張海龍， 郭宏偉， 張曉光， 郝夢園， 黃金山， 陳 越

（中國第一汽車集團有限公司， 吉林 長春 130013）

隨著車聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，用戶對智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關注日益提升，智能網(wǎng)聯(lián)汽車是以汽車為主體，利用環(huán)境感知技術實現(xiàn)多車輛有序安全行駛，通過無線通信網(wǎng)絡等手段為用戶提供多樣化信息服務。智能網(wǎng)聯(lián)汽車與一般汽車相比，主要增加了環(huán)境感知與定位系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、車載自組織網(wǎng)絡系統(tǒng)和先進駕駛輔助系統(tǒng)等，車聯(lián)網(wǎng)終端作為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的“大腦”，承擔了車輛的通信功能，其下線檢測方法的研究將是保證智能網(wǎng)聯(lián)汽車通信系統(tǒng)整體安全、合規(guī)、完整運行的基礎保障。

在現(xiàn)有自動駕駛汽車虛擬測試、封閉場地測試和公開道路測試的框架下，99%的測試驗證工作應在模擬環(huán)境中完成，0.9%應在實際場地環(huán)境中完成，最后少部分在公共交通環(huán)境中完成?；诜抡婧陀布诃h(huán)開展車聯(lián)網(wǎng)技術的測試評價是一項十分重要的手段。未來可以在實驗室環(huán)境下進行車聯(lián)網(wǎng)通信硬件和協(xié)同式自動駕駛系統(tǒng)的自動測試和加速測試，將會節(jié)約大量的人力和物力，推進智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展。

1 車載無線通信技術概述

1.1 車載藍牙技術應用現(xiàn)狀

在2010年，藍牙技術有了兩個分支：傳統(tǒng)藍牙和低功耗藍牙。藍牙3.0之前的版本，稱為傳統(tǒng)藍牙，被用于一些語音業(yè)務和數(shù)傳業(yè)務，比如藍牙耳機、智能藍牙音響和打印機等。從藍牙4.0后，稱為低功耗藍牙，包含藍牙5.0在內，主要應用于一些對功耗要求較高的電子設備，一個紐扣電池就能支持運行很長時間，如健康手環(huán)、智能穿戴設備等。

2019年發(fā)布的藍牙5.1，引入了尋向技術，讓藍牙在室內定位上有了更廣闊的發(fā)展空間。之后的藍牙5.2，引入了功率控制以及藍牙音頻等特性。

對于汽車方面的應用，傳統(tǒng)藍牙方面，主要為藍牙耳機、音箱設備、藍牙免提電話等音頻產品。低功耗藍牙方面，主要指車輛定位功能、車輛遙控功能等。因此藍牙的測試需要覆蓋傳統(tǒng)藍牙技術以及低功耗藍牙技術。

1.2 車載WIFI技術應用現(xiàn)狀

車載移動網(wǎng)絡也稱為車輛移動通信網(wǎng)絡。車輛移動通信網(wǎng)絡作為新型的車輛通信網(wǎng)絡，可以實現(xiàn)車輛與車輛之間，車輛與路邊基礎設施之間的多跳無線通信，為車輛提供多種安全應用（如事故預警、交通管理） 和非安全應用（如路況指示、接入及車輛間多媒體數(shù)據(jù)傳輸）。無線通信技術飛速發(fā)展給我們帶來了更多的選擇，WIFI以其技術的成熟、應用的廣泛、成本的低廉逐漸進入學者和研發(fā)人員的視線，具有實現(xiàn)車載無線網(wǎng)絡下寬帶接入的可能性。

1.3 車載LTE技術應用現(xiàn)狀

日益發(fā)展的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)以及用戶各種新需求的不斷出現(xiàn)給無線通信技術提出了更高的要求，研究者們開始對其他多種通信機制進行研究，以期發(fā)現(xiàn)能夠更適用于車載終端軟件系統(tǒng)應用的無線通信機制。在此背景下，作為3G向4G演進的主流通信技術LTE以其高效的網(wǎng)絡性能越來越受到車聯(lián)網(wǎng)通信領域研究者的重視，為車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)通信技術的發(fā)展帶來了機遇。LTE具有的種種性能優(yōu)勢使高清音頻和視頻應用成為可能，通過終端軟件程序，汽車將可以實現(xiàn)實時的視頻診斷并提供更精確的實時交通信息。

1.4 車載eCALL應用現(xiàn)狀

如圖1所示，一個完整的緊急呼叫系統(tǒng)由以下子系統(tǒng)組成：導航定位系統(tǒng)GNSS（Global Navigation Satellite System）、車載系統(tǒng)IVS（In-vehicle System）、基站系統(tǒng)BS（Base Station）、公共安全應答中心PSAP（Public Safety Answering Point）。

圖1 緊急呼叫系統(tǒng)

當汽車碰撞發(fā)生觸發(fā)緊急呼叫時，車載系統(tǒng)會自動與公共安全應答中心建立語音連接，當連接建立成功，MSD信息會通過語音通道或者短信通道發(fā)送至公共安全應答中心，該中心的后臺軟件會解析MSD的信息，并與車載系統(tǒng)進行語音通話了解車內乘員的狀況，并根據(jù)情況的不同采取相應的措施。

2 無線通信測試系統(tǒng)設計

2.1 無線通信測試系統(tǒng)硬件架構設計

無線通信測試系統(tǒng)硬件設計主要包含整車屏蔽工位、自動化檢測軟件系統(tǒng)、電檢EOL設備、無線綜測儀（模擬基站）、GNSS 中繼放大器、信號天線、饋線等。系統(tǒng)硬件設計架構如圖2所示。

圖2 無線通信測試系統(tǒng)軟件架構設計

1） 屏蔽裝置主要作用為屏蔽空間中的公共無線網(wǎng)絡，材質為“雙層鋼網(wǎng)+金屬薄膜+輕質支撐板”，前后配電動卷簾門，卷簾門做金屬材質柔性覆蓋與搭鐵屏蔽處理，全部金屬材料良好搭鐵屏蔽外界信號。

2） 自動化檢測軟件系統(tǒng)主要負責通信服務數(shù)據(jù)接口、自動化測試系統(tǒng)、測試結果記錄，以及與EOL設備交互。

3） 無線綜測儀（模擬基站）：模擬3G/4G/5G/WIFI/藍牙信號、信號發(fā)送接收、信號分析處理。

4） GNSS中繼放大器用于將外界GNSS信號引入到屏蔽室，起到eCALL測試時車輛定位信號功能。

2.2 無線通信測試系統(tǒng)軟件架構設計

如圖3所示，整個無線通信測試系統(tǒng)的軟件架構主要分為測試模塊交互服務和自動化測試程序兩部分。交互服務主要包括TPS云平臺反饋服務、eCALL云平臺反饋服務、LTE通信測試交互服務、WIFI測試交互服務、BLE測試交互服務，這些都集成在模擬基站的儀表終端里；自動化測試軟件主要包括測試用例、序列化測試執(zhí)行引擎、面向網(wǎng)絡的集成控制中間件，自動化測試軟件與儀表之間進行通信，調用各個測試模塊，并將最終的測試數(shù)據(jù)上傳至EOL設備中。

圖3 無線通信測試系統(tǒng)軟件架構設計

3 無線通信自動化測試流程

3.1 生產現(xiàn)場藍牙自動化檢測

Bluetooth Classic & Bluetooth Low Energy射頻性能測試（被測產品進入到Test mode模式）。綜測儀和被測車輛之間通過無線天線進行通信，被測車輛與測試天線間相對位置固定以便于實現(xiàn)傳導損耗補償。藍牙功能測試，基于模擬基站BLE藍牙功能控制功能，測試車載藍牙功能。藍牙射頻性能測試，通過測量Tx&Rx射頻參數(shù)，評估車輛藍牙通信品質。整個完整的測試流程如圖4所示。1） 被測車輛進入金屬網(wǎng)屏蔽室，行駛到達預定位置。2） 電檢EOL設備控制車載藍牙，通過內部主機控制接口（HCI） 啟用被測車輛（EUT） 的Test mode測試模式。

圖4 整個完整的測試流程

3） 綜測儀（主設備） 通過搜索Bluetooth設備（查詢）或直接尋找特定EUT 的地址，可以與被側車輛（從設備）之間建立藍牙連接。

4） 建立藍牙連接后，綜測儀即可使用測試控制命令來控制車輛。操作模式采取環(huán)回測試模式。

5） 對于發(fā)射測試，綜測儀在“標準的”電平下發(fā)射，EUT 將數(shù)據(jù)包返回給綜測儀，以便測量EUT的發(fā)射參數(shù)。

6） 對于接收測試，綜測儀在很低的電平下發(fā)射。EUT接收數(shù)據(jù)包時，會出現(xiàn)誤碼。EUT將錯誤的數(shù)據(jù)包返回給綜測儀，以便綜測儀確定誤碼率。

7） 測試的結果上傳到EOL設備，最終被記錄在自動化檢測設備中。

3.2 生產現(xiàn)場WIFI自動化檢測

WIFI的組網(wǎng)包括AP（路由器）、STA（終端） 兩種模式，主要針對車輛STA模式進行連接測試，因此需要測試儀表模擬成AP對等角色以進行真實的業(yè)務連接，對車輛WIFI終端完成發(fā)射機和接收機的射頻測試。綜測儀和被測車輛之間通過射頻進行通信，采用天線方式連接，對射頻空口傳導標定空間損耗，以確保測試結果的準確性。WIFI射頻性能測試，通過測量Tx&Rx 射頻參數(shù)，評估車輛WIFI 通信品質。WIFI 射頻性能測試流程如圖5所示。

圖5 WIFI射頻性能測試流程

1） 被測車輛進入金屬網(wǎng)屏蔽室。

2） 電檢EOL設備激活車輛WIFI功能，并自動搜索主動連接指定的AP（WIFI名稱）。

3） 綜測儀AP打開WIFI熱點，車輛基于AP名稱主動與綜測儀（AP） 之間建立WIFI連接。

4） 建立WIFI連接后，綜測儀即可使用測試控制命令來控制車輛。操作模式采取環(huán)回測試模式，綜測儀將數(shù)據(jù)包發(fā)送給EUT，EUT再將數(shù)據(jù)包回環(huán)到綜測儀進行數(shù)據(jù)分析。收發(fā)測試都可以在此模式下進行，從而完成IEEE規(guī)范中規(guī)定的標準測試。

3.3 生產現(xiàn)場移動通信自動化檢測

檢測內容主要為4G/5G功能鏈路是否正確、完整；TSP云診斷功能鏈路是否正確、完整；信號收發(fā)射頻指令、功能實現(xiàn)：①車輛進入生產現(xiàn)場；②EOL設備通過OTA車輛Profile配置文件；③車輛進入金屬網(wǎng)屏蔽暗室；④模擬基站自動與車輛連接；⑤模擬基站啟動4G、5G通信性能測試；⑥模擬基站建立數(shù)據(jù)通道，與TSP服務器建立連接；⑦自動化設備觸發(fā)TSP遠程診斷功能，測試通信鏈路。

3.4 生產現(xiàn)場eCALL自動化檢測

對于整車級緊急呼叫測試，更關注于緊急呼叫功能的穩(wěn)定性和可靠性。無線綜測儀可以用于模擬移動制式的網(wǎng)絡，為IVS提供模擬的2G通信網(wǎng)絡信號。矢量信號發(fā)生器/GNSS中繼放大器用來模擬導航衛(wèi)星信號，給IVS提供導航使用的GPS/GLONASS/BeiDou定位信息。定向雙極化天線用來發(fā)射網(wǎng)絡和導航信號。開發(fā)的緊急呼叫自動測試軟件，可以用來模擬PSAP，支持MSD的顯示，呼叫流程監(jiān)控，自動報告生成、數(shù)據(jù)庫等功能，防止意外的數(shù)據(jù)丟失。

1） 車輛進入金屬網(wǎng)屏蔽暗室，借助定位裝置行駛到固定的位置上。

2） 待確認車輛2G通信連接后，EOL設備激活車輛eCall呼叫功能。

3） 模擬基站檢測與接收eCall信號。

4） 模擬基站虛擬呼叫中心PAPS解析與應答。

5） 自動化系統(tǒng)檢測eCall短報文及語音呼叫。

6） 自動化系統(tǒng)檢測eCall信號功率數(shù)值。

7） 上傳檢測結果到EOL系統(tǒng)，測試完成。

4 結論

通過模擬基站對藍牙/WIFI/2G/3G/4G/5G等信號進行模擬，與被測車輛建立通信連接，通過自動化系統(tǒng)測試整車無線通信功能與性能，解決目前車聯(lián)網(wǎng)通信下線檢測技術存在的缺口，避免無線通信有問題的車輛流入市場，從而提升了產品的品質。