CN109814076A - 用于测试检测器的性能的测试***和方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于测试检测器的性能的测试***，特别是一种发送信号并接收来自目标的反射信号的检测器，包括：目标生成器，其用于生成目标；以及控制单元，其包括处理子单元、分析子单元和计算子单元中的至少一个。控制单元连接到目标生成器，使得控制单元被配置为控制目标生成器以控制生成的目标。目标生成器被配置为将信号发送到检测器和/或接收来自检测器的信号。控制单元还被配置为由检测器接收和处理与检测到的目标有关的数据，其中控制单元被配置为基于由检测器接收到的数据和/或目标生成器的数据来确定恒定误报率，以用于表征检测器的性能。此外，描述了一种用于测试检测器的性能的方法。

Description

用于测试检测器的性能的测试***和方法
技术领域
本发明涉及一种用于测试检测器的性能的测试***。此外，本发明涉及一种用于测试检测器的性能的方法。
背景技术
通常，对于客户来说，在若干技术领域、例如在汽车行业中使用的检测器就其性能而言通常是黑匣子，这是因为它们不输出可用于评估检测器的性能的任何性能因素。因此，某个检测器的客户无法使检测器就其性能进行评估。在汽车行业中，典型地使用如雷达检测器的检测器，其中不可能通过进行干扰测试来确定雷达检测器的性能，这是因为客户不能访问由检测器使用的频谱和/或中频数据。但是，为了确定检测器的性能，将需要这些数据。
因此，需要一种能够以简单且成本有效的方式确定检测器的性能特性的测试***和方法。
发明内容
本发明提供了一种用于测试检测器的性能的测试***，特别是一种发送信号并接收来自目标的反射信号的检测器，包括：目标生成器，其用于生成目标；以及控制单元，其包括处理子单元、分析子单元和计算子单元中的至少一个，其中控制单元连接到目标生成器，使得控制单元被配置为控制目标生成器以控制生成的目标，其中目标生成器被配置为将信号发送到检测器和/或接收来自检测器的信号，其中控制单元被配置为由检测器接收和处理与检测到的目标有关的数据，并且其中控制单元被配置为基于由检测器接收到的数据和/或目标生成器的数据来确定恒定误报率，以用于表征检测器的性能。
此外，本发明提供了一种用于测试检测器的性能的方法，具有以下步骤：
-通过使用目标生成器来生成具有初始检测能力的目标，特别是初始雷达截面；
-改变生成的目标的检测能力，直到检测器不再检测到生成的目标为止；并且
-基于由检测器接收到的数据和/或检测器未检测到的生成的目标的数据来确定恒定误报率。
本发明基于以下发现：检测器就其性能而言的特性可以通过确定检测器的恒定误报率(CFAR)来表征，其中通过使用待测试的检测器的某个测试场景来收集CFAR，特别是通过生成允许识别CFAR的特定目标。因此，通过依赖于检测器的CFAR来确定检测器的性能。通过改变由目标生成器生成的目标的检测能力而以简单且成本有效的方式收集CFAR，直到生成不再被检测器检测到的某个目标为止。对应的数据可用于确定CFAR，其继而是检测器的性能的指示。
特别地，CFAR对应于检测器就其灵敏度而言的限制。因此，CFAR也可称为CFAR限制。CFAR由控制单元确定，该控制单元基于由目标生成器生成的目标来接收和处理待测试的检测器的数据。在知道CFAR的情况下，可以适当地评估检测器的性能。
通常，检测器使用CFAR，以便区分由于噪声和/或干扰信号超过检测器的检测阈值而导致的真实目标和错误目标，其中自适应算法用于考虑感测到的背景，特别是其中对应于噪声、杂波和干扰的背景。CFAR根据感测到的背景改变检测阈值。因此，CFAR对应于至少一个目标的存在的自适应指示。
因此，CFAR涉及检测器的性能的指示，这是因为它对应于检测器的灵敏度，特别是就其硬件而言。
因此，CFAR可被视为检测器的可行性的度量。
CFAR检测涉及针对噪声、杂波和干扰的背景而检测目标返回。
检测能力可以是雷达检测器的雷达截面。但是，检测能力取决于待测试的检测器的种类。当测试作为检测器的相机时，检测能力还可以对应于图像分辨率。
控制单元可以被配置为控制目标生成器，使得应用不同的目标场景，特别是生成的不同目标，其中控制单元还被配置为确定不同目标场景的目标列表。特别地，控制单元被配置为针对由于检测器的CFAR(限制)而不再能够由检测器检测到的与生成的目标有关的某个目标场景来确定CFAR。因此，针对该目标场景确定出的CFAR定义了特定检测器的灵敏度的限制。因此，CFAR和/或与其相关的数据(例如由目标生成器使用以用于生成不再能够被检测到的适当目标的数据)用于确定检测器的性能。
因此，由于CFAR而不再被检测器检测到的目标生成器生成的特定目标提供了用于确定被测检测器的性能的数据。
被测检测器(被测装置)被认为是黑匣子，使得尽管要确定CFAR，也不需要进一步指定检测器。这意味着不需要知道中频和/或频谱以便确定(雷达)检测器的性能。因此，使客户通过其自身容易地确定检测器的特性。
目标生成器可以是目标模拟器，其被配置为模拟用于测试检测器的某些目标场景，特别是用于确定检测器的性能。不同的目标场景涉及由目标生成器生成的不同目标，以便评估检测器的性能特性。
包括处理子单元、分析子单元和计算子单元中的至少一个的控制单元表示以适当方式接收和处理数据的中央测试单元。当控制单元被配置为控制目标生成器时，控制单元控制在检测器的性能的测试期间应用的目标场景，特别是针对测试生成的目标。这意味着控制单元可以被配置为适当地调整目标生成器，使得某个目标被模拟。生成的不同目标与不同的目标场景有关。通常，不同的目标或者更确切地说目标场景可能导致在目标生成器和被测检测器之间交换的不同信号，特别是在由目标生成器提供的不同信号中。
例如，检测器发送可由目标生成器接收到的信号。目标生成器可以由控制单元控制，使得目标生成器以某个范围、以某个速度(多普勒频率)、以某个大小(功率电平)和/或以某个相对位置(角度)发送被认为是(模拟的)目标的反射信号的信号。可以经由控制单元适当地设置用于定义目标的这些参数。
检测器可以接收由目标生成器生成的信号，并且可以适当地处理它们，其中与接收到的信号有关的数据被转发到控制单元以进行进一步处理。
因此，控制单元可以通过应用CFAR来计算与应用于测试目的的目标场景有关的目标列表。针对可能在测试期间应用的不同目标场景自动确定目标列表。如上面提到的，控制单元被配置为调整所应用的目标(场景)，使得检测器没有检测到目标，以便确定检测器的CFAR。因此，控制单元被配置为确定CFAR。
根据一个方面，控制单元被配置为改变由目标生成器提供的目标。因此，可以在检测器的测试期间生成或者更确切地说模拟不同的目标，以便以更准确的方式评估检测器。特别地，改变目标以接近检测器的CFAR，使得可以确定CFAR。
如上面提到的，控制单元在特定操作或者更确切地说测试模式中改变由目标生成器提供的目标，以便基于由检测器接收到的数据和/或目标生成器的数据来确定恒定误报率。
因此，自动计算用于确定CFAR的不同目标。
例如，目标生成器被配置为扫描功率电平、调整生成的目标的角度、调整范围和/或调整多普勒频率。因此，可以生成关于上面提到的参数的不同目标，以便测试检测器的性能。特别地，可以研究CFAR的不同依赖性。
此外，测试***可以包括提供至少一个干扰信号的干扰源，特别是其中干扰源是可调干扰生成器。因此，干扰信号可用于确定关于干扰信号的检测器的性能。由于干扰源是可调节的，因此可以使用变化的干扰信号以便确定检测器的特性。通常，可调干扰生成器确保测试不同的干扰。
干扰源可以是由控制单元以适当的方式控制的信号生成器。
例如，干扰源被配置为模拟通信信号和另一个检测器中的至少一个，特别是其中另一个检测器被模拟为位于被测检测器附近。通信信号可以是根据电信标准5G的信号，其干扰被测检测器和/或目标生成器所使用的信号。5G通信信号尤其用于汽车行业，例如汽车通信***。因此，可以在真实条件下测试性能。
此外，干扰源可以是位于被测试者旁边的另一传感器。因此，可以在真实条件下测试检测器，这是因为典型地使用彼此相邻定位的几个检测器。在汽车中，典型地使用几个(雷达)检测器，其中这些检测器彼此相邻定位，使得可能发生影响检测器的性能的干扰信号。
可替选地或补充地，目标生成器可以在生成目标的同时模拟干扰源。因此，干扰源在目标生成器中实现。
通常，测试***可以以适当的方式模拟不同的干扰信号，以便关于表示检测器的实际应用条件的不同情况(诸如邻近的检测器和/或干扰通信信号)测试检测器，特别是其性能。
根据另一方面，控制单元被配置为针对不同的干扰场景确定恒定误报率。因此，还可以针对不同的干扰场景确定恒定误报率，特别是除了不同的目标场景之外。因此，可以在真实条件下测试检测器。因此，可以确定检测器的CFAR，其中背景(由于推论)改变，这典型地影响CFAR(限制)，如上面已经提到的。
根据实施例，提供了一种测试装置，其具有壳体，其中该壳体包围控制单元和目标生成器中的至少一个。因此，测试***包括测试装置，该测试装置包括测试***的若干单元，诸如控制单元和/或目标生成器。此外，测试装置还可以包括干扰源。
根据另一实施例，干扰源关于测试装置分开形成。然而，干扰源可以连接到测试装置，特别是控制单元，使得使能控制单元适当地控制干扰源，特别是由目标生成器提供的干扰信号。
检测器可以是雷达检测器、光检测和测距(LiDAR)检测器、超声检测器、回波检测器和飞行时间(ToF)相机中的至少一个。因此，测试***可以使用和测试不同类型的检测器。
通常，检测器可以是这样的检测器，其被配置为发送信号并接收待检测目标(例如附近的汽车)的反射信号。
另一方面提供了测试***包括硬件在环仿真单元。硬件在环(HIL)仿真单元确保可以在适当模拟的实际条件下测试复杂的实时嵌入式***。
根据一个方面，改变生成的目标的角度、功率电平、范围和多普勒频率中的至少一个，以便改变生成的目标的检测能力。因此，不同的目标场景以及与其相关的目标可以用于检测器的测试。
根据另一方面，在改变生成的目标的角度、功率电平、范围和多普勒频率中的至少一个之后，检测能力被改变，直到检测器不再检测到生成的目标为止。因此，对于至少一个另外的目标场景，特别是生成的另一个目标，再次进行如上面描述的具有变化的检测能力的CFAR测试。
通常，目标场景可能导致不同的背景，其进而影响CFAR。因此，可以根据背景、特别是目标场景来确定CFAR。因此，关于用于改变目标场景的参数确定CFAR的依赖性。
然后，可以输出对应于恒定误报率的水平的一维或多维映射。取决于在检测器的测试期间应用的目标场景，特别是变化的参数，可以使用若干维度来确定检测器的CFAR，其继而用于确定检测器的性能。
此外，可以提供干扰信号，其中改变生成的目标的检测能力，直到检测器不再检测到生成的目标为止。因此，可以在检测器的测试期间应用不同的干扰场景，以便以最准确的方式确定其性能。还将根据(模拟的)干扰信号来确定CFAR。
除了不同的目标场景之外，可以应用不同的干扰场景，使得CFAR具有与用于改变目标和干扰场景的参数有关的多依赖性。
通常，关于测试***提到的特性和优点也以类似的方式应用于该方法，并且反之亦然。
附图说明
现在将参考附图描述本发明。在附图中，
-图1示意性地示出了根据本发明的测试***，并且
-图2示出了表示用于测试根据本发明的检测器的性能的方法的概述。
具体实施方式
在图1中，示出了测试***10，其包括测试装置12以及待由测试***10测试的检测器14。因此，测试***10用于测试检测器14的性能。
测试***10包括目标生成器16，其生成用于检测器14的目标，以便评估检测器14的性能。
此外，测试***10具有与目标生成器16连接的控制单元18，其中控制单元18被配置为以适当的方式控制目标生成器16，如稍后将描述的那样。
此外，控制单元18可以接收由目标生成器16使用以用于生成某个目标的数据。
在示出的实施例中，测试装置12包括控制单元18，而目标生成器16分开形成。然而，测试装置12还可以包括目标生成器16，如虚线示出的目标生成器16指示出的，使得控制单元18和目标生成器16被并入单个装置、即测试装置12中。换句话说，测试装置12的壳体将包围目标生成器16和控制单元18。
如图1中示出的，控制单元18还连接到检测器14，使得控制单元18通过检测器14接收与检测到的目标有关的数据，其中该数据或者更确切地说检测到的目标取决于由目标生成器16生成的目标。
因此，测试装置12包括用于接收检测器14的数据的接收接口19。
可替选地，控制单元18可以关于测试装置12分开形成，使得不需要测试装置12来测试检测器14。
在示出的实施例中，控制单元18包括用于处理和分析适当接收到的数据的处理子单元20、分析子单元22和计算子单元24。此外，控制单元18可以通过使用计算子单元24来执行计算，其中考虑接收到的数据。因此，控制单元18表示测试装置12的中央测试单元。
通常，测试装置12、特别是目标生成器16被配置为与检测器14交换信号。因此，目标生成器16被配置为将信号发送到检测器14，该信号由检测器14接收并转发到如上面描述的控制单元18。
此外，目标检测器16被配置为接收来自检测器14的信号，其中这些信号也可以被转发到控制单元18。
通常，检测器14可以是通过发送信号并接收来自目标的反射信号(模拟的或者更确切地说生成的)来检测目标的检测器。
例如，检测器14是典型地用于汽车行业的检测器，诸如雷达检测器、光检测和测距(LiDAR)检测器、超声检测器、回波检测器和/或飞行时间(ToF)相机。
所有这些不同的检测器通过接收由待检测的目标反射的信号来检测目标，其中反射的信号对应于先前由检测器14发送的信号。
为了测试检测器14，特别是其性能，通过目标生成器16向检测器14发送对应于被模拟的目标的信号就足够了。
此外，测试装置12包括干扰源26，干扰源26被配置为提供可以在测试检测器14的性能期间使用的至少一个干扰信号。例如，干扰源26是可调干扰生成器28，使得确保可以准确地测试检测器14的特性，这是因为干扰源26可以提供变化的或不同的干扰信号。
特别地，可以通过适当地改变干扰信号来测试不同的干扰场景。
例如，干扰源26被配置为模拟通信信号，诸如根据5G电信标准的通信信号。
另外地或可替选地，干扰源26被配置为模拟另一个检测器，特别是与被测检测器14相同类型的另一个检测器，其中另一个检测器被模拟为位于被测检测器14附近的检测器。
干扰源26可以与控制单元18连接，确保使能控制单元18控制干扰源26。因此，控制单元18被配置为在检测器14的测试期间应用某种干扰场景。因此，中央控制单元18可以控制目标场景以及干扰场景。
作为示出的实施例的替代，干扰源26可以是测试装置12的一部分，如虚线再次指示出的。
此外，从检测器14和/或从目标生成器16接收数据的控制单元18还被配置为适当地处理数据，以便确定或者更确切地说评估检测器14的目标列表。
另外，控制单元18被配置为处理接收到的数据，使得可以基于接收到的数据来确定恒定误报率(CFAR)。因此，可以通过考虑CFAR来评估检测器14的性能，如稍后将参考图2描述的那样。
为此目的，控制单元18被配置为控制目标生成器16，使得根据控制单元18的控制信号调整由目标生成器16生成或模拟的目标。
实际上，目标生成器16被配置为根据控制单元18的控制信号改变生成的目标的检测能力，直到生成不再能够被检测器14检测到的目标为止。因此，控制单元18被配置为改变生成的目标。然后，控制单元18使用对应于不再能够被检测到的该目标的数据来确定检测器14的CFAR，以便评估检测器14的性能。
在雷达检测器的情况下，生成的目标的雷达截面(检测能力)被适当地改变，直到检测器14不再能够检测目标为止，以便确定检测器14的CFAR。
因此，控制单元18通常被配置为控制目标生成器16，以便使用不同的目标场景来测试检测器14。可以通过扫描功率电平、调整由目标生成器16生成的目标的角度、调整范围和/或调整多普勒频率来实现不同的目标场景。
这些不同的参数由控制单元18设定。
如上面已经提到的，控制单元18与干扰源26连接。因此，控制单元18还通常被配置为控制由干扰源26提供的干扰信号。因此，不同的干扰场景也可以应用于测试检测器14，特别是除了根据控制单元18的适当控制而由目标生成器16提供的不同目标场景之外。
因此，控制单元18被配置为针对不同的目标场景和/或不同的干扰场景确定检测器14的CFAR，特别是其中确定CFAR以便评估被测检测器14的性能。当检测器14由测试***10测试时，检测器14也可以称为被测装置。
特别是在应用不同目标场景和/或不同干扰场景时确定出的CFAR可以作为一维或多维映射输出，其取决于已经变化的在测试期间使用的不同参数。例如，用于目标场景改变的上面提到的参数以及干扰信号可以用作多维映射的变量。
通常，CFAR可以经由某个接口输出，例如CAN、USB、LAN接口或典型地用于数据传输的类似接口。
换句话说，通过改变由目标生成器16模拟的目标的检测能力来搜索检测器14的CFAR阈值或CFAR限制，其中该改变由控制单元18控制。
由于检测器14的目标由目标生成器16生成或者更确切地说模拟，并且干扰信号由干扰源26生成或者更确切地说模拟，因此测试***10包括硬件在环仿真单元(hardware-in-the-loop simulation unit)30，其用于测试作为实时复杂***的一部分的检测器14。
在图2中，示出了代表性概述，其示出了用于测试汽车行业中使用的雷达检测器14的性能的测试场景。
因此，检测器14由测试***10测试，其生成具有初始检测能力的目标，即初始雷达截面，其中目标由目标生成器16生成。
检测器14接收来自目标生成器16的数据，其模拟被模拟的某个目标的反射信号。
由检测器14接收到的适当数据(以及与生成的目标有关的数据)被转发到适当地处理数据的控制单元18。特别地，控制单元18评估检测器14是否已检测到目标；请参考图2中的第一图像。因此，控制单元18基于由检测器14接收到的数据来确定检测器14的目标列表。可替选地，检测器14自身确定目标列表并将该目标列表转发到控制单元18以用于进一步处理。
在由测试***10识别目标(信号高于CFAR)的情况下，特别是通过检测器14和连接到检测器14的控制单元18，改变生成的目标的检测能力、即雷达截面，直到检测器14不再能够检测到目标为止。
以与上面提到的类似的方式，如上面描述的那样确定用于变化的检测能力、即变化的雷达截面的目标列表；请参考图2中的第二图像。
在这样做时，可以基于检测能力或者更确切地说是检测器14不再能够检测到的对应目标(应用的场景)的雷达截面来确定检测器14的恒定误报率。
为此目的，控制单元18考虑由检测器14接收到的数据和/或生成的目标的数据，即由目标生成器16使用以用于生成不再能够被检测器14检测到的目标的数据。
在识别出与检测器14有关的恒定误报率、特别是CFAR限制或更确切地说CFAR阈值之后，可以以适当的方式评估检测器14的性能特性。
如上面已经提到的，可以应用不同的测试场景，特别是不同的目标场景和/或不同的干扰场景，以取决于多个变量来确定CFAR。实际上，可以在这样做的同时调查CFAR的依赖性。
例如，可以通过交替生成的目标的角度、功率电平、范围和多普勒频率中的至少一个来改变测试场景，特别是目标场景。
可替选地或补充地，可以通过以适当的方式控制干扰源26来改变测试场景，使得提供某种干扰信号(干扰场景)。因此，应用干扰场景，其影响背景，并因此影响由检测器14应用的CFAR。
另外，可以应用不同的干扰场景来测试检测器14。
通常，生成的目标的雷达截面针对所应用的测试场景、特别是目标场景和/或干扰场景而改变，直到如上面描述的那样检测器14不再检测到目标为止，使得针对所应用的特定测试场景确定恒定误报率。
通常，测试场景可以包括某个目标场景和/或某个干扰场景。
通过这种方法，确保了检测器14的性能可以由客户以简单且成本有效的方式确定，这是因为不需要访问频谱和/或中频。
用于确定检测器14的性能的方法可以由测试***10执行。

Claims (14)

1.一种用于测试检测器(14)的性能的测试***(10)，所述检测器(14)特别是发送信号并接收来自目标的反射信号的检测器，所述测试***(10)包括：
目标生成器(16)，其用于生成目标；以及
控制单元(18)，其包括处理子单元(20)、分析子单元(22)和计算子单元(24)中的至少一个，其中所述控制单元(18)连接到所述目标生成器(16)，使得所述控制单元(18)被配置为控制所述目标生成器(16)以控制生成的目标，其中所述目标生成器(16)被配置为将信号发送到所述检测器(14)和/或接收来自所述检测器(14)的信号，其中所述控制单元(18)被配置为由所述检测器(14)接收和处理与检测到的目标有关的数据，并且其中所述控制单元(18)被配置为基于由所述检测器(14)接收到的数据和/或所述目标生成器(16)的数据来确定恒定误报率，以用于表征所述检测器(14)的性能。
2.根据权利要求1所述的测试***(10)，其特征在于，所述控制单元(18)被配置为改变由所述目标生成器(16)提供的目标。
3.根据权利要求1或2所述的测试***(10)，其特征在于，所述目标生成器(16)被配置为扫描功率电平、调整所生成的目标的角度、调整范围和/或调整多普勒频率。
4.根据前述权利要求中任一项所述的测试***(10)，其特征在于，所述测试***(10)包括提供至少一个干扰信号的干扰源(26)，特别是其中所述干扰源(26)是可调干扰生成器(28)。
5.根据权利要求4所述的测试***(10)，其特征在于，所述干扰源(26)被配置为模拟通信信号和另一个检测器中的至少一个，特别是其中所述另一个检测器被模拟为位于被测试的检测器(14)附近。
6.根据前述权利要求中任一项所述的测试***(10)，其特征在于，所述控制单元(18)被配置为针对不同的干扰场景确定所述恒定误报率。
7.根据前述权利要求中任一项所述的测试***(10)，其特征在于，提供具有壳体的测试装置(12)，其中所述壳体包围所述控制单元(18)和所述目标生成器(16)中的至少一个。
8.根据前述权利要求中任一项所述的测试***(10)，其特征在于，所述检测器(14)是雷达检测器、光检测和测距检测器、超声检测器、回波检测器和飞行时间相机中的至少一个。
9.根据前述权利要求中任一项所述的测试***(10)，其特征在于，所述测试***(10)包括硬件在环仿真单元(30)。
10.一种用于测试检测器(14)的性能的方法，具有以下步骤：
-通过使用目标生成器(16)来生成具有初始检测能力的目标；
-改变生成的目标的检测能力，直到所述检测器(14)不再检测到所述生成的目标为止；并且
-基于由所述检测器(14)接收到的数据和/或所述检测器(14)未检测到的生成的目标的数据来确定恒定误报率。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，改变所述生成的目标的角度、功率电平、范围和多普勒频率中的至少一个，以便改变所述生成的目标的检测能力。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在改变了所述生成的目标的角度、功率电平、范围和多普勒频率中的至少一个之后，所述检测能力被改变，直到所述检测器(14)不再检测到所述生成的目标为止。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其特征在于，输出一维或多维映射，其对应于所述恒定误报率的水平。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其特征在于，提供干扰信号，其中改变所述生成的目标的检测能力，直到所述检测器不再检测到所述生成的目标为止。
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