方毅杰，胡靜，劉國榮

（威凱檢測技術(shù)有限公司，廣州 510300）

引言

隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車的不斷發(fā)展，智能網(wǎng)聯(lián)汽車已越來越普及在現(xiàn)在的道路上。雖然當(dāng)前智能網(wǎng)聯(lián)汽車的自動駕駛等級仍然處于較低的狀態(tài)，但低等級輔助駕駛設(shè)備已經(jīng)裝設(shè)在部分車輛上，可以滿足較為簡單的輔助駕駛功能，例如：ACC自適應(yīng)巡航控制、AEB自動緊急制動系統(tǒng)等。這類輔助駕駛功能一般是依靠毫米波雷達(dá)和前向攝像頭作為傳感器，利用雷達(dá)的多普勒效應(yīng)檢測范圍內(nèi)移動的目標(biāo)，利用攝像頭計(jì)算目標(biāo)距離與速度，并根據(jù)目標(biāo)的行為做出反應(yīng)。若毫米波雷達(dá)、攝像頭和相關(guān)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中受到電磁干擾，輔助駕駛功能可能會出現(xiàn)失效的情況，影響車輛行駛安全。雖然駕駛輔助系統(tǒng)整車電磁抗擾測試尚未行在業(yè)界形成被廣泛認(rèn)可的檢測標(biāo)準(zhǔn)，但在國家標(biāo)準(zhǔn)GB 34660-2017《道路車輛 電磁兼容性要求和試驗(yàn)方法》[1]中的5.4.2.4條要求長時工作的所有設(shè)備應(yīng)處于正常工作狀態(tài)，所有影響駕駛員對車輛進(jìn)行控制的其他系統(tǒng)應(yīng)該處于正常工作狀態(tài)，而且汽車工程學(xué)會發(fā)布的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CSAE 231-2021《智能網(wǎng)聯(lián)汽車電磁抗擾性能技術(shù)要求與測試評價方法》[2]中明確針對該功能定義了測試評價要求，且在業(yè)內(nèi)有相關(guān)實(shí)施案例，因此對此進(jìn)行研究，驗(yàn)證進(jìn)行該測試的可行性。

與常規(guī)的整車抗擾度測試中開啟的長時工作設(shè)備相比，開啟整車輔助駕駛功能后，其相應(yīng)的傳感器也將一并啟用，最常見的有前向毫米波雷達(dá)與前向攝像頭，它們作為感知設(shè)備單獨(dú)或融合感知前向環(huán)境，為了能夠正常運(yùn)行，用于模擬信號的激活設(shè)備必不可少，如何在測試暗室內(nèi)搭建配套激活設(shè)備以提供模擬的傳感器信號，如何激活設(shè)備的布置滿足測試場地及測試標(biāo)準(zhǔn)要求，均為測試帶來了一定挑戰(zhàn)。

本文根據(jù)汽車工程學(xué)會發(fā)布的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CSAE 231《智能網(wǎng)聯(lián)汽車電磁抗擾性能技術(shù)要求與測試評價方法》中的特殊測試設(shè)備要求，在電波暗室的基礎(chǔ)上增加了毫米波雷達(dá)目標(biāo)模擬器、毫米波吸收擋板、投影幕布和投影儀組件作為激活整車ACC和FCW功能的輔助設(shè)備，并根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 33012.2《道路車輛 車輛對窄帶輻射電磁能的抗擾性試驗(yàn)方法 第2部分：車外輻射源法》[3]中的9.4場標(biāo)定規(guī)定的方法，對布置完輔助設(shè)備的后的試驗(yàn)場地進(jìn)行標(biāo)定，通過對不同情況下場地標(biāo)定結(jié)果的比較，對增設(shè)輔助設(shè)備電磁抗擾度測試的影響，以及該測試方法的可行性和相關(guān)要求進(jìn)行了研究。

1 試驗(yàn)原理與方法

1.1 駕駛輔助激活原理與方法

激活設(shè)備根據(jù)實(shí)際的傳感器進(jìn)行配置，通過激活設(shè)備模擬工況，為適用的傳感器提供模擬的信號，主要包括雷達(dá)模擬和視覺模擬。

其中對前向毫米波雷達(dá)，主要通過毫米波雷達(dá)目標(biāo)模擬器提供模擬的雷達(dá)信號和毫米波吸收材料吸收無效的回波信號來模擬前向車輛。目標(biāo)模擬器的通過射頻天線接收端接收雷達(dá)信號后,通過傅里葉變換算法對接收到的雷達(dá)信號進(jìn)行分析，利用射頻技術(shù)根據(jù)測試所需模擬的雷達(dá)目標(biāo)的速度、距離、雷達(dá)散射面積對接收到的雷達(dá)信號進(jìn)行延時、頻移、信號強(qiáng)度增減等處理，實(shí)現(xiàn)所需目標(biāo)參數(shù)的模擬。

對前向攝像頭主要由前向仿真場景提供模擬移動時的圖像，通過投影幕布以及投影儀將場景投影給前向攝像頭接收。虛擬仿真軟件基于完善的物理模型建立和準(zhǔn)確的數(shù)值仿真，可以逼真地模擬汽車的各種駕駛場景和工況，以支持仿真環(huán)境下的測試和驗(yàn)證。

具體布置方法如圖1所示，首先將目標(biāo)模擬器設(shè)備放置在被測車輛正前方適當(dāng)位置，并鋪設(shè)毫米波吸收材料以覆蓋被測車輛正前方區(qū)域，確保被測車輛雷達(dá)前方被全面覆蓋，除模擬器模擬目標(biāo)外無其他目標(biāo)和偽目標(biāo)存在。設(shè)置目標(biāo)模擬器相關(guān)參數(shù)，確認(rèn)其模擬的目標(biāo)信號能被被測車輛正常探測到。同理，在車輛前方布置幕布，投影場景到幕布上，調(diào)整投影位置以匹配被測車輛的前向攝像頭視場，確保完全覆蓋前向攝像頭視場以及與場景實(shí)際的匹配，確認(rèn)場景能夠正常被讀取。完成上述雷達(dá)和視覺的模擬的確認(rèn)后，應(yīng)啟動被測車輛駕駛輔助系統(tǒng)，確認(rèn)系統(tǒng)能夠在當(dāng)前模擬布置下穩(wěn)定運(yùn)行后移除被測車輛等待下一步校準(zhǔn)布置。

圖1 測試布置示意圖

1.2 場標(biāo)定方法

參考GB/T 33012.2《道路車輛 車輛對窄帶輻射電磁能的抗擾性試驗(yàn)方法 第2部分：車外輻射源法》[3]中場標(biāo)定的要求進(jìn)行標(biāo)定，在（20～200）MHz使用4探頭法標(biāo)定，場探頭位于垂直參考線上，4探頭相對屏蔽室地板的高度為0.5 m、0.8 m、1 m、1.2 m。與圖標(biāo)識的一致，天線的相位中心與參考線的水平距離大于等于2 m，天線輻射單元的最低部分距地板應(yīng)大于等于0.25 m。

試驗(yàn)信號電平按標(biāo)準(zhǔn)要求使用未調(diào)制正弦波進(jìn)行標(biāo)定，試驗(yàn)中記錄每個試驗(yàn)頻率下產(chǎn)生規(guī)定場強(qiáng)（使用場強(qiáng)探頭進(jìn)行試驗(yàn)）所需的前向功率，在垂直極化條件下標(biāo)定場強(qiáng)。

本次試驗(yàn)選擇的場強(qiáng)為所使用場地的設(shè)備最大能夠達(dá)到的場強(qiáng)70 V/m，以凸顯激活設(shè)備布置下的差異如圖2所示。

圖2 試驗(yàn)布置示例

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 空場地標(biāo)定結(jié)果

對測試場地進(jìn)行清空，按GB/T 33012.2中場標(biāo)定方法對（20～200）MHz頻段進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定結(jié)果見圖3。如圖所示由于所需功率達(dá)到功放上限，在20 MHz頻點(diǎn)的場強(qiáng)未能達(dá)到70 V/m，其余頻點(diǎn)的場強(qiáng)均能夠達(dá)到70 V/m的要求。

圖3 空場地標(biāo)定結(jié)果（usual case）

2.2 激活設(shè)備完全布置下標(biāo)定結(jié)果

在保持正常標(biāo)定布置的基礎(chǔ)上，將激活設(shè)備按提前確認(rèn)好的布置方式進(jìn)行布置，再次對（20～200）MHz頻段進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定的試驗(yàn)結(jié)果見圖4?？梢钥匆娬w前向功率有所提升，尤其在30 MHz頻點(diǎn)的影響最大，功放所輸出的前向功率上升到了輸出上限才勉強(qiáng)達(dá)到既定的場強(qiáng)，激活設(shè)備的布置及存在的金屬結(jié)構(gòu)雖然盡量避開了天線與場強(qiáng)探頭的直射路徑，但仍然對場強(qiáng)存在影響，雖然可以通過增加功率使場強(qiáng)達(dá)到要求，但對功率的要求有所增加。

圖4 激活設(shè)備完整布置后標(biāo)定結(jié)果（case1）

2.3 部分布置下標(biāo)定結(jié)果

2.3.1 移除幕布

考慮到使用的電動幕布存在一定金屬結(jié)構(gòu)，功率的增加可能是由于幕布金屬部件反射或吸收導(dǎo)致，因此移除金屬幕布再次進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定的試驗(yàn)結(jié)果見圖5，可以看出移除電動幕布后，在30 MHz頻點(diǎn)的影響顯著減小，但是在120 MHz頻點(diǎn)附近功率又有所增加。雖能夠滿足場強(qiáng)要求，但對功率要求增加。

圖5 激活設(shè)備僅撤除電動幕布后標(biāo)定結(jié)果（case2）

2.3.2 投影組件全部移除

對電動幕布的移除雖改善了部分頻點(diǎn)功率較高的情況，但又帶來了新的影響。因此，繼續(xù)移除存在少量金屬結(jié)構(gòu)的幕布支架，至此已完全移除幕布組件，再次進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定的試驗(yàn)結(jié)果見圖6。可以發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)一步移除幕布支架后，120 MHz頻點(diǎn)附近功率有所下降，整體功率水平與空場地校準(zhǔn)較為接近。

圖6 激活設(shè)備完全撤除視頻模擬組件后標(biāo)定結(jié)果（case3）

2.4 結(jié)果分析

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果的比較可以發(fā)現(xiàn)由于激活設(shè)備直接布置于被測車輛與天線之間，還包含少量金屬部件和毫米波吸收材料，對電磁抗擾測試不可避免的存在影響。尤其是所含金屬材料的部件，對場強(qiáng)有較大的影響，容易使前向功率大幅度提高。在設(shè)備功率上限一定的情況下，還會對場強(qiáng)有較大的影響。在多次驗(yàn)證測試時發(fā)現(xiàn)，如不對激活設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，存在導(dǎo)致功率到達(dá)上限以至場強(qiáng)無法達(dá)到既定值的可能。

上述三種布置與正常標(biāo)定的功率絕對值差值見圖7，功率絕對值平均值見表1，可以發(fā)現(xiàn)逐漸移除含金屬的組件使功率絕對值差的平均值也逐漸降低，在完全移除幕布組件后，功率絕對值差值可以控制在3 dBw以內(nèi)，功率絕對值差的平均值在1 dBw左右。

圖7 與正常標(biāo)定的功率絕對值差值

表1 功率絕對值差的平均值

3 結(jié)論

1）激活設(shè)備的布置，對（20～200）MHz頻段內(nèi)的抗擾度測試存在一定影響，且不可避免，需要對激活設(shè)備的材料進(jìn)行適當(dāng)改良，對激活設(shè)備的布置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整以減輕影響。

2）相比激活設(shè)備全布置，僅布置雷達(dá)模擬組件對整體功率影響較小，最大絕對值誤差不超過3 dBw，平均差距為1 dBw。

3）在被測區(qū)域范圍內(nèi)應(yīng)盡量使用非金屬材料結(jié)構(gòu)，非金屬材料對整體功率影響較小，而金屬材料較使用容易導(dǎo)致部分頻點(diǎn)所需功率大幅升高。