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Mieux qu’en vrai : échos radar par le simulateur de cibleLa technologie à capteurs radar était jusqu’ici l’un des derniers bastions de l’électronique à l’abri des essais

réalistes effectués dans les laboratoires de l’industrie automobile et en production. Les scénarios avec

plusieurs cibles en déplacement et statiques à des distances changeantes étaient simplement impossibles à

reproduire pour un coût raisonnable à l’intérieur d’un bâtiment. Or, c’est exactement l’exercice de prédilec-

tion du nouveau simulateur ARTS9510 (Automotive Radar Target Simulator).

Fig. 1 : Aujourd’hui, les capteurs radar se trouvent dans presque chaque gamme de voitures. Dans le cadre des essais de développement, le simulateur

de cible radar ARTS9510 permet pour la première fois de créer des installations d’essai flexibles dans des conditions de laboratoire.

En quelques années, les capteurs radar constituant le cœur des systèmes avancés d’aide à la conduite (ADAS) ont per-mis de développer une toute nouvelle classe de fonctions de confort et de sécurité dans les véhicules. Les applications ADAS telles que les assistants de freinage, de changement de file ou de contrôle automatique de la vitesse de croisière inter-viennent directement dans la conduite du véhicule et sont

dès lors ultra-importantes au niveau de la sécurité. Fort logi-quement, les constructeurs veillent énormément à la fiabilité de tels systèmes. Des essais exhaustifs sur le terrain doivent précéder le lancement sur le marché. Mais auparavant, des essais en laboratoire devraient avoir anticipé toutes les situa-tions standard dans des scénarios de test réalistes. Ne serait-ce que dans une perspective économique, car les essais

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routiers coûtent cher et prennent beaucoup de temps, alors que les tests en laboratoire sont en revanche relativement peu chers, réalisables en peu de temps et – ce qui est toujours bien vu en métrologie – reproductibles avec des variations. Avec le simulateur de cible radar ARTS9510, ces avantages profitent aussi à tous les essais sur les systèmes embarqués qui utilisent des capteurs radar.

Pour tous les scénarios d’utilisation du radarLa gamme ARTS9510 a été développée spécialement pour le secteur automobile, c’est-à-dire pour les radars dans les bandes de fréquences 24 GHz et 77 GHz. Grâce à leur archi-tecture souple et évolutive, ces appareils peuvent traiter non seulement des signaux FMCW, mais maîtrisent aussi l’en-semble du spectre radar. Du reste, la polyvalence est un atout de taille à tous points de vue. La plateforme d’appareils est entièrement personnalisable pour s’adapter à la mise en œuvre prévue et aux propriétés radar exigées. Les variantes concernent à la fois la conception (appareil de bureau avec PC et interface utilisateur graphique intégrés, ou système intégrable commandé à distance) et à la configuration modu-laire (gammes de fréquences, largeur de bande, extensions optionnelles). En ce qui concerne la distance aux objets, la résolution et la vitesse simulées, l’ARTS répond à toutes les exigences actuelles et futures. Les radars courte portée, par exemple pour l’aide au stationnement, sont servis avec la même précision que les systèmes longue distance pour les-quels il est possible de simuler des objets à une distance de 2,4 km avec une vitesse radiale jusqu’à 700 km/h. En option, il est même possible de mapper la composante tangentielle du mouvement de l’objet (angle d’arrivée).

Que ce soit en laboratoire ou dans l’atelier de production : l’ARTS s’adapte ! L’antenne à cornet (un mode de fonction-nement bistatique avec deux antennes pour augmenter la dynamique est disponible en option) peut être positionnée à l’arrière, latéralement ou au bas de l’appareil, ce qui per-met un montage sur table pratique ainsi que le placement de chambres d’essai horizontales et verticales (Fig. 2). Le mon-tage de l’émetteur-récepteur de micro-ondes pour la polarisa-tion horizontale ou verticale des signaux assure encore plus de liberté. Pour ceux que cette souplesse ne contente pas encore : le module émetteur-récepteur ultracompact, grand comme une boîte d’allumettes, peut aussi être déporté, ce qui élargit les possibilités d’utilisation de façon spectaculaire, par ex. dans les chambres CEM.

Approche holistique : l’ARTS en tant que composant des systèmes HILLa tendance aux véhicules autonomes va générer des scéna-rios d’essai de plus en plus exigeants et de plus en plus nom-breux pour couvrir le plus largement possible la complexité

Fig. 2 : Variantes du ARTS9510 : modèle de table avec interface utilisa-

teur tactile et positionnement de l’antenne au dos, modèle intégrable avec

antenne latérale ou sous la plaque de fond.

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Exemple de montage d'essai pour un radar automobile

Capteur radar automobile

Analyseur de signaux et de spectre R&S®FSW

Oscilloscope R&S®RTO Générateur de signaux vectoriels R&S®SMW200A

Capteur de puissance 3 voies R&S®NRPxxS

Interface utilisateur d'ARTS

Ordinateur de commande d’essai en production

Réseau local

Entrées/sorties de commande

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des situations réelles. Il ne suffit plus simplement de simuler et d’analyser le trafic de signalisation à travers les systèmes de bus filaire (CAN, FlexRay, LIN etc.), il faut émuler un sys-tème de manière aussi réaliste que possible, il est donc indis-pensable de fermer toutes les boucles de régulation à travers les liaisons RF impliquées (GPS, radar, C2C, eCall etc.). Les systèmes HIL (Hardware In the Loop, matériel dans la boucle) développés à cet effet doivent aussi être dotés de diverses interfaces d’air (hertziennes). L’ARTS constitue cette interface, d’autres sont offertes par la gamme d’instruments de mesure de Rohde & Schwarz. Le simulateur de cible radar lui-même possède des facilités d’insertion et de communication. Ainsi, l’utilisateur peut développer ses propres routines de signalisa-tion et de contrôle au moyen des bibliothèques DLL / API four-nies, par exemple pour générer des profils de mouvement non-linéaires. Avec l’importante profondeur de mémoire, il est en outre possible de programmer des scénarios multi-cibles qui évoluent sur une période prolongée (20 à 30 minutes, selon le nombre de paramètres de la cible et la fréquence des change-ments) et donner à chaque cible une dynamique individuelle.

Une sortie de contrôle FI permet d’analyser le signal reçu avec des instruments de mesure externes. La Fig. 3 montre les extensions utilisables pour analyser un signal radar. En particulier, la combinaison avec un analyseur de signaux et de

spectre R&S®FSW permet de brosser un tableau complet de la situation. Si l’ARTS est utilisé en premier lieu pour l’évalua-tion fonctionnelle des capteurs radar et la fermeture des voies de signalisation dans le cadre de scénarios HIL, le R&S®FSW permet de mesurer automatiquement les signaux eux-mêmes avec précision. Les éventuels points faibles et le potentiel d’optimisation des capteurs sont alors identifiables rapide-ment (voir l’article page 30).

RésuméL’ARTS9510 est une autre étape de développement impor-tante dans l’optique de maîtriser la complexité crois-sante du système automobile au niveau des fonctionnali-tés et de la sécurité à travers des équipements de test et de mesure évolués. Avec cet appareil, les constructeurs auto-mobiles, les équipementiers, les fabricants de capteurs et de puces sont capables de créer des conditions d’essai fiables et reproductibles à chaque étape du processus de fabrica-tion afin de réduire nettement le coût des tests routiers et du temps de développement. Complété par des dispositifs de mesure RF supplémentaires du programme Rohde & Schwarz, l’ARTS9510 est entièrement évolutif et permet d’obtenir un environnement d’essai complet pour la technologie radar.

Udo Reil ; Lutz Fischer ; Volker Bach

Fig. 3 : Le simulateur de cible ARTS9510 dans une configuration exemplaire avec des instruments de mesure complémentaires : analyseur de signaux et

de spectre avec logiciel d’analyse radar, oscilloscope pour la visualisation de signaux, générateur de signaux pour influencer le signal, sonde de mesure

de puissance pour la mesure précise de la puissance d’émission.

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