在實驗室實現(xiàn)真實道路的仿真環(huán)境，雷達場景仿真器解決ADAS 仿真難點

時間：2021-12-30 12:41:57

關鍵字：是德科技毫米波雷達 ADAS

手機看文章

掃描二維碼
隨時隨地手機看文章

[導讀]從多目標仿真器到全場景仿真，自動駕駛的毫米波雷達仿真將迎來變革。

實現(xiàn)自動駕駛的關鍵在于首先汽車準確獲取到周邊的情況，有一個足夠豐富的視野將外界信息收集進來。當前車上的ADAS方案中主要采用的傳感器是攝像頭、毫米波雷達和激光雷達。隨著自動駕駛逐步升級，雷達傳感器的車載率和車載數(shù)量也會提升。面對雷達傳感器大規(guī)模普及的未來趨勢，從雷達元器件廠商、到模組廠商、到車廠都在一起努力推動，當然這其中也離不開測試測量廠商的密切參與。針對毫米波雷達傳感器的在實驗室環(huán)境中的仿真測試難題，是德科技推出了創(chuàng)新的雷達場景仿真器，它仿佛一個專毫米波雷達設計的“VR”設備，實現(xiàn)了多達 512 個雷達目標仿真，可以在實驗室中為毫米波雷達實現(xiàn)盡可能接近真實道路的仿真測試環(huán)境。

ADAS系統(tǒng)中雷達仿真測試難題

要實現(xiàn)完全自動駕駛，車需要擁有一個完整的視野，這個視野由雷達傳感器等提供，整個ADAS模組需要在真實的道路環(huán)境中對其進行大量的測試驗證。但這種驗證需要大量的資源投入，要完成所需的真是道路環(huán)境的測試里程，在時間花費上來看并不現(xiàn)實。

針對這一難題，業(yè)內ADAS公司普遍做法是先用軟件仿真進行初期ADAS算法的迭代，中后期將較為成熟的算法與真實的傳感器模組一起搭載到車上進行實際道路測試。在基于軟件仿真的方式去做多場景的模擬時，很多傳感器的數(shù)據(jù)都是完全依賴于軟件中直接輸出的數(shù)據(jù)，并不是真實的傳感器世紀接收到的物理信號，只是從軟件層面上直接導出傳感器數(shù)據(jù)給ECU。ECU接收到的傳感器數(shù)據(jù)輸入到自動駕駛算法中給出反饋，給出預判和動作等。這種軟件仿真的方式測試效率較高，但所有的數(shù)據(jù)都是虛擬的，很難代表真實世界的情況。所以這種測試方式通常用在算法前期迭代的階段，快速實現(xiàn)算法的迭代升級。但一旦進入到中后期，算法相對完善之后，需要將搭載著算法的ECU，和傳感器模組放在真實的車輛上，到真實的搭建的道路測試環(huán)境中進行測試，最終到真實的道路上測試。這種真實道路環(huán)境的測試效率較低，而且會產生很多實際的風險，測試成本也并不理想。

軟件的仿真必須要有，真實的道路測試也必須要有，兩者的優(yōu)缺點都很明顯。從整個ADAS的系統(tǒng)測試的角度來看，要實現(xiàn)成本下降和效率提升，需要在軟件測試上做文章，在軟件測試上加入真實的元素。例如在軟件測試中，將直接生成的傳感器數(shù)據(jù)換成真實的傳感器數(shù)據(jù)的輸出，給到后端的ECU去處理。是德科技新推出的雷達場景仿真器，就是基于這樣的業(yè)界需求開發(fā)而來。

雷達場景仿真器可以給雷達一個非常接近真實道路環(huán)境的全場景，在這種全場景的仿真中，雷達傳感器產生真實的傳感器數(shù)據(jù)，給到后端的ECU，進行算法的計算，實現(xiàn)算法測試迭代。這樣ADAS開發(fā)人員、雷達傳感器開發(fā)者就可以實驗室環(huán)境中需要模擬出真實道路情況的全場景來進行雷達傳感器的仿真測試。

雷達場景仿真器構建真實的道路環(huán)境

所謂的雷達傳感器的“VR”設備，是一種非常形象的比喻，并不是具體原理的表述。雷達場景仿真器是在設備中構建了多達512個目標物體的雷達回波仿真場，所以雷達傳感器在其中就可以獲得和真實道路非常接近的回波反饋信息。

據(jù)是德科技汽車與新能源事業(yè)部大中華區(qū)業(yè)務拓展經(jīng)理祝曉悅介紹，是德科技此次推出的雷達場仿真器是將原本軟件仿真中傳感器探測信號的虛擬數(shù)據(jù)生成部分變成真實的傳感器測試。這一強大的工具能夠把場景里面各種復雜的目標信息全部用實際雷達回波信號發(fā)送出來，給到雷達傳感器，讓其可以在各種復雜的場景來進行計算，從而驗證極限到底在哪里。

要實現(xiàn)接近真實道路狀況的場景仿真，首先視野非常重要。該雷達場景仿真器具有非常大的視野區(qū)域（FOV）：水平方向正負70度，覆蓋現(xiàn)在市面上幾乎所有毫米波雷達的指標。另外重要的一點是需要足夠多的雷達回波才可以構建出足夠復雜的場景，該雷達場景仿真器可以支持多達512個目標，能幫助工程師構建像十字路口或高架橋等復雜場景，這是該產品在業(yè)界絕無僅有的一個能力。另外該雷達場景仿真器還支持對于近距離的仿真，近可達到 1.5 米。由于近距離的探測給予自動駕駛系統(tǒng)的處理時間窗口更短，所以比起長距離的探測而言更為關鍵。

ADAS雷達仿真測試的變革：從多目標到全場景

是德科技之前推出的雷達仿真方案叫做雷達目標模擬器，這種模擬器目前在市場上是一種比較常見的雷達仿真方案。通常這種方案只能支持2～4個獨立目標，通過級聯(lián)的方式可以做到4～8個目標。少數(shù)廠商也有在單一方向上推出的多達20幾個目標的方案，結合一些機械臂來實現(xiàn)更大視角范圍的仿真環(huán)境。但整體系統(tǒng)的復雜度、標準不一、機械臂的延遲等，都是這種單獨方案的問題。

還有一種采用天線陣列的方式，將一兩個目標模擬器的回波用開關切換的方式發(fā)散到陣列的不同方向的天線上。但因為后端的目標數(shù)量是一定的，所以無法實現(xiàn)一個場景的模擬，只是一個分時的多方向的仿真。

如果自動駕駛的市場要起量后，以上的這些仿真測試方案顯然是無法支撐的。是德科技新推出的雷達場景仿真器，通過在一個設備內模擬512個獨立目標，結合起點云回波反射的效果，實現(xiàn)了全場景的真實道路仿真環(huán)境的搭建。

據(jù)祝曉悅分享，現(xiàn)有的雷達回波信號仿真方式都是目標級的仿真，目標的大小其實用回波的功率差異來反映，也就是說不管目標大小，回波信號都只有一個點。而在是德科技的雷達場景仿真中，一個車輛由遠及近的朝雷達開過來時，很遠的時候因為車輛只是很小的一個點，所以只是給雷達一個回波信號；當車輛越來越近的時候，給到雷達的回波信號就是一個點云的陣列，而不是單獨一個回波信號。因為有足夠多的射頻前端，所以針對很近的物體可以生成一組具有外形信息的點云的回波信號給到雷達，讓雷達看到的信號和真實道路上的信號盡可能的接近。

全場景仿真構建的條件除了上述提到的同一物體近大遠小的回波反饋變化外，還有一點關鍵就是對于Corner Case的處理。是德科技的雷達場景仿真器將業(yè)界4米的仿真探測提升到了1.5米的近距離，囊括了更多的真實路面上的場景。這項參數(shù)的提升，其中沉淀了是德科技多年來非常深厚的信號處理技術。

總結

從雷達目標仿真器，到雷達場景仿真器，是德科技在實驗室的環(huán)境中為毫米波雷達模擬出了最接近真實道路環(huán)境的全場景仿真測試。該方案的推出，將原本需要在真實道路上進行的雷達常感器測試工作盡量減少，將部分重心轉移到了實驗室中。該仿真器結合是德科技大的自動駕駛仿真平臺其他攝像頭、網(wǎng)聯(lián)等方案，可以大大提升ADAS系統(tǒng)整體的仿真測試的效率。