智能汽车MCS辐射抗扰试验方法研究

王建利

(中国第一汽车股份有限公司，吉林长春 130012)

0 引言

自主式驾驶辅助系统(Advanced Driver Assistance Systems，ADAS)是指依靠车载传感系统进行环境感知并对驾驶员进行驾驶操作辅助的系统，目前在全球范围内已经开始大规模产业化[1-2]。多功能前视摄像头系统(Multi-function front Camera System，MCS)是智能驾驶系统的核心部件之一，可以为驾驶员提供一系列辅助驾驶功能，避免危险情况的发生。相比毫米波雷达和激光雷达等，摄像头最大优势在于识别目标类型，能够非常准确地识别行人、非机动车、机动车或其他障碍物，而且还能识别交通标志的具体内容。复杂电磁环境下智能汽车ADAS的电磁抗干扰能力，是影响行车安全的重要指标之一[3]。所以，必须对多功能前视摄像头系统进行辐射抗扰测试，检测其电磁抗干扰能力。

汽车MCS的辐射抗扰度试验依据ISO 11452-2标准要求[4]，在电波暗室内进行。在电波暗室内，如何搭建一个包含图像输入环境、配套模拟负载箱、监测和预警多个辅助驾驶功能信息的辐射抗扰测试系统，是MCS辐射抗扰测试的难点。本文作者依据MCS的工作原理，构建图像输入环境、模拟负载箱和上位机通信监控系统，实现了MCS的辐射抗扰有效测试。

1 MCS工作原理

多功能前视摄像头系统MCS主要由摄像头镜头、光学传感器、MB图像处理器以及MCU、保护电路、车身控制和人机界面的CAN信号通信组成。MCS的工作原理(如图1所示)：首先由高清摄像头采集实际路况图像信息，通过数字光学传感器将图像传给图像处理器，同时MCU通过CAN总线将控制信号发送给车身控制系统并将报警信号发送至人机界面，最终辅助驾驶员安全可靠地控制车辆[5]。

图1 MCS系统工作原理

2 电气/电子部件暗室法辐射抗扰试验要求

标准ISO 11452-2[4]对电子电气部件的电波暗室法的辐射抗扰试验进行了相关要求。暗室法辐射抗扰试验是在电波暗室内将被测样件暴露于由天线产生的辐射电磁场中进行试验。电波暗室辐射抗扰试验一般包括以下设备：信号发生器、功率计、功率探头、功率放大器、双锥天线、对数周期天线、喇叭天线、场强探头、人工电源网络及其他控制设备等。实际测试前需要按照标准要求定期进行场强校准。实际测试时需要按照要求进行被测样件、被测线束、测试负载及其他辅助设备的试验布置。测试分为水平极化和垂直极化两个方向，需要按照场强校准过程中记录的前向功率对被测样件施加干扰信号。暗室法辐射抗扰试验布置——对数周期天线如图2所示。

图2 暗室法辐射抗扰试验布置——对数周期天线

3 MCS辐射抗扰试验方案

MCS辐射抗扰试验方案主要包括3部分：图像输入环境、模拟负载箱和上位机通信监控系统。

3.1 图像输入环境

多功能摄像头系统MCS一般安装在前风挡玻璃内侧，摄像头方向朝向车辆前方。高清摄像头透过风挡玻璃，采集路面实际环境信息。在电波暗室内进行MCS辐射抗扰测试。如何模拟MCS在整车状态下的安装结构、位置和角度，保证输入的环境信息真实可靠，是亟需解决的难题。

为了解决该问题，采用模拟实车状态的工装安装固定MCS样件，主要包括：图像输入工装(如图3所示)、增倍镜和目标输入图像。增倍镜在摄像头前方附近位置，安装在蓝色MCS定位结构中，用于放大摄像头倍数，模拟实车路况距离。工装的棕色部分用于安装纸质的目标输入图像，摄像头的正前方，模拟实际路面状况。图像输入工装用于固定目标输入图像、被测样件MCS和增倍镜，便于改变测试方向等测试布置。为了不影响电磁兼容测试结果，工装材料均为木质和塑料等非金属材质，满足电磁兼容测试要求。

图3 图像输入环境

3.2 模拟负载箱

依据辐射抗扰试验标准要求，多功能前视摄像头系统进行试验时需要设计配套的模拟负载箱，用于控制被测样件和外接设备。MCS的模拟负载箱主要包括：控制开关，CAN总线接口，供电线路，如图4所示。控制开关用于控制切换MCS工作模式，进入或退出工作状态。CAN总线接口一方面用于MCS和车身控制系统间的控制信号通信，另一方面用于MCS和人机界面之间的报警信号通信，还可以用于唤醒MCS进入工作状态。供电线路用于给MCS供电。

图4 模拟负载箱原理

3.3 上位机通信监控系统

由于MCS工作时，摄像头会采集和识别目标输入图像信息，需要采用上位机软件监控通信信息，以判定MCS在辐射抗扰试验过程中是否工作正常。以图3中的目标输入图像为例，上位机通信系统监控信息可以分为两部分：MCS目标图像处理及状态监测，MCS与驾驶辅助系统CAN通信监测。目标图像处理及状态监测：左侧车道线，右侧车道线，目标车辆纵向距离，标识牌类型，图像处理器工作状态，供电电压，MCU工作状态，图像处理器与摄像头同步信号；MCS与驾驶辅助系统CAN通信监测：ACC系统、AEB系统、FWD系统和LDW系统等驾驶辅助系统的CAN总线通信信息。上位机通信监控主界面如图5所示。

图5 上位机通信监控主界面

4 工程验证

选择恒润科技研发的某款MCS产品进行辐射抗扰试验方案的工程验证。首先，在半电波暗室内，依据标准ISO 11452-2进行辐射抗扰试验设备的布置。其次，选择了要求更为严酷的某企业标准测试场强(见图6)，以模拟实际复杂电磁环境的强电磁干扰。最后，通过图像输入环境、模拟负载箱和上位机CAN总线监控搭建MCS辐射抗扰试验台架(见图7)。在实际的辐射抗扰试验过程中，上位机监控显示无异常，试验结果合格。表明该款MCS具备良好的辐射抗扰度性能，满足某企业标准要求。

图6 某企业标准要求的电磁限值

图7 MCS辐射抗扰试验布置

5 总结

随着汽车智能网联技术的发展，越来越多的车辆配备了多功能前视摄像头系统，实现智能驾驶辅助功能。本文作者针对MCS的零部件辐射抗扰试验的目标输入环境，模拟负载箱和上位机通信监控系统等问题，进行了方案设计，并在电波暗室内实现了MCS辐射抗扰有效测试。文中的MCS辐射抗扰测试方案，也可以应用到其他ADAS摄像头系统的辐射抗扰测试中。