輔助駕駛激活設備在（20～200）MHz的EMI測試研究

方毅杰，胡靜，劉國榮

（威凱檢測技術有限公司，廣州 510300）

引言

隨著智能網聯汽車的不斷發展，智能網聯汽車已越來越普及在現在的道路上。雖然當前智能網聯汽車的自動駕駛等級仍然處于較低的狀態，但低等級輔助駕駛設備已經裝設在部分車輛上，可以滿足較為簡單的輔助駕駛功能，例如：ACC自適應巡航控制、AEB自動緊急制動系統等。這類輔助駕駛功能一般是依靠毫米波雷達和前向攝像頭作為傳感器，利用雷達的多普勒效應檢測范圍內移動的目標，利用攝像頭計算目標距離與速度，并根據目標的行為做出反應。若毫米波雷達、攝像頭和相關系統在運行過程中受到電磁干擾，輔助駕駛功能可能會出現失效的情況，影響車輛行駛安全。雖然駕駛輔助系統整車電磁抗擾測試尚未行在業界形成被廣泛認可的檢測標準，但在國家標準GB 34660-2017《道路車輛 電磁兼容性要求和試驗方法》[1]中的5.4.2.4條要求長時工作的所有設備應處于正常工作狀態，所有影響駕駛員對車輛進行控制的其他系統應該處于正常工作狀態，而且汽車工程學會發布的團體標準T/CSAE 231-2021《智能網聯汽車電磁抗擾性能技術要求與測試評價方法》[2]中明確針對該功能定義了測試評價要求，且在業內有相關實施案例，因此對此進行研究，驗證進行該測試的可行性。

與常規的整車抗擾度測試中開啟的長時工作設備相比，開啟整車輔助駕駛功能后，其相應的傳感器也將一并啟用，最常見的有前向毫米波雷達與前向攝像頭，它們作為感知設備單獨或融合感知前向環境，為了能夠正常運行，用于模擬信號的激活設備必不可少，如何在測試暗室內搭建配套激活設備以提供模擬的傳感器信號，如何激活設備的布置滿足測試場地及測試標準要求，均為測試帶來了一定挑戰。

本文根據汽車工程學會發布的團體標準T/CSAE 231《智能網聯汽車電磁抗擾性能技術要求與測試評價方法》中的特殊測試設備要求，在電波暗室的基礎上增加了毫米波雷達目標模擬器、毫米波吸收擋板、投影幕布和投影儀組件作為激活整車ACC和FCW功能的輔助設備，并根據國家標準GB/T 33012.2《道路車輛 車輛對窄帶輻射電磁能的抗擾性試驗方法 第2部分：車外輻射源法》[3]中的9.4場標定規定的方法，對布置完輔助設備的后的試驗場地進行標定，通過對不同情況下場地標定結果的比較，對增設輔助設備電磁抗擾度測試的影響，以及該測試方法的可行性和相關要求進行了研究。

1 試驗原理與方法

1.1 駕駛輔助激活原理與方法

激活設備根據實際的傳感器進行配置，通過激活設備模擬工況，為適用的傳感器提供模擬的信號，主要包括雷達模擬和視覺模擬。

其中對前向毫米波雷達，主要通過毫米波雷達目標模擬器提供模擬的雷達信號和毫米波吸收材料吸收無效的回波信號來模擬前向車輛。目標模擬器的通過射頻天線接收端接收雷達信號后,通過傅里葉變換算法對接收到的雷達信號進行分析，利用射頻技術根據測試所需模擬的雷達目標的速度、距離、雷達散射面積對接收到的雷達信號進行延時、頻移、信號強度增減等處理，實現所需目標參數的模擬。

對前向攝像頭主要由前向仿真場景提供模擬移動時的圖像，通過投影幕布以及投影儀將場景投影給前向攝像頭接收。虛擬仿真軟件基于完善的物理模型建立和準確的數值仿真，可以逼真地模擬汽車的各種駕駛場景和工況，以支持仿真環境下的測試和驗證。

具體布置方法如圖1所示，首先將目標模擬器設備放置在被測車輛正前方適當位置，并鋪設毫米波吸收材料以覆蓋被測車輛正前方區域，確保被測車輛雷達前方被全面覆蓋，除模擬器模擬目標外無其他目標和偽目標存在。設置目標模擬器相關參數，確認其模擬的目標信號能被被測車輛正常探測到。同理，在車輛前方布置幕布，投影場景到幕布上，調整投影位置以匹配被測車輛的前向攝像頭視場，確保完全覆蓋前向攝像頭視場以及與場景實際的匹配，確認場景能夠正常被讀取。完成上述雷達和視覺的模擬的確認后，應啟動被測車輛駕駛輔助系統，確認系統能夠在當前模擬布置下穩定運行后移除被測車輛等待下一步校準布置。

圖1 測試布置示意圖

1.2 場標定方法

參考GB/T 33012.2《道路車輛 車輛對窄帶輻射電磁能的抗擾性試驗方法 第2部分：車外輻射源法》[3]中場標定的要求進行標定，在（20～200）MHz使用4探頭法標定，場探頭位于垂直參考線上，4探頭相對屏蔽室地板的高度為0.5 m、0.8 m、1 m、1.2 m。與圖標識的一致，天線的相位中心與參考線的水平距離大于等于2 m，天線輻射單元的最低部分距地板應大于等于0.25 m。

試驗信號電平按標準要求使用未調制正弦波進行標定，試驗中記錄每個試驗頻率下產生規定場強（使用場強探頭進行試驗）所需的前向功率，在垂直極化條件下標定場強。

本次試驗選擇的場強為所使用場地的設備最大能夠達到的場強70 V/m，以凸顯激活設備布置下的差異如圖2所示。

圖2 試驗布置示例

2 試驗結果與分析

2.1 空場地標定結果

對測試場地進行清空，按GB/T 33012.2中場標定方法對（20～200）MHz頻段進行標定，標定結果見圖3。如圖所示由于所需功率達到功放上限，在20 MHz頻點的場強未能達到70 V/m，其余頻點的場強均能夠達到70 V/m的要求。

圖3 空場地標定結果（usual case）

2.2 激活設備完全布置下標定結果

在保持正常標定布置的基礎上，將激活設備按提前確認好的布置方式進行布置，再次對（20～200）MHz頻段進行標定，標定的試驗結果見圖4。可以看見整體前向功率有所提升，尤其在30 MHz頻點的影響最大，功放所輸出的前向功率上升到了輸出上限才勉強達到既定的場強，激活設備的布置及存在的金屬結構雖然盡量避開了天線與場強探頭的直射路徑，但仍然對場強存在影響，雖然可以通過增加功率使場強達到要求，但對功率的要求有所增加。

圖4 激活設備完整布置后標定結果（case1）

2.3 部分布置下標定結果

2.3.1 移除幕布

考慮到使用的電動幕布存在一定金屬結構，功率的增加可能是由于幕布金屬部件反射或吸收導致，因此移除金屬幕布再次進行標定，標定的試驗結果見圖5，可以看出移除電動幕布后，在30 MHz頻點的影響顯著減小，但是在120 MHz頻點附近功率又有所增加。雖能夠滿足場強要求，但對功率要求增加。

圖5 激活設備僅撤除電動幕布后標定結果（case2）

2.3.2 投影組件全部移除

對電動幕布的移除雖改善了部分頻點功率較高的情況，但又帶來了新的影響。因此，繼續移除存在少量金屬結構的幕布支架，至此已完全移除幕布組件，再次進行標定，標定的試驗結果見圖6。可以發現，在進一步移除幕布支架后，120 MHz頻點附近功率有所下降，整體功率水平與空場地校準較為接近。

圖6 激活設備完全撤除視頻模擬組件后標定結果（case3）

2.4 結果分析

根據試驗結果的比較可以發現由于激活設備直接布置于被測車輛與天線之間，還包含少量金屬部件和毫米波吸收材料，對電磁抗擾測試不可避免的存在影響。尤其是所含金屬材料的部件，對場強有較大的影響，容易使前向功率大幅度提高。在設備功率上限一定的情況下，還會對場強有較大的影響。在多次驗證測試時發現，如不對激活設備進行適當調整，存在導致功率到達上限以至場強無法達到既定值的可能。

上述三種布置與正常標定的功率絕對值差值見圖7，功率絕對值平均值見表1，可以發現逐漸移除含金屬的組件使功率絕對值差的平均值也逐漸降低，在完全移除幕布組件后，功率絕對值差值可以控制在3 dBw以內，功率絕對值差的平均值在1 dBw左右。

圖7 與正常標定的功率絕對值差值

表1 功率絕對值差的平均值

3 結論

1）激活設備的布置，對（20～200）MHz頻段內的抗擾度測試存在一定影響，且不可避免，需要對激活設備的材料進行適當改良，對激活設備的布置進行適當調整以減輕影響。

2）相比激活設備全布置，僅布置雷達模擬組件對整體功率影響較小，最大絕對值誤差不超過3 dBw，平均差距為1 dBw。

3）在被測區域范圍內應盡量使用非金屬材料結構，非金屬材料對整體功率影響較小，而金屬材料較使用容易導致部分頻點所需功率大幅升高。