇2用于模拟特定速度的运动目标；
65.待测的多普勒雷达模组3，所述多普勒雷达模组3设置在所述底座1上，且正对所述风扇2，所述多普勒雷达模组3用于对所述风扇2扇叶的运动进行探测。
66.具体地，根据多普勒原理，电磁波照射到运动的金属目标上，金属表面产生的反射波频率会发生变化，如果运动目标在远离，反射波频率会变低；如果运动目标在靠近，反射波频率会变高。多普勒雷达是一种利用多普勒效应来探测运动目标的位置和相对运动速度的雷达。如在现有技术cn113534080a中让运动目标在底座上来回移动。
67.而本技术的装置在进行测试时，将待测的多普勒雷达模组3和风扇2分别固定在底座1上，使得多普勒雷达模组3和风扇2之间的距离在一次测试中保持不变，不需要让风扇2在底座1上相对来回运动，另辟蹊径的选择风扇2作为运动目标，利用了风扇的匀速运动特性，模拟特定速度的运动目标。具体地在风扇旋转过程中，其扇叶各点相对于雷达的转速是不同的，各点相对于雷达的转速不同，实现在水平距离不变的情况下，实现目标与雷达的“相对运动”。
68.进一步地，不同转速信号的强度(等效rcs)与雷达与风扇距离、扇叶大小、转速等有关，但是对于定速风扇，指定速度回波信号强度是不变的，雷达接收信号强度只与雷达发射信号强度及雷达接收通道增益有关，从而可以用于评估雷达信道性能。
69.实施例3
70.基于实施例2提供一种多普勒雷达模组性能的快检装置，如图4所示，所述装置还包括金属屏蔽罩4和模组接口板6，所述金属屏蔽罩4设置在所述多普勒雷达模组3和所述风扇2之间。
71.具体地，通过金属屏蔽罩减弱环境对灵敏度测试的影响，其成本远远低于微波暗室成本，体积更小，更易于批量化应用。模组接口板6用于对多普勒雷达模组3的探测信息进行接收处理。
72.实施例4
73.基于实施例3提供一种多普勒雷达模组性能的快检装置，如图5所示，所述多普勒雷达模组3通过模组支撑件31与所述底座1连接，所述底座1上还设有电机5，所述电机5与所述风扇2连接，所述电机5通过电机支撑件51与所述底座1连接。其中，模组支撑件31包括转向支撑件312和底座支撑件311。通过模组支撑件和电机支撑件使得多普勒雷达模组与扇叶2的中心一致，保证测试的准确性。
74.进一步地，一种多普勒雷达模组性能的快检装置，所述模组支撑件31、电机支撑件51的下方均通过自锁型滑块7与所述底座1连接。测试装置通过自锁型滑块可调节多普勒雷达模组与风扇之间的水平距离，模拟测得在不同距离下多普勒雷达模组的性能。
75.进一步地，一种多普勒雷达模组性能的快检装置，所述金属屏蔽罩4两端开窗，所述多普勒雷达模组3和风扇2分别设在所述金属屏蔽罩4两端的窗口处，所述多普勒雷达模
组3正对所述风扇2的中心。
76.以上具体实施方式是对本发明的详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种多普勒雷达模组性能的快检方法，其特征在于，所述方法包括：将待测的多普勒雷达模组水平正对风扇设置，并使多普勒雷达模组与风扇之间的水平距离保持不变；将所述风扇匀速转动，并让多普勒雷达模组发出探测信号对探测目标进行探测；所述探测信号到达所述探测目标时，产生回波信号，所述回波信号中包含所述风扇扇叶中各点的rcs强度及速度分量；多普勒雷达模组接收所述回波信号，并根据所述扇叶中各点的rcs强度及速度分量评估多普勒雷达模组的信道性能。2.根据权利要求1所述的一种多普勒雷达模组性能的快检方法，其特征在于，所述根据所述扇叶中各点的rcs强度及速度分量评估多普勒雷达模组的信道性能，包括：通过与该场景下标准雷达模组探测到的rcs强度及速度分量对比，判断出待测的多普勒雷达模组的灵敏度。3.根据权利要求1所述的一种多普勒雷达模组性能的快检方法，其特征在于，所述扇叶中各点相对于雷达的瞬时转速分量为v1＝v
·
sinθ
·
cosθ，其中v＝k
·
r，k表示风扇的转速，r表示扇叶各点相对于风扇中心的距离，θ表示扇叶各点的偏转角。4.根据权利要求3所述的一种多普勒雷达模组性能的快检方法，其特征在于，改变风扇的转速k，测得在不同特定速度下扇叶中各点的rcs强度及速度分量。5.根据权利要求1所述的一种多普勒雷达模组性能的快检方法，其特征在于，改变多普勒雷达模组与风扇之间的水平距离，测得在不同距离下多普勒雷达模组的性能。6.一种多普勒雷达模组性能的快检装置，其特征在于，所述装置包括：底座(1)；风扇(2)，所述风扇(2)设置在所述底座(1)上，所述风扇(2)用于模拟特定速度的运动目标；待测的多普勒雷达模组(3)，所述多普勒雷达模组(3)设置在所述底座(1)上，且正对所述风扇(2)，所述多普勒雷达模组(3)用于对所述风扇(2)扇叶的运动进行探测。7.根据权利要求6所述的一种多普勒雷达模组性能的快检装置，其特征在于，所述装置还包括金属屏蔽罩(4)，所述金属屏蔽罩(4)设置在所述多普勒雷达模组(3)和所述风扇(2)之间。8.根据权利要求7所述的一种多普勒雷达模组性能的快检装置，其特征在于，所述多普勒雷达模组(3)通过模组支撑件(31)与所述底座(1)连接，所述底座(1)上还设有电机(5)，所述电机(5)与所述风扇(2)连接，所述电机(5)通过电机支撑件(51)与所述底座(1)连接。9.根据权利要求8所述的一种多普勒雷达模组性能的快检装置，其特征在于，所述模组支撑件(31)、电机支撑件(51)的下方均通过自锁型滑块(7)与所述底座(1)连接。10.根据权利要求8所述的一种多普勒雷达模组性能的快检装置，其特征在于，所述金属屏蔽罩(4)两端开窗，所述多普勒雷达模组(3)和风扇(2)分别设在所述金属屏蔽罩(4)两端的窗口处，所述多普勒雷达模组(3)正对所述风扇(2)的中心。

技术总结
本发明公开了一种多普勒雷达模组性能的快检方法及装置，属于毫米波雷达测试领域，将待测的多普勒雷达模组水平正对风扇设置，将风扇匀速转动，并让多普勒雷达模组发出探测信号对探测目标进行探测；探测信号到达所述探测目标时，产生回波信号，所述回波信号中包含所述风扇扇叶中各点的RCS强度及速度分量；多普勒雷达模组接收所述回波信号，并根据所述扇叶中各点的RCS强度及速度分量评估多普勒雷达模组的信道性能。本发明利用风扇的匀速运动特性，模拟特定速度的运动目标，调制解调出扇叶的RCS强度及速度分量，通过与该场景下标准雷达模组探测到的RCS强度及速度分量对比，可判断出雷达模组的灵敏度，装置集成化、操作简单、节省成本、适宜批量化生产。适宜批量化生产。适宜批量化生产。


技术研发人员：唐黎 杜东平
受保护的技术使用者：成都宋元科技有限公司
技术研发日：2021.12.10
技术公布日：2022/3/8