王建利

(中國(guó)第一汽車(chē)股份有限公司，吉林長(zhǎng)春 130012)

0 引言

自主式駕駛輔助系統(tǒng)(Advanced Driver Assistance Systems，ADAS)是指依靠車(chē)載傳感系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境感知并對(duì)駕駛員進(jìn)行駕駛操作輔助的系統(tǒng)，目前在全球范圍內(nèi)已經(jīng)開(kāi)始大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化[1-2]。多功能前視攝像頭系統(tǒng)(Multi-function front Camera System，MCS)是智能駕駛系統(tǒng)的核心部件之一，可以為駕駛員提供一系列輔助駕駛功能，避免危險(xiǎn)情況的發(fā)生。相比毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)等，攝像頭最大優(yōu)勢(shì)在于識(shí)別目標(biāo)類(lèi)型，能夠非常準(zhǔn)確地識(shí)別行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)、機(jī)動(dòng)車(chē)或其他障礙物，而且還能識(shí)別交通標(biāo)志的具體內(nèi)容。復(fù)雜電磁環(huán)境下智能汽車(chē)ADAS的電磁抗干擾能力，是影響行車(chē)安全的重要指標(biāo)之一[3]。所以，必須對(duì)多功能前視攝像頭系統(tǒng)進(jìn)行輻射抗擾測(cè)試，檢測(cè)其電磁抗干擾能力。

汽車(chē)MCS的輻射抗擾度試驗(yàn)依據(jù)ISO 11452-2標(biāo)準(zhǔn)要求[4]，在電波暗室內(nèi)進(jìn)行。在電波暗室內(nèi)，如何搭建一個(gè)包含圖像輸入環(huán)境、配套模擬負(fù)載箱、監(jiān)測(cè)和預(yù)警多個(gè)輔助駕駛功能信息的輻射抗擾測(cè)試系統(tǒng)，是MCS輻射抗擾測(cè)試的難點(diǎn)。本文作者依據(jù)MCS的工作原理，構(gòu)建圖像輸入環(huán)境、模擬負(fù)載箱和上位機(jī)通信監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了MCS的輻射抗擾有效測(cè)試。

1 MCS工作原理

多功能前視攝像頭系統(tǒng)MCS主要由攝像頭鏡頭、光學(xué)傳感器、MB圖像處理器以及MCU、保護(hù)電路、車(chē)身控制和人機(jī)界面的CAN信號(hào)通信組成。MCS的工作原理(如圖1所示)：首先由高清攝像頭采集實(shí)際路況圖像信息，通過(guò)數(shù)字光學(xué)傳感器將圖像傳給圖像處理器，同時(shí)MCU通過(guò)CAN總線(xiàn)將控制信號(hào)發(fā)送給車(chē)身控制系統(tǒng)并將報(bào)警信號(hào)發(fā)送至人機(jī)界面，最終輔助駕駛員安全可靠地控制車(chē)輛[5]。

圖1 MCS系統(tǒng)工作原理

2 電氣/電子部件暗室法輻射抗擾試驗(yàn)要求

標(biāo)準(zhǔn)ISO 11452-2[4]對(duì)電子電氣部件的電波暗室法的輻射抗擾試驗(yàn)進(jìn)行了相關(guān)要求。暗室法輻射抗擾試驗(yàn)是在電波暗室內(nèi)將被測(cè)樣件暴露于由天線(xiàn)產(chǎn)生的輻射電磁場(chǎng)中進(jìn)行試驗(yàn)。電波暗室輻射抗擾試驗(yàn)一般包括以下設(shè)備：信號(hào)發(fā)生器、功率計(jì)、功率探頭、功率放大器、雙錐天線(xiàn)、對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)、喇叭天線(xiàn)、場(chǎng)強(qiáng)探頭、人工電源網(wǎng)絡(luò)及其他控制設(shè)備等。實(shí)際測(cè)試前需要按照標(biāo)準(zhǔn)要求定期進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)校準(zhǔn)。實(shí)際測(cè)試時(shí)需要按照要求進(jìn)行被測(cè)樣件、被測(cè)線(xiàn)束、測(cè)試負(fù)載及其他輔助設(shè)備的試驗(yàn)布置。測(cè)試分為水平極化和垂直極化兩個(gè)方向，需要按照?qǐng)鰪?qiáng)校準(zhǔn)過(guò)程中記錄的前向功率對(duì)被測(cè)樣件施加干擾信號(hào)。暗室法輻射抗擾試驗(yàn)布置——對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)如圖2所示。

圖2 暗室法輻射抗擾試驗(yàn)布置——對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)

3 MCS輻射抗擾試驗(yàn)方案

MCS輻射抗擾試驗(yàn)方案主要包括3部分：圖像輸入環(huán)境、模擬負(fù)載箱和上位機(jī)通信監(jiān)控系統(tǒng)。

3.1 圖像輸入環(huán)境

多功能攝像頭系統(tǒng)MCS一般安裝在前風(fēng)擋玻璃內(nèi)側(cè)，攝像頭方向朝向車(chē)輛前方。高清攝像頭透過(guò)風(fēng)擋玻璃，采集路面實(shí)際環(huán)境信息。在電波暗室內(nèi)進(jìn)行MCS輻射抗擾測(cè)試。如何模擬MCS在整車(chē)狀態(tài)下的安裝結(jié)構(gòu)、位置和角度，保證輸入的環(huán)境信息真實(shí)可靠，是亟需解決的難題。

為了解決該問(wèn)題，采用模擬實(shí)車(chē)狀態(tài)的工裝安裝固定MCS樣件，主要包括：圖像輸入工裝(如圖3所示)、增倍鏡和目標(biāo)輸入圖像。增倍鏡在攝像頭前方附近位置，安裝在藍(lán)色MCS定位結(jié)構(gòu)中，用于放大攝像頭倍數(shù)，模擬實(shí)車(chē)路況距離。工裝的棕色部分用于安裝紙質(zhì)的目標(biāo)輸入圖像，攝像頭的正前方，模擬實(shí)際路面狀況。圖像輸入工裝用于固定目標(biāo)輸入圖像、被測(cè)樣件MCS和增倍鏡，便于改變測(cè)試方向等測(cè)試布置。為了不影響電磁兼容測(cè)試結(jié)果，工裝材料均為木質(zhì)和塑料等非金屬材質(zhì)，滿(mǎn)足電磁兼容測(cè)試要求。

圖3 圖像輸入環(huán)境

3.2 模擬負(fù)載箱

依據(jù)輻射抗擾試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求，多功能前視攝像頭系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)需要設(shè)計(jì)配套的模擬負(fù)載箱，用于控制被測(cè)樣件和外接設(shè)備。MCS的模擬負(fù)載箱主要包括：控制開(kāi)關(guān)，CAN總線(xiàn)接口，供電線(xiàn)路，如圖4所示?？刂崎_(kāi)關(guān)用于控制切換MCS工作模式，進(jìn)入或退出工作狀態(tài)。CAN總線(xiàn)接口一方面用于MCS和車(chē)身控制系統(tǒng)間的控制信號(hào)通信，另一方面用于MCS和人機(jī)界面之間的報(bào)警信號(hào)通信，還可以用于喚醒MCS進(jìn)入工作狀態(tài)。供電線(xiàn)路用于給MCS供電。

圖4 模擬負(fù)載箱原理

3.3 上位機(jī)通信監(jiān)控系統(tǒng)

由于MCS工作時(shí)，攝像頭會(huì)采集和識(shí)別目標(biāo)輸入圖像信息，需要采用上位機(jī)軟件監(jiān)控通信信息，以判定MCS在輻射抗擾試驗(yàn)過(guò)程中是否工作正常。以圖3中的目標(biāo)輸入圖像為例，上位機(jī)通信系統(tǒng)監(jiān)控信息可以分為兩部分：MCS目標(biāo)圖像處理及狀態(tài)監(jiān)測(cè)，MCS與駕駛輔助系統(tǒng)CAN通信監(jiān)測(cè)。目標(biāo)圖像處理及狀態(tài)監(jiān)測(cè)：左側(cè)車(chē)道線(xiàn)，右側(cè)車(chē)道線(xiàn)，目標(biāo)車(chē)輛縱向距離，標(biāo)識(shí)牌類(lèi)型，圖像處理器工作狀態(tài)，供電電壓，MCU工作狀態(tài)，圖像處理器與攝像頭同步信號(hào)；MCS與駕駛輔助系統(tǒng)CAN通信監(jiān)測(cè)：ACC系統(tǒng)、AEB系統(tǒng)、FWD系統(tǒng)和LDW系統(tǒng)等駕駛輔助系統(tǒng)的CAN總線(xiàn)通信信息。上位機(jī)通信監(jiān)控主界面如圖5所示。

圖5 上位機(jī)通信監(jiān)控主界面

4 工程驗(yàn)證

選擇恒潤(rùn)科技研發(fā)的某款MCS產(chǎn)品進(jìn)行輻射抗擾試驗(yàn)方案的工程驗(yàn)證。首先，在半電波暗室內(nèi)，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ISO 11452-2進(jìn)行輻射抗擾試驗(yàn)設(shè)備的布置。其次，選擇了要求更為嚴(yán)酷的某企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試場(chǎng)強(qiáng)(見(jiàn)圖6)，以模擬實(shí)際復(fù)雜電磁環(huán)境的強(qiáng)電磁干擾。最后，通過(guò)圖像輸入環(huán)境、模擬負(fù)載箱和上位機(jī)CAN總線(xiàn)監(jiān)控搭建MCS輻射抗擾試驗(yàn)臺(tái)架(見(jiàn)圖7)。在實(shí)際的輻射抗擾試驗(yàn)過(guò)程中，上位機(jī)監(jiān)控顯示無(wú)異常，試驗(yàn)結(jié)果合格。表明該款MCS具備良好的輻射抗擾度性能，滿(mǎn)足某企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖6 某企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的電磁限值

圖7 MCS輻射抗擾試驗(yàn)布置

5 總結(jié)

隨著汽車(chē)智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的車(chē)輛配備了多功能前視攝像頭系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能駕駛輔助功能。本文作者針對(duì)MCS的零部件輻射抗擾試驗(yàn)的目標(biāo)輸入環(huán)境，模擬負(fù)載箱和上位機(jī)通信監(jiān)控系統(tǒng)等問(wèn)題，進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)，并在電波暗室內(nèi)實(shí)現(xiàn)了MCS輻射抗擾有效測(cè)試。文中的MCS輻射抗擾測(cè)試方案，也可以應(yīng)用到其他ADAS攝像頭系統(tǒng)的輻射抗擾測(cè)試中。