智能汽車MCS輻射抗擾試驗方法研究

王建利

(中國第一汽車股份有限公司，吉林長春 130012)

0 引言

自主式駕駛輔助系統(Advanced Driver Assistance Systems，ADAS)是指依靠車載傳感系統進行環境感知并對駕駛員進行駕駛操作輔助的系統，目前在全球范圍內已經開始大規模產業化[1-2]。多功能前視攝像頭系統(Multi-function front Camera System，MCS)是智能駕駛系統的核心部件之一，可以為駕駛員提供一系列輔助駕駛功能，避免危險情況的發生。相比毫米波雷達和激光雷達等，攝像頭最大優勢在于識別目標類型，能夠非常準確地識別行人、非機動車、機動車或其他障礙物，而且還能識別交通標志的具體內容。復雜電磁環境下智能汽車ADAS的電磁抗干擾能力，是影響行車安全的重要指標之一[3]。所以，必須對多功能前視攝像頭系統進行輻射抗擾測試，檢測其電磁抗干擾能力。

汽車MCS的輻射抗擾度試驗依據ISO 11452-2標準要求[4]，在電波暗室內進行。在電波暗室內，如何搭建一個包含圖像輸入環境、配套模擬負載箱、監測和預警多個輔助駕駛功能信息的輻射抗擾測試系統，是MCS輻射抗擾測試的難點。本文作者依據MCS的工作原理，構建圖像輸入環境、模擬負載箱和上位機通信監控系統，實現了MCS的輻射抗擾有效測試。

1 MCS工作原理

多功能前視攝像頭系統MCS主要由攝像頭鏡頭、光學傳感器、MB圖像處理器以及MCU、保護電路、車身控制和人機界面的CAN信號通信組成。MCS的工作原理(如圖1所示)：首先由高清攝像頭采集實際路況圖像信息，通過數字光學傳感器將圖像傳給圖像處理器，同時MCU通過CAN總線將控制信號發送給車身控制系統并將報警信號發送至人機界面，最終輔助駕駛員安全可靠地控制車輛[5]。

圖1 MCS系統工作原理

2 電氣/電子部件暗室法輻射抗擾試驗要求

標準ISO 11452-2[4]對電子電氣部件的電波暗室法的輻射抗擾試驗進行了相關要求。暗室法輻射抗擾試驗是在電波暗室內將被測樣件暴露于由天線產生的輻射電磁場中進行試驗。電波暗室輻射抗擾試驗一般包括以下設備：信號發生器、功率計、功率探頭、功率放大器、雙錐天線、對數周期天線、喇叭天線、場強探頭、人工電源網絡及其他控制設備等。實際測試前需要按照標準要求定期進行場強校準。實際測試時需要按照要求進行被測樣件、被測線束、測試負載及其他輔助設備的試驗布置。測試分為水平極化和垂直極化兩個方向，需要按照場強校準過程中記錄的前向功率對被測樣件施加干擾信號。暗室法輻射抗擾試驗布置——對數周期天線如圖2所示。

圖2 暗室法輻射抗擾試驗布置——對數周期天線

3 MCS輻射抗擾試驗方案

MCS輻射抗擾試驗方案主要包括3部分：圖像輸入環境、模擬負載箱和上位機通信監控系統。

3.1 圖像輸入環境

多功能攝像頭系統MCS一般安裝在前風擋玻璃內側，攝像頭方向朝向車輛前方。高清攝像頭透過風擋玻璃，采集路面實際環境信息。在電波暗室內進行MCS輻射抗擾測試。如何模擬MCS在整車狀態下的安裝結構、位置和角度，保證輸入的環境信息真實可靠，是亟需解決的難題。

為了解決該問題，采用模擬實車狀態的工裝安裝固定MCS樣件，主要包括：圖像輸入工裝(如圖3所示)、增倍鏡和目標輸入圖像。增倍鏡在攝像頭前方附近位置，安裝在藍色MCS定位結構中，用于放大攝像頭倍數，模擬實車路況距離。工裝的棕色部分用于安裝紙質的目標輸入圖像，攝像頭的正前方，模擬實際路面狀況。圖像輸入工裝用于固定目標輸入圖像、被測樣件MCS和增倍鏡，便于改變測試方向等測試布置。為了不影響電磁兼容測試結果，工裝材料均為木質和塑料等非金屬材質，滿足電磁兼容測試要求。

圖3 圖像輸入環境

3.2 模擬負載箱

依據輻射抗擾試驗標準要求，多功能前視攝像頭系統進行試驗時需要設計配套的模擬負載箱，用于控制被測樣件和外接設備。MCS的模擬負載箱主要包括：控制開關，CAN總線接口，供電線路，如圖4所示。控制開關用于控制切換MCS工作模式，進入或退出工作狀態。CAN總線接口一方面用于MCS和車身控制系統間的控制信號通信，另一方面用于MCS和人機界面之間的報警信號通信，還可以用于喚醒MCS進入工作狀態。供電線路用于給MCS供電。

圖4 模擬負載箱原理

3.3 上位機通信監控系統

由于MCS工作時，攝像頭會采集和識別目標輸入圖像信息，需要采用上位機軟件監控通信信息，以判定MCS在輻射抗擾試驗過程中是否工作正常。以圖3中的目標輸入圖像為例，上位機通信系統監控信息可以分為兩部分：MCS目標圖像處理及狀態監測，MCS與駕駛輔助系統CAN通信監測。目標圖像處理及狀態監測：左側車道線，右側車道線，目標車輛縱向距離，標識牌類型，圖像處理器工作狀態，供電電壓，MCU工作狀態，圖像處理器與攝像頭同步信號；MCS與駕駛輔助系統CAN通信監測：ACC系統、AEB系統、FWD系統和LDW系統等駕駛輔助系統的CAN總線通信信息。上位機通信監控主界面如圖5所示。

圖5 上位機通信監控主界面

4 工程驗證

選擇恒潤科技研發的某款MCS產品進行輻射抗擾試驗方案的工程驗證。首先，在半電波暗室內，依據標準ISO 11452-2進行輻射抗擾試驗設備的布置。其次，選擇了要求更為嚴酷的某企業標準測試場強(見圖6)，以模擬實際復雜電磁環境的強電磁干擾。最后，通過圖像輸入環境、模擬負載箱和上位機CAN總線監控搭建MCS輻射抗擾試驗臺架(見圖7)。在實際的輻射抗擾試驗過程中，上位機監控顯示無異常，試驗結果合格。表明該款MCS具備良好的輻射抗擾度性能，滿足某企業標準要求。

圖6 某企業標準要求的電磁限值

圖7 MCS輻射抗擾試驗布置

5 總結

隨著汽車智能網聯技術的發展，越來越多的車輛配備了多功能前視攝像頭系統，實現智能駕駛輔助功能。本文作者針對MCS的零部件輻射抗擾試驗的目標輸入環境，模擬負載箱和上位機通信監控系統等問題，進行了方案設計，并在電波暗室內實現了MCS輻射抗擾有效測試。文中的MCS輻射抗擾測試方案，也可以應用到其他ADAS攝像頭系統的輻射抗擾測試中。