雷达场景仿真器

洞察全局

若要达到第3、4、5级的汽车自动驾驶，需要采用强大而万无一失的ADAS/AD1 算法。

这些算法应准备就绪，可以随时用于进行道路测试，并最终部署在现实世界的汽车里。

是德科技的自动驾驶仿填（ADE）平台是一个在实验室内仿真真实道路场景进行测试的

环境仿真器，它既可以仿真常见场景，也可以仿填极其罕见的场景。

利用“全场景生成”功能， 该平台可以将时间同步的输入应用于实际传感器，对您的系统和算法进行训练。其开放式体系结构还可以与您现有的硬件在环（HIL）系统和3D建模程序形成闭环。利用这些功能，该解决方案可以补充软件仿真和道路测试的不足，并填补两者之间的空白。

查看、测试和加速

      是德科技的雷达场景仿真器（RSE）是ADE平台的核心元素。它可以在实验室环境中针对

复杂场景——包括连续视场（FOV）内的近处和远处目标——测试ADAS/AD软件基于雷

达的性能和响应。汽车需要根据全面的现实场景做出行驶决策，而不局限于测试设备所看到

的信息。

     雷达场景仿真器为在实验室内测试复杂场景提供了一个确定性环境，而以往这些场景只能在

实际的道路上进行测试、借助RSE有创新方法，您可以针对复杂、可重复、高密度的场景以及静止或运动的目标更早地进行行驶决策测试，从而加还ADAS/AD算法的学习。

 为了尽量提高每个场景的真实感，雷达场景仿真器在以下四个领域中提供了卓越的功能：

视场、最小距离、每个目标的点数以及干扰。标准功能可以为其中任何一个领域创建高度逼真的场景，而可用的增强功能则可以进一步增加ADAS/AD测试的逼真程度。现在，您可以在实验室内仿真真实世界中的驾驶场景，包括环境条件、交通密度、速度和距离的每一种变化，以及所有代表性的场景目标。

在实验室中进行逼真测试，填补技术空白

在ADAS/AD 开发过程中，一个很关键的目标是让工程师可以充满信心地测试越来越自动化的自动驾驶系统的性能和安全性。到目前为止，软件仿真与上路测试之间仍存在着一定的技术空白，给测试过程带来很大麻烦。软件仿真很有用而且很重要，但它无法正确仿真真实传感器的响应及缺陷。道路测试是不可或缺的，但同时其成本也非常高昂，并且过程不可重复且风险太大，无法在开发过程中过早进行。归根结底，ADAS/AD算法最重要的功能就是确保人员和财产安全。因此，我们必须综合利用所有这三种方法：软件仿真、实验室场景生成和道路测试。

我们的愿景是可以在实验室中渲染3D场景，用于测试真实传感器的响应。目前，特别在仿真雷达目标方面，还存在一定的技术空白。

有限的目标数量和视场

有限的近距离测试能力

较低的目标分辨率

雷达场景仿真器拥有20多项专利，能够在您的实验室中仿真复杂和详细的道路场景，从而填补这一技术空白。关键是生成完整场景，在连续的视场中始终如一地重复使用。

既可创建常见场景，也可以创剑极其罕见的场景

在目标数量较少的情况下，验证ADAS/AD雷达探测例程，并不能提代价完整的现实世界视图。

系统仿真目标示例（每个目标一个点）。它显示了两个目标，其中第一个目标必须距离自主车辆6米以上才能仿

真，右侧的车辆被完全忽略，两个过于靠近的目标会合并在一起。

RSE 可以帮助您创建多达512个点目标的场景，每个点目标都有独立的属性：速度、方向、与自主车辆的距离、角度等雷达场景仿真器的出分分辨率可以实现更高的逼真度，它能够仿真距离自主车辆最近1.5米、数量多达512个的点目标。

表1列出了一些可能会用到的场景，从当前的NCAP和NHTSA2 测试例到基于雷达的ADAS/AD 常见特性和功能。雷达场景仿真器还支持从您自己的测试库中创建极端场景，包括小鹿在黑夜里跳上双车道乡寸及其他高风险情况。

NCAP/NHTSA          常见的基于雷达的ADS功能/测式

安全辅助：自动紧急制动（AEB）车对车              前车碰撞预警（FCW）

安全辅助：车道支持系统（LSS）                         车道偏离预警（LDW）

保护弱势道路使用者：AEB行人                            车道保持辅助（LKA）

保护弱势道路使用者：AEB自行车手                     主动巡航控制（ACC）

                                                                           规避转向辅助

                                                                           两侧来车警告

                                                                          盲点检测

除了这些测试例和功能之外，在汽车的整个生命周期内，还不可避免会发生许多危险情况。

最好可以在实验室中尽量测试这些用例，而不是等到在公路上行驶时再进行测试。

复杂的城市场景，包含公共汽车、小轿车、行人、电动滑板车和摩托车。

孩子跑到小区的街上

汽车评测立交桥的高度

动物在白天跑到道路上

动物在夜间跑到道路上

在双车道乡村道路上驾驶车辆

驾驶时有摩托车经过

路上的椅子（或其他意外物品）

雷达场景仿真器可以帮助您在可重复的安全环境中测试所有这些功能和测试例等。

在四个关健领域增强场景

在ADAS/AD系统中，您可以从摄像头、雷达传感器、激光雷达传感器和车联网（V2X）通信

模块获取输入的信息，再根据完整情况做出实时决策。尤其是对于雷达，雷达场景仿真器可以

为您的系统提供足够的高分辨率目标，距离从远到近。它还可以帮助您评测系统对外部干扰的抗扰度。

视场呈现动态的真实信息

在雷达场景仿佛真器外壳内，测试陈列可以创建一个连续视场，以雷达被测器件（DUT）的视轴为中轴方位解达到+-70度，仰角达到+-15度。但这些数字并不能完全体现现实情况：连续的场景意味着每个目标。无论是静止的还是运动的，都可能在测试过程中随时出现。

这个场景是可以实现的，因为雷达场景仿真器测试陈列包含许多射频前端，可以回显由被测怀（SUI）所需的参数调制的信号，用于探测场景无素。它是一个64*8的“雷达像素（rixel）”   陈列，可以创建动态雷达环境（图4）。

与依赖机械运动部件的系统相比，这种实现主式可以在更短的时间内呈现更多场。此外，它具有更稳定、可预测、可重复和可靠的特点。

图4. 64*8 的雷达像素阵列可以创建一个动态雷达屏幕，实际放置在电波暗室内距离雷达被测器件不到1米的地方，

使其面受外部干扰的影响。

从设计原理上来说，这些小型化的雷达像素是无法由雷达传感器探测到的，完全是由3D仿真软件激活，可以取代机械运动。陈列中的每个雷达像素仿真一个目标的距离和回波强度。随着目标越来越近，****次数越来越多，这就有助于更好的侦测并区分目标。

图5   墙上的每个雷达像素表示一个目标的距离、速度和回波强度、多个雷达像素可以代表一个目标，与被测器件（DUT）

的距离越近，分辨率越高。每个目标的点也越多。

验证最近1.5米距离上的关健功能

许多测试例——AEB、FCW、LDW、LKA等等——需要仿真非常接近被测系统的目标。例如在等红灯时，

汽车与每个方面的目标距离通常小于2米。在移动场景中，自行车、摩托车、踏板车等两轮车可能会突然驶入车道。

或者行人可能会突然进入车道。

绿色圆圈表示1.5米的距离，这意味着您 可以仿真靠近自主车辆的目标，用于测试重要的安全功能。

在实验室环境中重现此类场景很有挑战性。雷达场景仿真器的标配功能可以仿真最远300米到最近6米的目标，

而其可选的高级功能则可以仿真最近1.5米的目标。目标的速度范围为每小时——400到400公里。

在静态和动态元素中创建更真实的场景

最先进的车载雷达可以探测间距更小的目标，它们依靠高角分辨率来感知目标的空间特性。

目标分离（即区分道路上障碍物的能力）是一个需要测试的主要领域，它有助于更平稳、更快速地实现第4级和第5级自动驾驶汽车。

在场景仿真中，每个目标的点太少可能会导致雷达将间距比较近的目标误认为是单个目标。

这会导致我们很给完整的测试传感器，以及依赖雷达传感器输入数据流的算法和决策。

是德科技使用3D点云技术为每个目标带来了更高的分辨率，成功解决了这一技术问题。

这种广法依赖光线追踪技术。可以从已建模目标高度逼视图中提取相关数据，进而使用多个点

雷达像素来表示单个目标，更清晰地探测和区分目标。 雷达场景仿真器使用光线追踪技术，可以从仿真场景中提取相关点

云并将其渲染到雷达像屏幕上（左面版）。3D仿真软件可以提供非常详细的场景（注意场景中包括地面反射），用电云便表示。

点云可以为场景提供更多细节，帮助您充满信息地测试算法，区分两个非常接近的目标。无论距离远近，传统的雷达目标仿真器（RTS）只会返回一个反射值，而雷达场景仿真器则会随着目标逐渐接近而返回直来越多的反射值。这种类型的“动态分辨率”会根据距离的变化改变目标的反射点数。

评测系统对干扰信号的抗扰度

随着越来越多的ADAS/AD系统部署在道路上，周围车辆带来的干扰可能会同步增加。为了测试和增强系统的搞干扰能力，一项于关重要的功能就是能够在密集中心场景中仿真杂散射频信号。

可选的硬件和软件模块能够让被测系统接受各种信号（无论是ETSI法规强制要求的还是您自己选择的），帮助验证搞干扰设计。干扰选件模块的频率范围十分宽广，涵盖了车载雷达专用的76-81GHz,以及带外60-90GHz,带宽高达5GHz。每辆车都会安装多个雷达，每个雷达都可能对自主车辆造成干扰。

保障您对HIL系统和3D建模软件的投资

是德科技的开放式ADE体系结构能够充分利用您现有的测试环境和工作流程，降低整合成本。您还可以轻松地重复使用在软件仿真器中自行创建的测试场景库。

利用总体场景生成功能，ADE平台可以将时间同步的输入信息传送给车辆中所使用的实际传感器和子系统，对ADAS/AD软件进行训练。我们的开放式体系结构还可以与您现有的HIL系统及3D建模器形成闭环。

ADE体系结构概览包括 V2X、GNSS、摄像头、雷达和激光雷达。

这里给出了它的工作原理。实时3D引擎创建了一个虚拟环境，其中包括三个关键方面：

全动态视频——仿真高速公路、城市和乡村的驾驶条件

动态雷达信号——仿真运动或静止目标

拥挤的C-V2X场景——目前支持4G标准，很快将会支持5G NR标准

被测单元就像行驶在道路上一样，通过制动、转向和加速等动作做出响应。ADE平台可通过环境仿真的累积人小时数

和英里数加速测式和验证，帮助您了解ADAS/AD的新特性。

为您的实验室配置正确的解决方案

硬件配置选项

AD1011A，1行  包括 64个象素

AD1012A，8行  包括512个象素

标准配置包括

视场（FOV）方位解=+-10度

仿真距离超过6米

FOV仰角+-6 度（AD1012A）

选项

FOV角度扩展到+-45度

FOV角度扩展到+-70度

最小距离扩展到小于6米

干扰测试

FOV仰角扩展到+-15度（AD1012A）

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