針對(duì)俄羅斯市場(chǎng)的車載緊急呼叫系統(tǒng)電聲性能測(cè)試技術(shù)研究

羅 遠(yuǎn)

（深圳市計(jì)量質(zhì)量檢測(cè)研究院，廣東 深圳 518055）

針對(duì)俄羅斯市場(chǎng)的車載緊急呼叫系統(tǒng)電聲性能測(cè)試技術(shù)研究

羅 遠(yuǎn)

（深圳市計(jì)量質(zhì)量檢測(cè)研究院，廣東 深圳 518055）

從車載緊急呼叫系統(tǒng)的發(fā)展歷史以及未來的發(fā)展方向出發(fā)，通過分析車載緊急呼叫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作程序和關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)應(yīng)的闡述了車載緊急呼叫系統(tǒng)各個(gè)部分的電聲性能測(cè)試方法，并針對(duì)俄羅斯市場(chǎng)對(duì)車載緊急呼叫系統(tǒng)的特殊法規(guī)要求，提出了車載緊急呼叫系統(tǒng)電聲性能的關(guān)鍵測(cè)試技術(shù)。國(guó)產(chǎn)車企為適應(yīng)俄羅斯汽車市場(chǎng)而需要對(duì)車載緊急呼叫系統(tǒng)測(cè)試時(shí)，該方法可提供一些技術(shù)參考。

車載緊急呼叫系統(tǒng)；電聲性能；市場(chǎng)準(zhǔn)入；噪聲均衡

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.01.019

CLC NO.:TB54 Document Code:B Article ID:1671-7988(2016)01-55-03

引言

車載緊急呼叫系統(tǒng)是當(dāng)車輛出現(xiàn)碰撞事故或駕駛員出現(xiàn)異常情況時(shí)，自動(dòng)或人工緊急呼叫救援中心，并通過全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，自動(dòng)提供車輛位置并發(fā)送給救援中心，以保證車上人員得到及時(shí)救援的系統(tǒng)。

早在1996年，通用汽車公司就建立起了服務(wù)自己汽車品牌的車載呼叫系統(tǒng)Onstar，隨后投入商用的日產(chǎn)的CARWINGS系統(tǒng)和豐田的G-BOOK系統(tǒng)都有著類似的功能。但這些系統(tǒng)的后臺(tái)都是各車商自己建立的，面對(duì)的都是自有品牌的汽車，不具備相互之間的兼容性；并且救援中心也基于各自品牌建立，不論是通信信號(hào)覆蓋范圍，還是救援中心的布局，都無法在全國(guó)范圍內(nèi)滿足車輛緊急救援的要求。

為了能夠覆蓋所有機(jī)動(dòng)車，并提供迅速的，強(qiáng)有力車輛和人員救援，車載緊急呼叫系統(tǒng)服務(wù)中心必須基于國(guó)家層面建立。俄羅斯建立了第一個(gè)基于國(guó)家層面的車載緊急呼叫救援系統(tǒng)。根據(jù)俄羅斯聯(lián)邦法規(guī)的規(guī)定，2015年1月1日以后的新車型進(jìn)入俄羅斯市場(chǎng)，必須裝有車載緊急呼叫系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System. Emergency ResponseSystem in case of accidents; ERA-GLONASS）；已在俄羅斯市場(chǎng)銷售的車型，2017年1月1日起，也必須配備此系統(tǒng)。歐洲議會(huì)也已宣布，2015年至2018年為車載緊急呼叫系統(tǒng)(Emergency Call; eCall）安裝過渡期，2018年起，擬強(qiáng)制執(zhí)行車載緊急呼叫系統(tǒng)的安裝[1]?？梢钥吹剑囕d緊急呼叫系統(tǒng)的強(qiáng)制安裝，已經(jīng)是汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)；而俄羅斯，是以法律形式強(qiáng)制執(zhí)行的第一個(gè)國(guó)家，其法規(guī)實(shí)施方式以及配套測(cè)試技術(shù)對(duì)今后其他國(guó)家和地區(qū)具有指導(dǎo)性作用，其核心的電聲性能測(cè)試技術(shù)極具研究?jī)r(jià)值。

1、緊急呼叫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

俄羅斯ERA-GLONASS系統(tǒng)的運(yùn)行基礎(chǔ)是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)以及全球移動(dòng)通信系統(tǒng)，他的硬件包括裝有帶CAN的微處理芯片、3G模塊、音頻編解碼和放大模塊以及電源管理模塊的控制器，麥克風(fēng)，緊急呼叫系統(tǒng)喇叭，三軸向傳感器以及一些外置設(shè)施，功能框圖見圖1[2]。

圖1 ERA-GLONASS緊急呼叫系統(tǒng)的功能框圖

2、緊急呼叫系統(tǒng)的工作程序

當(dāng)車輛發(fā)生碰撞自動(dòng)發(fā)出緊急呼叫信號(hào)，或者駕駛員身體不舒服按下SOS求救信號(hào)按鈕，在向緊急服務(wù)中心發(fā)出緊急呼叫的同時(shí)，車載EAR-CLONASS緊急呼叫系統(tǒng)自動(dòng)呼叫112呼救專線。ERA-GLONASS緊急呼叫信號(hào)標(biāo)識(shí)用于區(qū)別是由于一般的身體不適的呼叫還是碰撞情況下的緊急呼叫。

一旦112呼救電話號(hào)碼呼叫信息形成，車輛ERAGLONASS緊急呼叫系統(tǒng)將向救援中西發(fā)送最簡(jiǎn)潔的數(shù)據(jù)信息。此數(shù)據(jù)信息包含：①事件發(fā)生的時(shí)間；②車輛的位置（經(jīng)度、緯度）；③計(jì)算出車輛的距離（位置誤差＜150 m）；④行駛方向；⑤呼叫信息的類型（呼叫類型：真實(shí)呼叫信息或者測(cè)試用呼叫信息；出發(fā)類型：自動(dòng)或者手動(dòng)）；⑥車輛信息[VIN碼（Vehicle Identification Number車輛識(shí)別碼），動(dòng)力類型，車型]；⑦附加信息（可選）：車輛位置（n-1，n-2），乘員數(shù)量[3]。這些信息是通過ERA-GLONASS緊急呼叫模塊里的在線調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行傳遞的。

當(dāng)呼叫信息傳到緊急呼叫服務(wù)中心，車輛ERA-GLONA SS緊急呼叫系統(tǒng)將會(huì)開通緊急呼叫服務(wù)中心與車?yán)锍藛T之間的聲音互動(dòng)通道。緊急服務(wù)中心分析具體情況，分配相關(guān)服務(wù)工作（消防員，警察，救援服務(wù)等）。在呼叫期間，緊急服務(wù)中心可以要求通過在線調(diào)制解調(diào)器實(shí)時(shí)更新信息，進(jìn)行相應(yīng)的服務(wù)安排。呼叫只能通過緊急服務(wù)中心給予終止。車載ERA-GLONASS緊急呼叫系統(tǒng)可以在最短1小時(shí)（最長(zhǎng)12小時(shí)）內(nèi)得到緊急服務(wù)中心或者救援服務(wù)的應(yīng)答服務(wù)[4]。

通過ERA-GLONASS緊急呼叫系統(tǒng)的工作程序可以發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)的人機(jī)互動(dòng)方式是通過語音完成，除系統(tǒng)生成的數(shù)據(jù)信息外，其他細(xì)節(jié)的描述與溝通，也需事故車輛與公共服務(wù)應(yīng)答中心之間，通過語音的方式溝通。因此，可以認(rèn)為系統(tǒng)的音頻性能，尤其是在車輛自生噪聲干擾條件下的音頻性能，是其最關(guān)鍵的部分之一。

3、電聲性能測(cè)試架構(gòu)分析

ERA-GLONASS緊急呼叫系統(tǒng)人機(jī)語音交流依賴于車載音頻免提設(shè)備實(shí)現(xiàn)，聲信號(hào)采集通過車載麥克風(fēng)和前置處理系統(tǒng)，而聲信號(hào)發(fā)射依靠車載音頻功率放大器和揚(yáng)聲器系統(tǒng)，所有信號(hào)處理通過微處理芯片和車載音頻網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)，見圖2。因此，標(biāo)準(zhǔn)音頻信號(hào)的播放和測(cè)試音頻信號(hào)的采集需模仿車載音頻免提設(shè)備的實(shí)際工況。由于ERA-GLONASS緊急呼叫系統(tǒng)可能在車輛行進(jìn)中，或嘈雜的交通噪聲環(huán)境中使用，測(cè)試時(shí)還需考慮系統(tǒng)使用的聲環(huán)境模擬。

圖2 ERA-GLONASS緊急呼叫系統(tǒng)工作示意圖

如圖3所示，測(cè)試系統(tǒng)可分為兩個(gè)子系統(tǒng)，分別是電聲性能分析系統(tǒng)（圖3左側(cè)部分），以及背景噪聲模擬和均衡系統(tǒng)（圖3右側(cè)部分）。電聲性能分析系統(tǒng)由電聲分析儀、聲學(xué)用頭肩模擬器[5]、射頻通信模擬基站以及電聲性能分析軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)組成，是整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的核心部分。

4、關(guān)鍵測(cè)試技術(shù)分析

由于IVS的終端類似車內(nèi)免提通信設(shè)備，而傳輸方式也是經(jīng)由GSM網(wǎng)絡(luò)，所以IVS電聲性能測(cè)試的項(xiàng)目，也參考了ITU-T P.1100-2015 《窄帶車內(nèi)免提設(shè)備》和ITU-TP.1110-2015 《寬帶車內(nèi)免提設(shè)備》中，電聲性能部分的測(cè)試方法[6]。

表1 車載緊急呼叫系統(tǒng)電聲性能主要測(cè)試項(xiàng)目

從測(cè)試項(xiàng)目中可以看出，測(cè)試過程分為發(fā)射鏈路測(cè)試和接收鏈路測(cè)試兩部分；在發(fā)射鏈路測(cè)試中，標(biāo)準(zhǔn)音頻測(cè)試信號(hào)通過電聲分析儀傳輸給通信模擬基站，再通過通信模擬基站與被測(cè)的車載緊急呼叫系統(tǒng)（In-Vehicle Emergency Call System, IVS）之間建立的GSM網(wǎng)絡(luò)，傳輸至被測(cè)IVS，并通過被測(cè)IVS的音頻網(wǎng)關(guān)解碼，并通過車載揚(yáng)聲器播放出來。放置在指定座位上的頭肩模擬器（圖4），采集IVS播放出的經(jīng)解調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)音頻測(cè)試信號(hào)，并傳輸至電聲分析儀，電聲分析儀通過性能分析軟件分析，并通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)，得到測(cè)試結(jié)果。

圖4 聲學(xué)用頭肩模擬器

在接收鏈路測(cè)試中，電聲分析儀將標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試信號(hào)，通過頭肩模擬器的仿真嘴播放出來，播放出的聲信號(hào)通過被測(cè)IVS的麥克風(fēng)采集，并經(jīng)音頻編碼后，通過車載通信模塊，發(fā)射到通信模擬基站，通信模擬基站將接收到的被測(cè)信號(hào)解調(diào)后，傳送至電聲分析儀，電聲分析儀通過性能分析軟件分析，并通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)，得到測(cè)試結(jié)果。

由于IVS可能在車輛行駛過程中使用，因此在測(cè)試其電聲性能過程中，必須考慮到車輛行駛過程中的路噪和風(fēng)噪對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。由于在進(jìn)行IVS電聲性能測(cè)試過程中，被測(cè)車輛需處于靜止?fàn)顟B(tài)，因此需要背景噪聲模擬和均衡系統(tǒng)通過在車內(nèi)同步播放路噪和風(fēng)噪，來模擬車輛行駛過程中在車內(nèi)形成的噪聲場(chǎng)。對(duì)于新車型，在進(jìn)行IVS電聲性能測(cè)試前，需根據(jù)俄羅斯法規(guī)，使用背景噪聲模擬和均衡系統(tǒng)，在標(biāo)準(zhǔn)路面錄制行駛速度為60 km/s和130 km/s兩種速度下車內(nèi)的噪聲情況。在IVS電聲性能測(cè)試過程中，背景噪聲模擬和均衡系統(tǒng)通過背景噪聲同步回放系統(tǒng)與電聲性能分析系統(tǒng)同步后，將錄制好的車輛行駛噪聲，通過布置在車內(nèi)的5個(gè)揚(yáng)聲器播放出來。為保證播放出的噪聲的指向性和均衡性，這5個(gè)揚(yáng)聲器均與揚(yáng)聲器均衡器相連，這樣可以最逼真的復(fù)現(xiàn)車內(nèi)的行駛噪聲。

根據(jù)以上分析，可以得出測(cè)試的最優(yōu)流程順序是：

1）錄制被測(cè)車型在規(guī)定速度行駛時(shí)的車內(nèi)背景噪聲；

2）在一處安靜的環(huán)境中，在靜止的被測(cè)車輛里布置安裝IVS測(cè)試系統(tǒng)；

3）在安靜場(chǎng)中（背景噪聲模擬和均衡系統(tǒng)關(guān)閉）測(cè)試IVS的電聲性能相關(guān)項(xiàng)目；

4）在噪聲場(chǎng)中（背景噪聲模擬和均衡系統(tǒng)開啟）測(cè)試IVS的電聲性能相關(guān)項(xiàng)目。

5、結(jié)束語

雖然我國(guó)自主車企在俄羅斯汽車市場(chǎng)已經(jīng)占有了一定的市場(chǎng)份額，但目前在國(guó)內(nèi)還沒有一家第三方實(shí)驗(yàn)室能夠提供車載緊急呼叫系統(tǒng)電聲性能測(cè)試的服務(wù)，我們的自主品牌為了滿足俄羅斯相關(guān)法規(guī)的要求，需將車載緊急呼叫系統(tǒng)電聲性能測(cè)試項(xiàng)目送到歐洲的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，每款車型的測(cè)試費(fèi)用高達(dá)數(shù)十萬元。測(cè)試周期也長(zhǎng)達(dá)數(shù)月之久。由此可見，由于國(guó)內(nèi)檢測(cè)能力的缺失，導(dǎo)致我國(guó)自主車企投放在俄羅斯市場(chǎng)的每款車型的研發(fā)時(shí)間成本和經(jīng)濟(jì)成本都增加不少。

隨著車載緊急呼叫系統(tǒng)越來越得到更多國(guó)家和地區(qū)的重視，以及我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力越來越強(qiáng)，筆者建議國(guó)內(nèi)的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)盡早進(jìn)行相關(guān)測(cè)試的研究，為中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)走向世界服務(wù)。而本文分析的一些關(guān)鍵測(cè)試技術(shù)和測(cè)試架構(gòu)，可為有志開展相關(guān)業(yè)務(wù)的技術(shù)機(jī)構(gòu)提供測(cè)試流程和測(cè)試系統(tǒng)搭建方式的參考。

[1] Alexander Weiss von Trostprugg ,ECall+:a positive business model for Advanced eCall applications, 14th World Congress on Internati-onal Transport Systems[R], January 2007, Beijing, China.

[2] 童圣驍,童國(guó)慶,孫澤昌,韓海強(qiáng),韋興民,馮擎峰. 俄羅斯市場(chǎng)ERA-GLONASS緊急呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 汽車電器,2014(2):15-24.

[3] GOST R 55530-2013 Global Navigation Satellite System ROAD ACCIDENT EMERGENCY RESPONSE SYSTEM Functional test methods of in-vehicle emergency call systems and data transfer protocols[S].

[4] GOST R 54620-2011 In-vehicle emergency call system/device. Gen-eral technical requirements[S].

[5] JJF1520-2015 聲學(xué)用頭和軀干模擬器校準(zhǔn)規(guī)范[S].

[6] GOST R 55531-2013 Test methods for verification of in-vehicle em-ergency call system conformity to quality requirements for loudspea-ker communication in vehicle cabin[S].

Electro-acoustic Performance Testing Technology Research for In-Vehicle Emergency Call System in Russian Market

Luo Yuan
( Shenzhen Academy of Metrology&Quality Inspection, Guangdong Shenzhen 518055 )

From the history of vehicle emergency call system and the future direction of development, after analyzing the structure of vehicle emergency call system, the work program and key technologies, describes the corresponding electroacoustic performance test method for each part of in-vehicle emergency call system, proposed key testing technology of in-vehicle emergency call system for Russian market, and provide some technical reference for domestic vehicle manufacturers to meetrequirements of Russian market.

In-vehicle emergency call system; Electro-acoustic performance; Market Access; Noise equalization

TB54

B

1671-7988(2016)01-55-03

羅遠(yuǎn)，工程師，碩士研究生，就職于深圳市計(jì)量質(zhì)量檢測(cè)研究院。主要從事聲學(xué)振動(dòng)的計(jì)量和檢測(cè)以及科研管理工作。