eCall车载系统整车级测试方法研究

曹 钟， 刘青松， 覃延明， 张 静， 李新福， 何东益

(1.招商局检测车辆技术研究院有限公司 国家客车质量检验检测中心， 重庆 401329；2.重庆市电磁兼容工程技术研究中心， 重庆 401122； 3.重庆经济技术开发区建设服务中心， 重庆 400000 )

相关统计表明：汽车交通事故重伤者 30 min内获救，其生存率为 80%；在 90 min内获救，其生存率仅为10%[1]。欧盟国家经过对交通事故救援的多年研究，逐步建立起了针对交通事故救援的紧急呼叫系统(Emergency Call System，简称eCall)。eCall能够将发生交通事故时的车辆位置、类型、动力类型、方向及人员数量等开展交通救援的必要信息(MSD)发送给公共安全应答服务点(PSAP)，对道路救援具有重要意义[2-5]。按照欧盟法规EU 2017/79要求，2018年3月31日后欧盟上市的M1和N1类车辆，必须配备通过认证的eCall车载系统[6]。目前，国内也在制定相关国家标准。

1 eCall简介

eCall由车载系统(IVS)、全球导航卫星系统(GNSS)、蜂窝网络和PSAP组成，如图1所示[7]。

图1 eCall架构图

车辆发生交通事故时，其IVS会自动工作产生MSD，并通过蜂窝网络语音信道发送给PSAP，然后切换到语音通话信道进入语音通话模式。由于蜂窝网络语音信道覆盖范围要优于其纯数据信道，所以MSD的传输利用了蜂窝网络的语音信道[8]。

IVS作为eCall系统的重要部件，安装在车辆内，主要由以下几部分构成，如图2所示：

图2 IVS架构框图

1) 导航接收机。接收导航信号并解析出交通事故发生的位置，交给数据处理单元进行下一步处理。

2) 数据处理单元。产生开展交通事故救援的必要信息，主要包含的数据有：位置、时间、车辆类型和乘员数量等。

3) 通信模块。包含调制解调模块、语音编码模块、射频模块和天线单元，具有两种通信模式，分别用于传输MSD和IVS与PSAP进行语音无线通话。

4) 音频系统。包含扬声器和麦克风，用于发生交通事故时车内人员与PSAP的语音无线通话。

2 IVS整车级测试方法及验证

依据欧盟法规EU 2017/79，IVS需要进行部件级和整车级测试[6]。本文仅讨论eCall车载系统整车级试验，评估在发生交通事故时，其自动触发特性、MSD的正确性和准确性及语音通话性能。

因为要验证发生交通事故时IVS能否按照预先设计的功能正常工作，所以整车级的IVS测试要与碰撞测试一同进行。EU 2017/79法规要求在整车正碰(ECE R95)和侧碰(ECE R94)两种状态下，评估IVS的性能。

由于测试时，电信部门不可能允许使用实际的蜂窝网络，而且实际的蜂窝网络还缺乏模拟的PSAP，同时实际的蜂窝网络的工作状态具有不可重复性，所以需要使用模拟的蜂窝网络来对IVS蜂窝网络通信性能和定位性能进行测试。

测试布置如图3所示，其中矢量信号发生器产生模拟的导航信号，通过天线产生电磁波用于IVS获取位置信息，以避免使用实际的GPS信号受到遮挡以及天气原因的影响；综测仪模拟蜂窝网络，提供测试用GSM小区，通过天线产生的电磁波与IVS进行通信；控制电脑中的KA09x软件用于模拟PSAP。

图3 测试布置示意图

为了避免试验受到其他通信信号的干扰，试验前需要进行频谱调查和信号覆盖范围的确认工作，确保综测仪模拟的基站使用的信道未被占用及整个测试区域中eCall的IVS收到的信号强度优于-60 dBm。

试验时模拟实际的车辆交通事故考核的项目有：

1) IVS自动触发。需确认在模拟PSAP的电脑端收到IVS的请求信号且发送的MSD中显示为自动触发。

2) 测试过程中需要对IVS的状态指示进行监控，确认IVS按设计要求工作。

3) 模拟PSAP能够收到IVS发送的MSD且其中包含正确的信息，如车辆VIN、动力类型、最新位置，位置信息与真实的位置之差要小于150 m。

4) IVS语音通话主观评价。此时要求测试环境的背景噪声值小于50 dB(A)；需要在近端(车辆端)和远端(测试仪器端)进行语音通话，在正常音量通话的情况下彼此能够明白对方的讲话内容。

对一辆装有IVS的样车采用正碰(ECE R95)的测试方法来模拟车辆发生的交通事故。碰撞时车辆需要加速到56 km/h。

试验前对试验场地的背景噪声值进行测量，结果为48.9 dB(A)。IVS在整个测试区域收到的信号强度最小值为-56 dBm。样车碰撞后，IVS自动触发，成功将MSD发送到综测仪后自动切换到语音通话信道模式，与综测仪进行了正常语音通话。

对综测仪收到的MSD进行分析，车辆VIN、动力类型等均正确，位置偏差仅为7.2 m，远小于150 m。对多次试验得到的MSD分析表明，位置偏差一般在 2～12 m之间。

3 结束语

本文对eCall车载系统的整车级测试方法进行了研究，分析了测试的布置情况及测试中需要考核的项目，并进行了实车验证。