智能汽车电磁兼容硬件在环测试技术研究

张纯健 周加康 尤仁杰 杨威娜

（1.长春汽车检测中心有限责任公司；2.宝马（中国）服务有限公司）

随着智能汽车技术的发展及政府政策的支持，无论是老牌传统车企还是新势力车企，都将智能汽车的研发制造作为未来的发展重点，纷纷进入这个前景广阔的领域。汽车整车电磁兼容测试是国家强制性认证测试项目，但目前汽车检测机构只能对传统汽车或者智能汽车的传统部分进行电磁兼容测试。随着智能汽车技术的发展，L2、L3 级智能汽车相继量产，越来越多的汽车搭载前方碰撞预警（FCW）、紧急制动（AEB）、车道偏离预警（LDW）及自适应巡航控制（ACC）等功能，在带来更轻松驾驶体验的同时，高度自动化系统也引入了新的安全隐患，对智能汽车进行全面的电磁兼容测试已成为我国智能汽车行业发展迫切需要解决的技术难题，电磁兼容测试方法的再次更新也迫在眉睫。因此深入研究智能汽车的FCW、AEB、LDW 及ACC 等系统在电磁环境下的测试技术是提升智能汽车安全性的一个重要内容，具有十分重要的科学、社会及经济价值。

1 方案总体目标

由于电磁兼容测试需要在无外界电磁干扰的电波暗室中进行，还需同时模拟车辆的正常行驶状态，所以该测试技术研究的主要难点是如何在电波暗室内激活车辆先进驾驶辅助系统（ADAS）功能和排除试验室内障碍物对测试的影响。运用先进的测试设备，在现有试验室的设备基础上，通过研制辅助测试装置，激活智能汽车各类ADAS 功能，同时用吸波材料抑制雷达回波模拟系统产生的伪目标，搭建电波暗室环境下智能汽车电磁兼容硬件在环测试平台，从而实现智能汽车硬件在环的电磁兼容测试。测评方法包括测试条件要求、测试设备要求、测试布置以及测试方法细化。其中，辐射抗扰度测试指标要求不低于GB 34660—2017 标准要求[1]。

2 具体实施方案

2.1 智能汽车FCW、AEB 功能激活与测试

目前，FCW、AEB 的功能基本依靠毫米波雷达和影像辨识模组来实现，毫米波雷达和影像辨识模组的作用原理也不同。毫米波雷达通过雷达天线向外发射毫米波，接受目标反射信号，经过后台处理，迅速准确地获取车辆周围环境的物理信息，例如：车辆与被探测物体之间的相对距离、相对速度、运动方向以及角度等[2]。而影像辨识模组则是通过智能摄像头，利用所得画面的像差经过计算判断来准确辨别行人、车辆等障碍物，与毫米波雷达相比，影像辨识在车道、行人识别准确度等方面有基本的优势，但作用距离和测距精准度不如毫米波雷达，并且容易受光照、天气等因素的影响。

比较FCW、AEB 的2 种触发方式，为了在电波暗室内能更准确激活智能车的这2 种功能，制定电磁兼容抗扰度评定方案。利用自行研发的远程遥控假人和轨道滑轮系统，控制假人在车辆前方横向移动，当假人移动到车辆正前方时，车辆识别移动假人从而激活其FCW、AEB 功能，并且在整个测试过程中利用信号发生器-功率放大器以及电磁场发生装置组成的电磁干扰测试系统持续对被测车辆施加30 V/m 场强，从而验证FCW、AEB 系统能否承受外界场强干扰稳定激活。该测试方案中引入的辅助测试系统材料均为非金属，不会对电磁波产生吸收或反射，也保证了场的稳定性，如图1、图2 所示。

图1 整车AEB 电磁兼容抗扰度评定原理图

图2 FCW、AEB 电磁兼容抗扰度评定测试图

2.2 智能汽车LDW 功能激活与测试

车道偏离预警系统是一种汽车驾驶安全辅助系统，该系统旨在帮助驾驶员避免或者减少车道偏离事故。它通过传感器获取前方道路信息，结合车辆自身的行驶状态以及预警时间等相关参数，判断汽车是否有偏离当前所处车道的趋势。LDW 系统通过安装在车内挡风玻璃上的摄像头，采集分析行车道路线，在判断车辆即将偏离车道时，立即给驾驶员发出警告（如声音警报、LED 显示、座椅或方向盘振动等），提醒驾驶员采取正确的操作措施来防止车道偏离事故的发生[3]。系统原理如图3 所示，整个报警过程包括摄像头数据采集、图像预处理、车道线识别、车道偏离系统报警模型及系统报警[4]。

图3 车道偏离报警系统原理框图

为了在电波暗室内激活整车LDW 系统，制定电磁兼容抗扰度评定方案，如图4 所示。

图4 AEV 智能摄像头功能触发EMS 测试方案布置图

利用自行研发的道路影像复现系统，将录制好的道路影像通过投影装置背投到大屏幕上，然后与实车联动调试，车辆在转毂上运行，摄像头准确识别当前道路环境中的车道线，在电波暗室中激活车辆LDW 系统，并且在整个测试过程中利用电磁干扰测试系统持续对被测车辆施加30 V/m 场强，从而验证LDW 系统能否承受外界场强干扰稳定激活，如图5、图6 所示。

图5 LDW 系统电磁兼容抗扰度评定测试图

图6 LDW 系统激活状态仪表指示灯

本方案中的道路影像，既可以用实际道路录制影像，也可以用仿真软件Prescan 来制作，如图7 所示。这2 种方式获得的道路影像都可以稳定激活车辆LDW系统。

图7 Prescan 软件制作的道路场景

但需要注意的是屏幕中的车道线宽度一定要通过以下方式计算得到，如公式（1）和图8 所示。

图8 实际道路宽度与投影道路宽度的对应关系

式中：Wx——屏幕中道路影像的车道宽度；

W——实际路面车道宽度3.5 m；

h——摄像头距离屏幕中道路影像下边沿的垂直距离；

H——摄像头距离试验室地面距离。

h 和H 均为试验中实际测量值，通过上式即可求出屏幕中道路影像的车道宽度Wx。调整屏幕中道路影像的车道宽，这样就可以准确激活车辆的LDW 系统，从而进行电磁兼容抗扰度评定。这里需要说明的是道路影响中车道宽的计算在整个环境布置过程中为非常重要的一环，道路影像一定程度的不合比例会使得激活的效率降低，无法长时间稳定激活，也就不具备进行电磁兼容测试的条件了。

此外，为了防止投影装置在电磁环境下被干扰，将其摆放在抗扰天线的正下方，其电磁场强度相对较弱，经过反复验证，投影装置在该位置工作稳定，未受到场强干扰影响，如果其他试验室不能保证装置的稳定性，可以考虑制作屏蔽箱防止投影仪因受到电磁干扰而引起功能失效。

2.3 智能汽车ACC 功能激活与验证

自适应巡航控制(ACC)是一个允许车辆巡航控制系统通过调整速度以适应交通状况的汽车功能。ACC不但具有自动巡航的全部功能，还可以通过车载雷达等传感器监测汽车前方的道路交通环境。一旦发现当前行驶车道的前方有其它前行车辆时，将根据本车与前车之间的相对距离及相对速度等信息，通过控制汽车的油门和刹车对车辆进行纵向速度控制，使本车与前车保持合适的安全间距[5]。

由车载雷达工作原理可知，车载雷达主要通过反射波与发射波的时间差及频移实现对障碍物距离和相对速度的判定[6]。在电波暗室内，由于电磁干扰测试系统（主要是抗扰天线）及电波暗室屏蔽体的存在，车辆前方没有足够大的空间，所以不能通过滑轨和假车前后移动的方式来调整目标车辆的距离，与此同时车载雷达往往会判定这前方有障碍物，车辆甚至都无法跑起来。为了解决这个问题，在电波暗室内引入了新的辅助测试系统：雷达回波模拟测试系统，接收车载雷达发射的信号并加以处理，回波反射至车载雷达，通过调节反射波与发射波的时间差及频移模拟目标车辆与试验车辆的距离速度变化。试验车辆在转毂上运行，车速随模拟目标车辆的相对位置改变而自动调整，在电波暗室内激活ACC 系统，并且在整个测试过程中利用电磁干扰测试系统持续对被测车辆施加30 V/m 场强，从而验证ACC 系统能否承受外界场强干扰稳定激活。具体测试布置如图9 所示。在对被测车辆施加电磁干扰过程中，从仪表中可以看到，车辆准确识别虚拟目标车辆，车速会随目标车辆进行实时变化，稳定激活ACC功能，如图10 所示。

图9 ACC 电磁兼容抗扰度评定测试图

图10 AEV 系统激活状态仪表指示灯

3 结论

文章在研究电磁环境条件下智能汽车环境感知系统的电磁兼容测试技术，主要方法及思路是通过辅助测试设备搭建测试环境，使得智能车能在电波暗室内激活相关ADAS 功能（主要包含智能汽车的前方碰撞预警（FCW）、紧急制动（AEB）、车道偏离预警（LDW）及自适应巡航控制（ACC）等功能），在此状态下对智能车进行相关电磁兼容试验。主要介绍了通过搭建远程遥控假人和轨道滑轮系统、道路影像复现系统、雷达目标模拟系统辅助测试系统以配合电波暗室转毂形成智能汽车电磁兼容硬件在环模拟测试平台的过程。

随着汽车科技的不断发展，越来越多的电子产品被应用到车辆上，智能汽车技术的不断更新，也迫使电磁兼容测试方法的再次更新，后续还将继续深入研究，借助国内外资源，通过技术交流不断充实研究内容，进一步完善智能汽车电磁兼容硬件在环测试评价技术，最终建立完善的智能汽车电磁兼容测试评价体系。