基于電波暗室的整車ADAS功能EMC測(cè)試技術(shù)研究

【摘 要】文章旨在深入探討智能新能源汽車高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)ADAS功能的電磁兼容性能測(cè)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(dòng)緊急制動(dòng)AEB以及交通標(biāo)識(shí)識(shí)別TSR功能的電磁抗擾性測(cè)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(cè)試的可行性。

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

中圖分類號(hào)：U463.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(jiǎn)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(jí)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(shí)收集數(shù)據(jù)，對(duì)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)物體進(jìn)行辨識(shí)、偵測(cè)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(xiǎn)，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(jí)輔助駕駛到高級(jí)自動(dòng)駕駛的階段。與此同時(shí)，道路環(huán)境中電磁頻譜的不斷拓展、信號(hào)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(chǎng)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(wàn)物車聯(lián)；執(zhí)行層通過決策實(shí)現(xiàn)汽車的動(dòng)力轉(zhuǎn)換、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向及燈光效果等功能[6-7]。本文針對(duì)自適應(yīng)巡航（Adaptive Cruise Control，ACC）、自動(dòng)緊急制動(dòng)（Autonomous Emergency Braking，AEB）以及交通標(biāo)識(shí)識(shí)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(cè)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(xiǎn)杠的內(nèi)側(cè)，可以探測(cè)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(gè)傳感器的信號(hào)并進(jìn)行計(jì)算，以便適時(shí)地與發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元和制動(dòng)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(shì)道路使用者。如果檢測(cè)到可能的碰撞，系統(tǒng)通常會(huì)以蜂鳴音提示、儀表盤顯示、車輛自動(dòng)點(diǎn)剎和安全帶主動(dòng)預(yù)緊等方式提示駕駛員進(jìn)行制動(dòng)，如果駕駛員沒有反應(yīng)，AEB系統(tǒng)將直接進(jìn)行制動(dòng)，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(cè)和識(shí)別兩部分，主要依靠視覺傳感器。檢測(cè)一般是利用交通標(biāo)志的形狀和顏色特征，從自然場(chǎng)景中把交通標(biāo)志提取出來。識(shí)別是把檢測(cè)出來的交通標(biāo)志的內(nèi)容識(shí)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(shí)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(chǎng)景系統(tǒng)，包括光學(xué)模擬場(chǎng)景、毫米波雷達(dá)模擬場(chǎng)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(chǎng)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(duì)場(chǎng)景模擬實(shí)時(shí)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(chǎng)景在幕布中顯示，實(shí)現(xiàn)仿真場(chǎng)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(shí)等信息并通過車輛決策層控制器的數(shù)據(jù)比對(duì)，從而實(shí)現(xiàn)道路偏離、交通標(biāo)識(shí)等信息的識(shí)別。

車輛攝像頭識(shí)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(shì)在智能駕駛車輛上普遍配備。圖2為毫米波雷達(dá)模擬場(chǎng)景，在車輛前方毫米波雷達(dá)位置放置一個(gè)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(shí)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(chǎng)景或毫米波雷達(dá)模擬場(chǎng)景下不能觸發(fā)，需要搭建多傳感器融合模擬場(chǎng)景。圖3為多傳感器融合模擬場(chǎng)景，該場(chǎng)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(shí)機(jī)將場(chǎng)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(shí)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(jí)數(shù)據(jù)會(huì)在ADAS系統(tǒng)中進(jìn)行目標(biāo)級(jí)融合，融合后的目標(biāo)作為系統(tǒng)識(shí)別的最終結(jié)果，被系統(tǒng)采納。同時(shí)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(chǎng)景下前方車輛以一定速度靠近自車時(shí)，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(chǎng)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(cè)試

本文選取1臺(tái)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(cè)試監(jiān)控方式和失效判定準(zhǔn)則，形成智能駕駛場(chǎng)景完備、測(cè)試信號(hào)頻段可調(diào)節(jié)、監(jiān)控方式和失效判定與場(chǎng)景相統(tǒng)一的一整套汽車智能駕駛整車級(jí)電磁兼容測(cè)試方法，如表1所示。

4.1 TSR典型工況以及抗擾度測(cè)試

TSR典型工況主要是被測(cè)車輛能夠識(shí)別道路交通標(biāo)識(shí)，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(shí)。被測(cè)車輛攝像頭識(shí)別交通標(biāo)識(shí)牌后，車速?gòu)?0km/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(cè)試

AEB典型工況為前車緊急靠近觸發(fā)被測(cè)車輛AEB功能，前車減速靠近被測(cè)車輛后，被測(cè)車輛出現(xiàn)緊急制動(dòng)后，前車加速遠(yuǎn)離，被測(cè)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(cè)試

ACC典型工況主要是被測(cè)車輛能夠識(shí)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(shì)下，電磁空間安2a106fa0661541095ba5931b210c0c2710f7ac99566fcfa92438cf5a1aae0e30全作為國(guó)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(cè)試原理及方法，并依據(jù)此方法對(duì)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(cè)試方法研究?jī)H針對(duì)縱向功能展開測(cè)試，對(duì)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(shí)，本次試驗(yàn)所用樣車搭載單目攝像頭，伴隨自動(dòng)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(duì)應(yīng)點(diǎn)的位置偏差，進(jìn)而獲取被測(cè)物體距離信息的攝像頭尚未得到廣泛應(yīng)用，未來針對(duì)搭載該類型的智能網(wǎng)聯(lián)汽車的電磁抗擾性測(cè)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(chǎng)性的電磁抗擾測(cè)試，采取試驗(yàn)跟隨車同步抗擾或?qū)⒖箶_測(cè)試系統(tǒng)搭載到被測(cè)車輛上的方法亟待探索。

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（編輯 凌 波）