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[导读]从多目标仿真器到全场景仿真,自动驾驶的毫米波雷达仿真将迎来变革。

实现自动驾驶的关键在于首先汽车准确获取到周边的情况,有一个足够丰富的视野将外界信息收集进来。当前车上的ADAS方案中主要采用的传感器是摄像头、毫米波雷达和激光雷达。随着自动驾驶逐步升级,雷达传感器的车载率和车载数量也会提升。面对雷达传感器大规模普及的未来趋势,从雷达元器件厂商、到模组厂商、到车厂都在一起努力推动,当然这其中也离不开测试测量厂商的密切参与。针对毫米波雷达传感器的在实验室环境中的仿真测试难题,是德科技推出了创新的雷达场景仿真器,它仿佛一个专毫米波雷达设计的“VR”设备,实现了多达 512 个雷达目标仿真,可以在实验室中为毫米波雷达实现尽可能接近真实道路的仿真测试环境。


ADAS系统中雷达仿真测试难题

要实现完全自动驾驶,车需要拥有一个完整的视野,这个视野由雷达传感器等提供,整个ADAS模组需要在真实的道路环境中对其进行大量的测试验证。但这种验证需要大量的资源投入,要完成所需的真是道路环境的测试里程,在时间花费上来看并不现实。

针对这一难题,业内ADAS公司普遍做法是先用软件仿真进行初期ADAS算法的迭代,中后期将较为成熟的算法与真实的传感器模组一起搭载到车上进行实际道路测试。在基于软件仿真的方式去做多场景的模拟时,很多传感器的数据都是完全依赖于软件中直接输出的数据,并不是真实的传感器世纪接收到的物理信号,只是从软件层面上直接导出传感器数据给ECU。ECU接收到的传感器数据输入到自动驾驶算法中给出反馈,给出预判和动作等。这种软件仿真的方式测试效率较高,但所有的数据都是虚拟的,很难代表真实世界的情况。所以这种测试方式通常用在算法前期迭代的阶段,快速实现算法的迭代升级。但一旦进入到中后期,算法相对完善之后,需要将搭载着算法的ECU,和传感器模组放在真实的车辆上,到真实的搭建的道路测试环境中进行测试,最终到真实的道路上测试。这种真实道路环境的测试效率较低,而且会产生很多实际的风险,测试成本也并不理想。

软件的仿真必须要有,真实的道路测试也必须要有,两者的优缺点都很明显。从整个ADAS的系统测试的角度来看,要实现成本下降和效率提升,需要在软件测试上做文章,在软件测试上加入真实的元素。例如在软件测试中,将直接生成的传感器数据换成真实的传感器数据的输出,给到后端的ECU去处理。是德科技新推出的雷达场景仿真器,就是基于这样的业界需求开发而来。

雷达场景仿真器可以给雷达一个非常接近真实道路环境的全场景,在这种全场景的仿真中,雷达传感器产生真实的传感器数据,给到后端的ECU,进行算法的计算,实现算法测试迭代。这样ADAS开发人员、雷达传感器开发者就可以实验室环境中需要模拟出真实道路情况的全场景来进行雷达传感器的仿真测试。


雷达场景仿真器构建真实的道路环境

所谓的雷达传感器的“VR”设备,是一种非常形象的比喻,并不是具体原理的表述。雷达场景仿真器是在设备中构建了多达512个目标物体的雷达回波仿真场,所以雷达传感器在其中就可以获得和真实道路非常接近的回波反馈信息。

据是德科技汽车与新能源事业部大中华区业务拓展经理祝晓悦介绍,是德科技此次推出的雷达场仿真器是将原本软件仿真中传感器探测信号的虚拟数据生成部分变成真实的传感器测试。这一强大的工具能够把场景里面各种复杂的目标信息全部用实际雷达回波信号发送出来,给到雷达传感器,让其可以在各种复杂的场景来进行计算,从而验证极限到底在哪里。

要实现接近真实道路状况的场景仿真,首先视野非常重要。该雷达场景仿真器具有非常大的视野区域(FOV):水平方向正负70度,覆盖现在市面上几乎所有毫米波雷达的指标。另外重要的一点是需要足够多的雷达回波才可以构建出足够复杂的场景,该雷达场景仿真器可以支持多达512个目标,能帮助工程师构建像十字路口或高架桥等复杂场景,这是该产品在业界绝无仅有的一个能力。另外该雷达场景仿真器还支持对于近距离的仿真,近可达到 1.5 米。由于近距离的探测给予自动驾驶系统的处理时间窗口更短,所以比起长距离的探测而言更为关键。


ADAS雷达仿真测试的变革:从多目标到全场景

是德科技之前推出的雷达仿真方案叫做雷达目标模拟器,这种模拟器目前在市场上是一种比较常见的雷达仿真方案。通常这种方案只能支持2~4个独立目标,通过级联的方式可以做到4~8个目标。少数厂商也有在单一方向上推出的多达20几个目标的方案,结合一些机械臂来实现更大视角范围的仿真环境。但整体系统的复杂度、标准不一、机械臂的延迟等,都是这种单独方案的问题。

还有一种采用天线阵列的方式,将一两个目标模拟器的回波用开关切换的方式发散到阵列的不同方向的天线上。但因为后端的目标数量是一定的,所以无法实现一个场景的模拟,只是一个分时的多方向的仿真。

如果自动驾驶的市场要起量后,以上的这些仿真测试方案显然是无法支撑的。是德科技新推出的雷达场景仿真器,通过在一个设备内模拟512个独立目标,结合起点云回波反射的效果,实现了全场景的真实道路仿真环境的搭建。

据祝晓悦分享,现有的雷达回波信号仿真方式都是目标级的仿真,目标的大小其实用回波的功率差异来反映,也就是说不管目标大小,回波信号都只有一个点。而在是德科技的雷达场景仿真中,一个车辆由远及近的朝雷达开过来时,很远的时候因为车辆只是很小的一个点,所以只是给雷达一个回波信号;当车辆越来越近的时候,给到雷达的回波信号就是一个点云的阵列,而不是单独一个回波信号。因为有足够多的射频前端,所以针对很近的物体可以生成一组具有外形信息的点云的回波信号给到雷达,让雷达看到的信号和真实道路上的信号尽可能的接近。

全场景仿真构建的条件除了上述提到的同一物体近大远小的回波反馈变化外,还有一点关键就是对于Corner Case的处理。是德科技的雷达场景仿真器将业界4米的仿真探测提升到了1.5米的近距离,囊括了更多的真实路面上的场景。这项参数的提升,其中沉淀了是德科技多年来非常深厚的信号处理技术。


总结

从雷达目标仿真器,到雷达场景仿真器,是德科技在实验室的环境中为毫米波雷达模拟出了最接近真实道路环境的全场景仿真测试。该方案的推出,将原本需要在真实道路上进行的雷达常感器测试工作尽量减少,将部分重心转移到了实验室中。该仿真器结合是德科技大的自动驾驶仿真平台其他摄像头、网联等方案,可以大大提升ADAS系统整体的仿真测试的效率。

当下智能汽车的研发生产,整个产业链变得更为紧密。雷达场景仿真器的推出将更有助于雷达芯片厂商、雷达模组商、ADAS系统设计商和整车厂更好地统一仿真环境,实现产品加速上市。

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