【摘 要】文章旨在深入探討智能新能源汽車高級駕駛輔助系統(tǒng)ADAS功能的電磁兼容性能測試方法。通過采用光學(xué)與雷達(dá)波模擬器相互結(jié)合的方式，搭建自適應(yīng)巡航ACC、自動緊急制動AEB以及交通標(biāo)識識別TSR功能的電磁抗擾性測試系統(tǒng)，成功達(dá)成電波暗室內(nèi)多傳感器融合的ADAS功能的穩(wěn)定觸發(fā)，驗(yàn)證在復(fù)雜電磁環(huán)境下ADAS功能電磁抗擾性測試的可行性。

【關(guān)鍵詞】高級駕駛輔助系統(tǒng)；電磁抗擾；復(fù)雜電磁環(huán)境

中圖分類號：U463.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-8639（ 2024 ）10-0072-03

Research on EMC Test Technology of Vehicle ADAS Function Based on Anechoic Chamber

WANG Ruohao ZHAO Hui FU Jiale ZHOU Lusha CUI Xing ZUO Wenguang

（1. Automotive Inspection Center（Guangzhou）Co.，Ltd.，Guangzhou 511300；2. Automotive Engineering Research Institute，Guangzhou Automobile Group Co.，Ltd.，Guangzhou 511434，China）

【Abstract】The purpose of this paper is to explore the electromagnetic compatibility test method of advanced driver assistance system（ADAS）function of intelligent new energy vehicles. By combining optics and radar simulators，an electromagnetic immunity test system with adaptive cruise（ACC），automatic emergency braking（AEB）and traffic sign recognition（TSR）functions is built，and the stable triggering of ADAS function with multi-sensor fusion in the radio anechoic room is successfully achieved. The feasibility of electromagnetic immunity test of ADAS function in complex electromagnetic environment is verified.

【Key words】advanced driver assistance system；electromagnetic immunity；complex electromagnetic environment

作者簡介

王若浩（1992—），男，助理工程師，研究方向?yàn)槠囯姶偶嫒荩桓都螛罚?991—），助理工程師，主要從事汽車電磁兼容方面的工作（通信作者）。

1 引言

高級輔助駕駛系統(tǒng)ADAS借助安裝在車上的各類傳感器，例如毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、單雙目攝像頭以及衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，通過感知車輛周圍的環(huán)境實(shí)時收集數(shù)據(jù)，對靜態(tài)、動態(tài)物體進(jìn)行辨識、偵測與追蹤，并結(jié)合導(dǎo)航儀地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算與分析，從而提前讓駕駛員察覺到可能發(fā)生的危險，能夠切實(shí)增加汽車駕駛的舒適性和安全性[1-3]。

隨著5G、衛(wèi)星通信等新興通信技術(shù)的發(fā)展，智能網(wǎng)聯(lián)汽車已成為全球汽車發(fā)展的關(guān)鍵方向，乘用車領(lǐng)域正在歷經(jīng)從高級輔助駕駛到高級自動駕駛的階段。與此同時，道路環(huán)境中電磁頻譜的不斷拓展、信號調(diào)制方式的持續(xù)豐富、騷擾帶寬的不規(guī)則變化以及發(fā)射功率的增強(qiáng)，甚至在自然環(huán)境中的雷電場景下，智能新能源汽車都已顯現(xiàn)出大量的電磁兼容問題，不斷沖擊著車輛行駛電磁安全[4-5]。因此，研究電波暗室電磁環(huán)境下智能新能源汽車ADAS功能的穩(wěn)定觸發(fā)及其電磁兼容性，解決其在復(fù)雜電磁環(huán)境下的電磁安全問題顯得尤為重要。

2 汽車ADAS工作原理

ADAS功能的實(shí)現(xiàn)主要依靠感知層、決策層和執(zhí)行層。其中，感知層由不同頻段的雷達(dá)傳感器（毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)和激光雷達(dá)）和視覺傳感器（單雙目攝像頭、紅外熱成像傳感器以及高精地圖）構(gòu)成；決策層一般由芯片通過算法實(shí)現(xiàn)交互決策、路徑規(guī)劃，最終實(shí)現(xiàn)V2V、V2X的萬物車聯(lián)；執(zhí)行層通過決策實(shí)現(xiàn)汽車的動力轉(zhuǎn)換、制動、轉(zhuǎn)向及燈光效果等功能[6-7]。本文針對自適應(yīng)巡航（Adaptive Cruise Control，ACC）、自動緊急制動（Autonomous Emergency Braking，AEB）以及交通標(biāo)識識別（Traffic Sign Recognition，TSR）功能進(jìn)行電波暗室內(nèi)的功能驗(yàn)證以及電磁抗擾性測試。

1）ACC功能工作原理。ACC系統(tǒng)主要由雷達(dá)傳感器、輪速傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器以及ACC控制單元等組成。雷達(dá)傳感器一般安裝在散熱器格柵內(nèi)或前保險杠的內(nèi)側(cè)，可以探測到汽車前方200m左右的距離；在前后車輪上裝有輪速傳感器（與ABS系統(tǒng)共用），可以感知車輛的行駛速度；轉(zhuǎn)向角傳感器用來判斷車輛行駛的方向；ACC控制單元采集各個傳感器的信號并進(jìn)行計(jì)算，以便適時地與發(fā)動機(jī)控制單元和制動防抱死控制單元交換數(shù)據(jù)。

2）AEB功能工作原理。AEB系統(tǒng)利用傳感器感知前方的車輛、障礙物、弱勢道路使用者。如果檢測到可能的碰撞，系統(tǒng)通常會以蜂鳴音提示、儀表盤顯示、車輛自動點(diǎn)剎和安全帶主動預(yù)緊等方式提示駕駛員進(jìn)行制動，如果駕駛員沒有反應(yīng)，AEB系統(tǒng)將直接進(jìn)行制動，從而避免碰撞或降低碰撞速度，以保護(hù)車內(nèi)外人員。

3）TSR功能工作原理。TSR系統(tǒng)一般包括檢測和識別兩部分，主要依靠視覺傳感器。檢測一般是利用交通標(biāo)志的形狀和顏色特征，從自然場景中把交通標(biāo)志提取出來。識別是把檢測出來的交通標(biāo)志的內(nèi)容識別出來。TSR功能可以避免駕駛員因環(huán)境光照、方向旋轉(zhuǎn)等問題出現(xiàn)識別困難，能夠規(guī)范交通行為，確保安全駕駛。

3 汽車ADAS功能暗室內(nèi)驗(yàn)證

本文通過建立多傳感器融合模擬場景系統(tǒng)，包括光學(xué)模擬場景、毫米波雷達(dá)模擬場景，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電波暗室內(nèi)ADAS功能觸發(fā)。圖1為光學(xué)模擬場景，在車輛前方架設(shè)投影儀和幕布進(jìn)行視覺傳感器模擬仿真，通過投影儀對場景模擬實(shí)時控制子系統(tǒng)輸出的視頻流數(shù)據(jù)進(jìn)行投影，使仿真環(huán)境場景在幕布中顯示，實(shí)現(xiàn)仿真場景的視覺物理再現(xiàn)。車輛前視攝像頭采集幕布上的道路線、交通標(biāo)識等信息并通過車輛決策層控制器的數(shù)據(jù)比對，從而實(shí)現(xiàn)道路偏離、交通標(biāo)識等信息的識別。

車輛攝像頭識別目標(biāo)物存在一定的局限性，毫米波雷達(dá)因其環(huán)境適應(yīng)性好等優(yōu)勢在智能駕駛車輛上普遍配備。圖2為毫米波雷達(dá)模擬場景，在車輛前方毫米波雷達(dá)位置放置一個毫米波雷達(dá)模擬器接收車輛發(fā)出的毫米波，之后經(jīng)過處理將前車車速、距離等信息加載到回波上發(fā)射給自車，從而實(shí)現(xiàn)車輛前后方目標(biāo)的識別，進(jìn)一步為駕駛員提供預(yù)警信息。

有些車輛的智能駕駛功能在單獨(dú)的光學(xué)模擬場景或毫米波雷達(dá)模擬場景下不能觸發(fā)，需要搭建多傳感器融合模擬場景。圖3為多傳感器融合模擬場景，該場景將光學(xué)信息和毫米波雷達(dá)信息進(jìn)行融合，即目標(biāo)實(shí)時機(jī)將場景中的數(shù)據(jù)輸出給投影儀。搭載在整車上的ADAS系統(tǒng)中，攝像頭識別出投影儀投影在幕布上的畫面，毫米波雷達(dá)收到虛擬回波，兩種傳感器的目標(biāo)級數(shù)據(jù)會在ADAS系統(tǒng)中進(jìn)行目標(biāo)級融合，融合后的目標(biāo)作為系統(tǒng)識別的最終結(jié)果，被系統(tǒng)采納。同時系統(tǒng)可以通過CAN接口采集到傳感原始目標(biāo)及ADAS功能決策數(shù)據(jù)。

以ACC、AEB功能觸發(fā)為例，在光學(xué)模擬場景下前方車輛以一定速度靠近自車時，毫米波雷達(dá)模擬器發(fā)射的回波加入了前方車輛速度降低、距離減小等信息。融合場景下自車的多傳感器采集的數(shù)據(jù)相匹配，進(jìn)而ACC、AEB等智能駕駛功能得以觸發(fā)。

4 汽車ADAS功能暗室內(nèi)抗擾度測試

本文選取1臺樣車的ACC、AEB以及TSR功能進(jìn)行電磁抗擾試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)參考ISO 11451-2：2015，試驗(yàn)頻率范圍包括窄帶10kHz～2GHz和寬帶9kHz～30MHz，試驗(yàn)強(qiáng)度為100V/m。根據(jù)樣車制定相應(yīng)的抗擾度測試監(jiān)控方式和失效判定準(zhǔn)則，形成智能駕駛場景完備、測試信號頻段可調(diào)節(jié)、監(jiān)控方式和失效判定與場景相統(tǒng)一的一整套汽車智能駕駛整車級電磁兼容測試方法，如表1所示。

4.1 TSR典型工況以及抗擾度測試

TSR典型工況主要是被測車輛能夠識別道路交通標(biāo)識，本試驗(yàn)自車速度為30km/h，勻速先后通過30km/h和40km/h交通標(biāo)識。被測車輛攝像頭識別交通標(biāo)識牌后，車速從30km/h增加到40km/h后再減速到30km/h。圖4為TSR功能寬帶抗擾度試驗(yàn)圖。

4.2 AEB典型工況以及抗擾度測試

AEB典型工況為前車緊急靠近觸發(fā)被測車輛AEB功能，前車減速靠近被測車輛后，被測車輛出現(xiàn)緊急制動后，前車加速遠(yuǎn)離，被測車輛隨后逐漸加速至巡航車速。圖5為AEB功能窄帶抗擾度試驗(yàn)圖。

4.3 ACC典型工況以及抗擾度測試

ACC典型工況主要是被測車輛能夠識別前車，自適應(yīng)跟隨前車，本試驗(yàn)采取穩(wěn)態(tài)勻速巡航工況。圖6為ACC功能窄帶抗擾度試驗(yàn)圖。

5 結(jié)論

本文剖析了在汽車工業(yè)“新四化”趨勢下，電磁空間安2a106fa0661541095ba5931b210c0c2710f7ac99566fcfa92438cf5a1aae0e30全作為國家新戰(zhàn)略的重要意義，提出了一種基于電波暗室的ADAS功能電磁抗擾測試原理及方法，并依據(jù)此方法對實(shí)車進(jìn)行TSR、AEB、ACC功能驗(yàn)證及寬窄帶抗擾度試驗(yàn)。結(jié)果顯示，本次汽車ADAS功能電磁抗擾度測試方法研究僅針對縱向功能展開測試，對于涉及轉(zhuǎn)向操作的LKA、LDW等功能，鑒于暗室內(nèi)轉(zhuǎn)轂的安全性問題，未能進(jìn)行實(shí)車驗(yàn)證。同時，本次試驗(yàn)所用樣車搭載單目攝像頭，伴隨自動駕駛的發(fā)展，雙目攝像頭也逐漸裝配到汽車上。這種基于視差原理計(jì)算圖像對應(yīng)點(diǎn)的位置偏差，進(jìn)而獲取被測物體距離信息的攝像頭尚未得到廣泛應(yīng)用，未來針對搭載該類型的智能網(wǎng)聯(lián)汽車的電磁抗擾性測試迫切需要研究。另外，由于ADAS功能的復(fù)雜性，暗室難以實(shí)現(xiàn)橫向功能的實(shí)車驗(yàn)證，因此尋求一種外場性的電磁抗擾測試，采取試驗(yàn)跟隨車同步抗擾或?qū)⒖箶_測試系統(tǒng)搭載到被測車輛上的方法亟待探索。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫運(yùn)璽，王晰聰，劉德利，等. 基于雷達(dá)模擬器的ADAS仿真測試研究與應(yīng)用[J]. 汽車電器，2024（4）：71-73.

[2] 貫懷光，貫生靜，郭蓬，等. 基于ADAS實(shí)驗(yàn)平臺的車輛緊急制動AEB路測研究[J]. 農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2023，61（10）：65-69.

[3] 房觀瓴. 基于毫米波雷達(dá)的整車在環(huán)自動緊急制動測試系統(tǒng)開發(fā)[D]. 北京：北京交通大學(xué)，2023.

[4] 張旭，韓燁，陳磊. ADAS功能電磁安全性測評方法研究[C]//2022中國汽車工程學(xué)會年會論文集（4）. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2022：873-877.

[5] 呂剛，張純健，孫旭，等. 智能汽車ADAS電磁輻射抗擾度測試方法研究[J]. 安全與電磁兼容，2017（3）：34-37.

[6] 秦孔建，范巖，姜國凱，等. 基于V2X的ADAS室內(nèi)電磁抗擾性測評研究[J]. 安全與電磁兼容，2020（5）：69-74.

[7] 王文峰，張悅，張旭，等. ADAS毫米波雷達(dá)原理與電磁抗擾能力初探[J]. 上海汽車，2018（6）：40-43，49.

（編輯 凌 波）