基于整車自適應(yīng)巡航工況激活及輻射抗擾度測試的方法研究

【摘" 要】文章深入研究如何在整車EMC暗室內(nèi)通過轉(zhuǎn)轂系統(tǒng)、雷達(dá)目標(biāo)模擬器、視頻幕布投影三者的融合算法來激活車輛高級駕駛輔助系統(tǒng)中的自適應(yīng)巡航功能，并通過車外輻射源法對該功能進(jìn)行輻射抗擾度驗(yàn)證的方法，從而檢驗(yàn)整車ACC功能在復(fù)雜電磁環(huán)境中是否會出現(xiàn)功能異常等問題，進(jìn)而避免在戶外行車時(shí)，該功能出現(xiàn)電磁抗擾方面的安全問題。

【關(guān)鍵詞】高級駕駛輔助；自適應(yīng)巡航；輻射抗擾度；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（2025）03-0018-04

Research on the Method of Vehicle Adaptive Cruise Condition Activation and Radiation Immunity Test

【Abstract】This paper deeply studies how to activate the Adaptive cruise control function in the vehicle advanced assisted driving through the fusion algorithm of drum system，radar target simulator and video screen projection in the vehicle EMC darkroom，and verifies the radiation immunity of this function by means of the outside radiation source method. In order to test whether the ACC function of the vehicle will have functional abnormalities and other problems in a complex electromagnetic environment，so as to avoid the electromagnetic immunity safety problems of the function when driving outdoors.

【Key words】advanced driving assisted；adaptive cruise；radiation immunity；complex electromagnetic environment

0" 引言

高級駕駛輔助系統(tǒng)（Advanced Driving Assistance System，ADAS）是利用安裝在車上的各種傳感器，在汽車行駛中隨時(shí)感應(yīng)周圍的環(huán)境，收集數(shù)據(jù)，并結(jié)合導(dǎo)航儀的地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)算與分析，從而預(yù)先讓駕駛者察覺到可能發(fā)生的危險(xiǎn)，有效增加汽車駕駛的舒適性和安全性的一種汽車駕駛輔助系統(tǒng)。同時(shí)隨著高級駕駛輔助系統(tǒng)應(yīng)用的快速增長，也帶來了嚴(yán)重的安全隱患，越來越多的電子設(shè)備加劇了電磁環(huán)境的惡化，以及相關(guān)功能在室外行車時(shí)若受到外部強(qiáng)干擾，如變電站、電視塔、隧道內(nèi)通信基站的干擾，可能會使行車相關(guān)的輔助駕駛，如ACC、FCW、AEB等功能失效，造成嚴(yán)重的安全事故。所以在開發(fā)階段監(jiān)測相關(guān)功能是否能滿足電磁干擾就顯得至關(guān)重要。而是否滿足電磁兼容，在整車暗室內(nèi)如何激活A(yù)CC、FCW等工況就成為檢測抗擾強(qiáng)度的必備條件。

1" 自適應(yīng)巡航

自適應(yīng)巡航輔助（Adaptive Cruise Control，ACC）是在傳統(tǒng)定速巡航的基礎(chǔ)上，采用前車?yán)走_(dá)與前向攝像頭探測前方車輛、騎行者和行人的運(yùn)動情況以及道路曲線、道路標(biāo)志，并針對本車和目標(biāo)之間的相對距離和相對速度、本車所處的彎道情況及道路限速情況，通過對動力系統(tǒng)、制動系統(tǒng)的主動干預(yù)，控制自車與目標(biāo)始終保持合理的車間距及車速行駛，從而減輕駕駛負(fù)擔(dān)的駕駛輔助系統(tǒng)。如圖1所示。

ACC的觸發(fā)需要用到雷達(dá)和攝像頭對周圍環(huán)境的感知，通過車輛本身設(shè)置好的邏輯進(jìn)行算法判斷，最后通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如控制油門和制動等，控制車輛的運(yùn)行，因此如何在試驗(yàn)室內(nèi)騙過雷達(dá)和攝像頭就成為激活相關(guān)工況的重點(diǎn)。本文通過將轉(zhuǎn)轂系統(tǒng)、雷達(dá)目標(biāo)模擬器、視頻投影三者融合，來激活車輛自適應(yīng)巡航ACC功能，并通過車外輻射源法對以上功能進(jìn)行抗擾度驗(yàn)證，以此來檢驗(yàn)該功能能否在復(fù)雜電磁環(huán)境下正常工作，為相關(guān)功能的驗(yàn)證提供一種測試案例。

2" 融合場景抗擾度測試系統(tǒng)架構(gòu)

該測試系統(tǒng)主要控制單元為場景融合上位機(jī)（主控上位機(jī)），主要控制程序采用PreScan，系統(tǒng)工作時(shí)主控上位機(jī)控制各分系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)虛擬道路場景及抗擾度測試。如圖2所示。

3" 場景融合上位機(jī)

該融合算法主要用于實(shí)現(xiàn)整車在環(huán)測試系統(tǒng)的高級輔助駕駛?；谇爸脭z像頭、毫米波雷達(dá)和轉(zhuǎn)轂測功機(jī)的融合算法的抗擾性能測試，其中軟件系統(tǒng)組成包括MATLAB作為程序運(yùn)行環(huán)境，Simulink調(diào)用適配外部數(shù)據(jù)接口和邏輯模型，Prescan生成3D虛擬測試場景。具有以下功能。

1）通過GUI界面可選擇工況，設(shè)定場景參數(shù)，顯示測試狀態(tài)，控制試驗(yàn)過程。

2）根據(jù)設(shè)置的目標(biāo)車和環(huán)境參數(shù)配置場景，生成Prescan場景模型。

3）采集轉(zhuǎn)轂信息，實(shí)時(shí)更新場景的動態(tài)目標(biāo)；判定試驗(yàn)條件符合性；動態(tài)復(fù)位測試場景；根據(jù)指令控制場景運(yùn)行過程。

4）實(shí)時(shí)生成投影視頻數(shù)據(jù)，控制雷達(dá)模擬器產(chǎn)生目標(biāo)物信息。

5）編輯、顯示主要測試數(shù)據(jù)。

該場景融合軟件結(jié)構(gòu)如圖3所示。

通過用戶界面，測試前選擇對應(yīng)的工況并輸入需要修改的攝像頭位置、目標(biāo)車速曲線等信息，參數(shù)設(shè)置模塊將其傳遞給對應(yīng).m腳本進(jìn)行下一步處理。通過Simulink接口獲得Prescan的場景信息，以供實(shí)時(shí)監(jiān)控以及控制。測試結(jié)束后，選擇保存數(shù)據(jù)。

對于腳本文件，編寫的模型數(shù)據(jù)處理、修改腳本讀取由Prescan生成的工況原始場景數(shù)據(jù)，并用用戶輸入的參數(shù)對其進(jìn)行修改，用于實(shí)時(shí)測試中的場景生成。Prescan數(shù)據(jù)交互模塊以及仿真數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)時(shí)將Prescan傳來的場景仿真信息與.m仿真運(yùn)動實(shí)時(shí)控制腳本計(jì)算的速度控制信息進(jìn)行交互，以實(shí)現(xiàn)仿真場景的實(shí)時(shí)生成更新。仿真運(yùn)動實(shí)時(shí)控制腳本在測試開始后，通過輪轂傳來的測試車輛速度信息，判定是否滿足條件開始測試。滿足條件后，實(shí)時(shí)向Prescan輸出目標(biāo)車輛在對應(yīng)工況下的速度變化信息以及目標(biāo)車輛的速度變化信息。

4" 雷達(dá)目標(biāo)模擬器的控制

測試平臺通過不同的CAN報(bào)文向雷達(dá)模擬器傳輸命令，或獲取雷達(dá)模擬器回報(bào)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，如圖4所示。在雷達(dá)模擬器的使用過程中，主要使用兩類CAN命令：①初始化設(shè)定CAN命令；②仿真過程中CAN命令。

雷達(dá)數(shù)據(jù)模擬腳本接收仿真數(shù)據(jù)處理模塊傳來的速度信息以及距離信息，將其處理為雷達(dá)模擬器需要的格式。通過UDP、CAN等驅(qū)動，將雷達(dá)模擬數(shù)據(jù)以及場景視覺信息實(shí)時(shí)傳送給雷達(dá)模擬器以及投影儀，供實(shí)車測試使用。

通過Simulink模塊，指定對應(yīng)CAN設(shè)備，并在CAN解包模塊中規(guī)定報(bào)文的CAN ID、長度等信息，即可接收對應(yīng)數(shù)據(jù)，同時(shí)將數(shù)據(jù)傳入數(shù)據(jù)處理模塊，供分析雷達(dá)模擬器運(yùn)行狀況，指定對應(yīng)CAN設(shè)備后，通過CAN打包發(fā)送模塊，將在系統(tǒng)中處理為對應(yīng)CAN ID要求格式的相對速度、相對距離等信息發(fā)送給雷達(dá)模擬器，以此進(jìn)行雷達(dá)模擬器的初始化設(shè)置，以及仿真過程中的實(shí)時(shí)更新。如圖5所示。

5" 轉(zhuǎn)轂系統(tǒng)的控制與數(shù)據(jù)交互

抗擾度測試系統(tǒng)電腦與轉(zhuǎn)轂平臺控制電腦連接示意圖如圖6所示，兩電腦通過網(wǎng)線直連，并將測試系統(tǒng)電腦設(shè)定為固定IP地址，通過UDP端口獲取轉(zhuǎn)轂數(shù)據(jù)。

測試系統(tǒng)通過Simulink模型中的UDP模塊，連接報(bào)文數(shù)據(jù)處理模塊，處理接收的報(bào)文，得到測試車輛的速度信息。

如圖7所示，在Simulink中，使用預(yù)置的UDP Receive模塊，采集轉(zhuǎn)轂平臺規(guī)定UDP端口的數(shù)據(jù)。采集到的數(shù)據(jù)傳送至編寫的速度信息處理模塊，從而得到所需要的速度或加速度等信息。

6" 投影系統(tǒng)的控制

系統(tǒng)電腦通過HDMI接口與投影儀連接，在布置幕布時(shí)，需將投影儀屏幕中心點(diǎn)置于與測試車輛攝像頭同一水平直線上，并測量此時(shí)投影儀與車輛攝像頭的距離。設(shè)置時(shí)，將此距離盡量往小調(diào)整。

設(shè)置如圖8所示的傳感器參數(shù)后，在測試過程中，輸出對應(yīng)于投影屏幕比例的場景畫面，移動投影儀，將畫面完整投射于投影屏幕上，以保證測試仿真場景與現(xiàn)實(shí)場景最大程度的相近。

7" ACC工況設(shè)置

模擬輸入的場景曲線如圖9所示，可以看出，定速巡航場景為測試車輛速度不達(dá)標(biāo)時(shí)，目標(biāo)車輛與測試車輛同速；達(dá)標(biāo)之后，目標(biāo)車輛開始以設(shè)定的速度進(jìn)行循環(huán)工況運(yùn)行。

為了避免觸發(fā)AEB等功能，在設(shè)置減速相對速度以及時(shí)間時(shí)，應(yīng)避免設(shè)定值過大導(dǎo)致觸發(fā)緊急制動，如圖10所示。

在完成上述雷達(dá)目標(biāo)模擬器、傳感器和工況的初始化后，即可進(jìn)入監(jiān)視窗口界面，通過點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕，開始運(yùn)行測試仿真，如圖11所示。

在測試過程中可以查看測試車輛與前車的相對距離或相對速度曲線圖。圖中兩條曲線代表場景中真實(shí)數(shù)值，以及雷達(dá)目標(biāo)模擬器所模擬的數(shù)值。由于雷達(dá)目標(biāo)模擬器的信息更新具有一定的時(shí)延性，因此會是跟隨真實(shí)數(shù)值的非線性曲線。

8" 車外輻射源法抗擾度施加

本文的電磁抗擾測試項(xiàng)目為車輛對窄帶電磁能的抗擾度測試，按照ISO 11451-2：2015或GB 34660—2017進(jìn)行測試，推薦30V/m、50V/m、75V/m、100V/m的抗擾場強(qiáng)。

車輛通過上文方法激活A(yù)CC工況后，根據(jù)客戶的要求，設(shè)定測試頻段、調(diào)制方式、駐留時(shí)間和頻率步長等后，方可進(jìn)行抗擾度測試。如圖12所示。

雷達(dá)目標(biāo)模擬器面向車載雷達(dá)的一側(cè)應(yīng)采用吸波材料遮擋，僅露出其收發(fā)天線。必要時(shí)，可在車載毫米波雷達(dá)與雷達(dá)目標(biāo)模擬器天線之間使用吸波材料隔離雷達(dá)信號與暗室內(nèi)可能產(chǎn)生反射的其他物體，以確保車載雷達(dá)不會因測試環(huán)境出現(xiàn)偽目標(biāo)而無法正常工作。

9" 總結(jié)

本文基于智能汽車ADAS功能提出了一種利用視頻畫面投影、雷達(dá)目標(biāo)模擬器以及轉(zhuǎn)轂系統(tǒng)三者的融合算法開發(fā)的一款程序，對市面上的多款具有代表性的智能汽車的ACC功能，均成功進(jìn)行了激活，并進(jìn)行了輻射抗擾性能的驗(yàn)證。同時(shí)通過此方法，可更改雷達(dá)目標(biāo)模擬器設(shè)置參數(shù)以及投影視頻畫面，可對FCW、車輛切入切出、單車道行駛控制等工況進(jìn)行相應(yīng)激活。

但此方法還具有一定局限性，對于多目攝像頭和激光雷達(dá)的配置難以激活。激光雷達(dá)能識別被測物的外形特征，多目攝像頭有畫面的深度識別，所以通過投影的形式產(chǎn)生的平面圖像，以及雷達(dá)目標(biāo)模擬器難以騙過車輛傳感器，需要通過真實(shí)的導(dǎo)軌帶動實(shí)物模型進(jìn)行激活，后續(xù)還需加強(qiáng)相關(guān)配置的驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)

[1] ISO 11451-1：2015，Road vehicles-Vehicle test methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy-Part 1：General principles and terminology[S].

[2] ISO 11451-2：2015，Road vehicles-Vehicle test methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy-Part 2：Off-vehicle radiation sources[S].

[3] 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(jià)方法[S].

[4] D.J. Verburg，dkA.C.M Van，J Ploeg.VEHIL：developing and testing intelligent vehicles[C]//Intelligent Vehicle Symposium，2002.

[5] Dong Wang.Advanced Driver Assistant System（ADAS）Test Solutions[Z].

[6] 曹桂榮.帶ADAS功能的整車電器功能硬件在環(huán)測試系統(tǒng)研究［J］.內(nèi)燃機(jī)與配件，2019（17）：93-98.

[7] Ju Han Yoo，Seong-Whan Lee，Sung-Kee Park，et al.A Robust Lane Detection Method Based on Vanishing Point Estimated using the Relevance of Line Segments[J].IEEE Transaction on Intelligent Transportation Systems，2017，18（12）：3254-3266.

[8] GB/T 44461.1—2024，智能網(wǎng)聯(lián)汽車組合駕駛輔助系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法第1部分：單車道行駛控制[S].

[9] GB/T44461.2—2024，智能網(wǎng)聯(lián)汽車組合駕駛輔助系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法 第2部分：多車道行駛控制[S].