汽车倒车雷达系统异常的分析及解决

欧增开　刘冰莹　卜庆鑫

摘 要：伴随着电磁兼容技术在国内的不断发展，狭小的汽车空间内却集成了大量的电子设备，如导航仪、汽车音响、倒车雷达和组合灯组等电子集成系统，这些电子设备都有可能向周围发射和接受不同波段的电磁干扰信号。某车型下线车辆批量出现打开位置大灯的情况下，后中两雷达探头工作异常，不能正常侦测报警。本文介绍了汽车雷达异常故障排查过程，通过零部件替换、机理分析等锁定倒车雷达系统的电磁兼容性能不满足要求导致问题发生。经实车装车确认，采用隔开倒车雷达线束和后保灯具线束的方式解决此问题。

关键词：倒车雷达 EMC 线束布置

Abnormal Analysis and Resolution Measures of Automobile Reversing Radar System

Ou Zengkai Liu Bingying Bu Qingxin

Abstract：With the continuous development of electromagnetic compatibility technology in China， a large number of electronic devices， such as navigators， car audio， reversing radar and combined light sets， are integrated in the narrow automotive space， which are likely to transmit and accept electromagnetic interference signals from different bands around. In the case of a vehicle down-line vehicle with the position headlights on in bulk， the rear two radar probes are not working properly and cannot detect alarms properly. This paper introduces the process of troubleshooting abnormal problems in automobile radar， and the electromagnetic compatibility of locking radar systems through component replacement and mechanical analysis can not meet the requirements. Confirmed by the real vehicle， the problem is solved by separating the power supply and bottom line of the radar harness and the rear protection luminaire harness.

Key words：reversing radar， EMC， harness placement

隨着车载电子设备的日益增加，车辆所处的电磁环境变得越来越复杂，从而可能造成车载电子零部件的工作状态异常甚至损坏。因此，为了降低或避免车载电子零部件的电磁骚扰，并提高其自身的电磁抗干扰能力，采取相应的EMC测试手段进行试验评估其电磁性能，对保证整车的电磁兼容至关重要。但是，随着电子技术的提高，电子系统内部的电子设备变得越来越复杂和密集，工作频率也越来越高，从而可能会导致电子设备内部或电子设备之间出现电磁干扰的隐患。而当电磁干扰现象发生时，敏感的电子设备会出现故障甚至失效，这将会极大地影响汽车行驶的安全与可靠性。因此要求汽车各个电子设备和电子控制系统必须相互适应，这就涉及到了汽车电磁兼容性的问题[1]。电磁兼容性在GB14023中将其定义为设备或者系统在其特定的电磁环境中能够正常工作且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。汽车电磁兼容性主要是指车辆或其电子电器零部件以及独立的技术单元在车辆的电磁环境中正常工作，且不会对该电磁环境中的任何一个零部件和独立的技术单元造成电磁骚扰的能力。即车辆在一定时间内，一定的频谱资源条件下，车辆与其电子电器零部件可以共存且不会导致性能降级[2]。

1 工作原理分析

1.1 超声波倒车雷达系统原理

倒车雷达系统包括无主机雷达系统和有主机雷达系统。有主机雷达系统设有专用的控制器，用于控制倒车雷达系统。目前市场上的无主机雷达系统采用LIN通讯的方式进行地址分配，从而确定主传感器和从传感器，然后把采集的障碍物信息通过LIN发送给车身控制器或其他车辆上的控制器，由车身控制器或其他控制器将障碍物信息通过CAN总线发送至报警装置，再由报警装置进行报警信号的显示[3]。由于有主机雷达系统需要设置专用的控制器，因此其相对于无主机雷达系统来说多了一个部件，不易于空间布置;而无主机雷达系统需要通过车身控制器或其他控制器才能与车辆的CAN总线进行通信，其信号传输速度慢，信号不稳定。

图1为某车型的雷达系统采用无主机雷达方案，由主雷达探头发送对应的CAN报文信息和组合仪表进行通信。

1.2 超声波测距的原理大致如下：

超声波传感器的探芯为发射和接收一体的压电传感器。通过障碍物反弹回来的声波在传感器表面有一定的机械压力，压电效应从而产生电信号。此时的信号很微弱，幅度约为5MV，需要通过信号放大电路才能达到单片机能够识别的信号。

2 实验分析

本文结合雷达系统工作原理，并分析整个信号交互过程，用故障树分析方法，从网络、硬件、软件、环境等四大方向入手，枚举可能导致倒车雷达异常故障的原因，并逐一排查，最终定位问题原因[5]。

故障现象描述：某车型车辆在不打开位置灯的情况下，倒车雷达工作均正常，在打开位置灯的情况下使用倒车雷达功能，后部中间两个雷达探头工作异常，不能正常侦测报警。

结合故障现象、倒车雷达系统工作原理等，梳理出本次故障主要涉及到的零部件：倒车雷达系统（主机+传感器）、左/右后组合灯、线束，并一一列出可能的故障原因（见图3）。

2.1 问题要因及要因确认：

2.1.1 要因确认：网络异常

对倒车雷达系统的网络报文数据进行监控，无论是否打开位置灯，报文均正常发出和接收，不存在异常收发的情况。故网络异常可排除。

2.1.2 要因确认：软件异常、硬件异常

对故障车、非故障车上的倒车雷达传感器进行对调，故障现象随车辆而不是随传感器转移。故软件异常、硬件异常可排除。

2.1.3 要因确认：环境因素

（1）环境电磁干扰

将倒车雷达系统存在异常的车辆分别停置在厂内、厂外不同的环境区域，经测试发现故障现象并没有随车辆的位置变化而消失或减弱，故车外电磁环境干扰可排除。

（2）车内电磁干扰

左/右后组合灯、倒车雷达系统的EMC报告均合格，为确认故障车上的零部件实物是否与报告相符，将故障件送至第三方实验室进行ECM测试，测试结果为左/右后组合灯、倒车雷达系统的EMC测试项均合格。

在对倒车雷达系统进行EMC測试过程中，发现原先针对倒车雷达系统制定的测试方法，倒车雷达线束的走向布置与实车的走向布置差异很大，且测试过程中未考量从传感器及线束的影响。

为充分评估倒车雷达系统抗扰能力情况，重新拟定了雷达系统的测试方案，考虑到雷达受位置灯是否开启的影响，且左/右后组合灯位置灯LED电路板中有一个通断频率在50KHz的三极管，所以又增加了低频磁场干扰的测试。测试结果显示，按新的测试方法，倒车雷达系统在BCI、电源线瞬态传导抗扰度、辐射抗扰方面存在不符合项（见表1）。

（a）原测试方法：按标准试验布置要求进行测试（线束长度按标准要求，雷达布置按标准要求，仅考量主传感器，不考量从传感器及其线束）

（b）新测试方法：按实车布置要求进行测试（线束长度按实车，主从传感器线束捆绑布置，同步考量主从传感器及其线束）

综上：雷达系统抗扰度性能较差是导致问题出现的主要原因。左/右后组合灯开启后，其信号通过线束耦合至雷达系统，雷达系统抵抗不住干扰，从而导致雷达系统故障。

3 解决方案

电磁兼容问题，通常可以从抑制干扰源、提升被干扰部件的抗扰度、切断干扰传递路径中选择任意一个或多个方式解决。综合更改成本、进度等方面，本案例拟定采用通过调整线束布置、切断干扰传递路径的方案。

3.1 解决方案

重新布置左/右后组合灯的地线/电源线，使其沿着地毯护板走（距离倒车雷达传感器均≥200mm）。

3.2 解决方案的有效性

从倒车雷达处采集波形信号，波形干净、无异常干扰（见图5）。在5台故障车上实施并路试验证，倒车雷达系统失效的故障完全消除。

4 结束语

通过某车型雷达失效问题的解决和分析工作，可以看到，汽车电子零部件的电磁兼容性问题最终是需要通过测试手段才能进行客观的反映。但其测试时测试台架的布置方式及测试手段的不同，将导致测试结果迥然不同。汽车系统/零部件的电磁兼容测试，应尽可能参考实车装车状态进行设计。

本次倒车雷达异常问题的解决和分析工作也反应了电磁兼容费效比关系规律：电磁兼容问题越早考虑、越早解决，费用越小、效果越好。图6描述了汽车电子产品的电磁兼容成本与开发周期的关系，可以看出，解决电磁兼容问题耗费的成本与开发周期之间成剪刀差的关系。电磁兼容设计越早介入，越能解决更多的问题及节省更多的时间和成本;反之，在量产阶段，即使投入大量的时间与成本，也未必能很好地解决电子产品后期出现的电磁兼容问题[6]。因此，对于汽车电子零部件开发而言，及早地发现并解决出现的电磁兼容问题至关重要。

参考文献：

[1]高京，苏松恺，丁亚洲，王静，贺成坤.车载倒车雷达传感器失效问题分析及解决措施[J].汽车电器，2015（04）：36-39.

[2]张微，刘喆，汪春华，王子龙.汽车倒车雷达失效问题分析[J].汽车电器，2017（05）：69-71.

[3]王景松，路高磊，喻道顺，孙李璠.纯电动汽车鼓风机干扰倒车雷达故障及解决方案[J].汽车电器，2017（11）：2-5.

[4]单新平，蒋云峰，刘宗健.基于超声波倒车雷达的研究[J].汽车电器，2019（07）：20-22.

[5]张高杰，李腾飞，楚艳钢，田永坡，张彬.汽车雷达误报警整改分析及整车电磁兼容正向设计[J].安全与电磁兼容，2020（04）：55-58.

[6]张婷.汽车组合仪表电磁兼容干扰分析优化及测试验证[J].汽车电器，2020（10）：54-56+58.