辅助驾驶激活设备在（20～200）MHz的EMI测试研究

方毅杰，胡静，刘国荣

（威凯检测技术有限公司，广州 510300）

引言

随着智能网联汽车的不断发展，智能网联汽车已越来越普及在现在的道路上。虽然当前智能网联汽车的自动驾驶等级仍然处于较低的状态，但低等级辅助驾驶设备已经装设在部分车辆上，可以满足较为简单的辅助驾驶功能，例如：ACC自适应巡航控制、AEB自动紧急制动系统等。这类辅助驾驶功能一般是依靠毫米波雷达和前向摄像头作为传感器，利用雷达的多普勒效应检测范围内移动的目标，利用摄像头计算目标距离与速度，并根据目标的行为做出反应。若毫米波雷达、摄像头和相关系统在运行过程中受到电磁干扰，辅助驾驶功能可能会出现失效的情况，影响车辆行驶安全。虽然驾驶辅助系统整车电磁抗扰测试尚未行在业界形成被广泛认可的检测标准，但在国家标准GB 34660-2017《道路车辆 电磁兼容性要求和试验方法》[1]中的5.4.2.4条要求长时工作的所有设备应处于正常工作状态，所有影响驾驶员对车辆进行控制的其他系统应该处于正常工作状态，而且汽车工程学会发布的团体标准T/CSAE 231-2021《智能网联汽车电磁抗扰性能技术要求与测试评价方法》[2]中明确针对该功能定义了测试评价要求，且在业内有相关实施案例，因此对此进行研究，验证进行该测试的可行性。

与常规的整车抗扰度测试中开启的长时工作设备相比，开启整车辅助驾驶功能后，其相应的传感器也将一并启用，最常见的有前向毫米波雷达与前向摄像头，它们作为感知设备单独或融合感知前向环境，为了能够正常运行，用于模拟信号的激活设备必不可少，如何在测试暗室内搭建配套激活设备以提供模拟的传感器信号，如何激活设备的布置满足测试场地及测试标准要求，均为测试带来了一定挑战。

本文根据汽车工程学会发布的团体标准T/CSAE 231《智能网联汽车电磁抗扰性能技术要求与测试评价方法》中的特殊测试设备要求，在电波暗室的基础上增加了毫米波雷达目标模拟器、毫米波吸收挡板、投影幕布和投影仪组件作为激活整车ACC和FCW功能的辅助设备，并根据国家标准GB/T 33012.2《道路车辆 车辆对窄带辐射电磁能的抗扰性试验方法 第2部分：车外辐射源法》[3]中的9.4场标定规定的方法，对布置完辅助设备的后的试验场地进行标定，通过对不同情况下场地标定结果的比较，对增设辅助设备电磁抗扰度测试的影响，以及该测试方法的可行性和相关要求进行了研究。

1 试验原理与方法

1.1 驾驶辅助激活原理与方法

激活设备根据实际的传感器进行配置，通过激活设备模拟工况，为适用的传感器提供模拟的信号，主要包括雷达模拟和视觉模拟。

其中对前向毫米波雷达，主要通过毫米波雷达目标模拟器提供模拟的雷达信号和毫米波吸收材料吸收无效的回波信号来模拟前向车辆。目标模拟器的通过射频天线接收端接收雷达信号后,通过傅里叶变换算法对接收到的雷达信号进行分析，利用射频技术根据测试所需模拟的雷达目标的速度、距离、雷达散射面积对接收到的雷达信号进行延时、频移、信号强度增减等处理，实现所需目标参数的模拟。

对前向摄像头主要由前向仿真场景提供模拟移动时的图像，通过投影幕布以及投影仪将场景投影给前向摄像头接收。虚拟仿真软件基于完善的物理模型建立和准确的数值仿真，可以逼真地模拟汽车的各种驾驶场景和工况，以支持仿真环境下的测试和验证。

具体布置方法如图1所示，首先将目标模拟器设备放置在被测车辆正前方适当位置，并铺设毫米波吸收材料以覆盖被测车辆正前方区域，确保被测车辆雷达前方被全面覆盖，除模拟器模拟目标外无其他目标和伪目标存在。设置目标模拟器相关参数，确认其模拟的目标信号能被被测车辆正常探测到。同理，在车辆前方布置幕布，投影场景到幕布上，调整投影位置以匹配被测车辆的前向摄像头视场，确保完全覆盖前向摄像头视场以及与场景实际的匹配，确认场景能够正常被读取。完成上述雷达和视觉的模拟的确认后，应启动被测车辆驾驶辅助系统，确认系统能够在当前模拟布置下稳定运行后移除被测车辆等待下一步校准布置。

图1 测试布置示意图

1.2 场标定方法

参考GB/T 33012.2《道路车辆 车辆对窄带辐射电磁能的抗扰性试验方法 第2部分：车外辐射源法》[3]中场标定的要求进行标定，在（20～200）MHz使用4探头法标定，场探头位于垂直参考线上，4探头相对屏蔽室地板的高度为0.5 m、0.8 m、1 m、1.2 m。与图标识的一致，天线的相位中心与参考线的水平距离大于等于2 m，天线辐射单元的最低部分距地板应大于等于0.25 m。

试验信号电平按标准要求使用未调制正弦波进行标定，试验中记录每个试验频率下产生规定场强（使用场强探头进行试验）所需的前向功率，在垂直极化条件下标定场强。

本次试验选择的场强为所使用场地的设备最大能够达到的场强70 V/m，以凸显激活设备布置下的差异如图2所示。

图2 试验布置示例

2 试验结果与分析

2.1 空场地标定结果

对测试场地进行清空，按GB/T 33012.2中场标定方法对（20～200）MHz频段进行标定，标定结果见图3。如图所示由于所需功率达到功放上限，在20 MHz频点的场强未能达到70 V/m，其余频点的场强均能够达到70 V/m的要求。

图3 空场地标定结果（usual case）

2.2 激活设备完全布置下标定结果

在保持正常标定布置的基础上，将激活设备按提前确认好的布置方式进行布置，再次对（20～200）MHz频段进行标定，标定的试验结果见图4。可以看见整体前向功率有所提升，尤其在30 MHz频点的影响最大，功放所输出的前向功率上升到了输出上限才勉强达到既定的场强，激活设备的布置及存在的金属结构虽然尽量避开了天线与场强探头的直射路径，但仍然对场强存在影响，虽然可以通过增加功率使场强达到要求，但对功率的要求有所增加。

图4 激活设备完整布置后标定结果（case1）

2.3 部分布置下标定结果

2.3.1 移除幕布

考虑到使用的电动幕布存在一定金属结构，功率的增加可能是由于幕布金属部件反射或吸收导致，因此移除金属幕布再次进行标定，标定的试验结果见图5，可以看出移除电动幕布后，在30 MHz频点的影响显著减小，但是在120 MHz频点附近功率又有所增加。虽能够满足场强要求，但对功率要求增加。

图5 激活设备仅撤除电动幕布后标定结果（case2）

2.3.2 投影组件全部移除

对电动幕布的移除虽改善了部分频点功率较高的情况，但又带来了新的影响。因此，继续移除存在少量金属结构的幕布支架，至此已完全移除幕布组件，再次进行标定，标定的试验结果见图6。可以发现，在进一步移除幕布支架后，120 MHz频点附近功率有所下降，整体功率水平与空场地校准较为接近。

图6 激活设备完全撤除视频模拟组件后标定结果（case3）

2.4 结果分析

根据试验结果的比较可以发现由于激活设备直接布置于被测车辆与天线之间，还包含少量金属部件和毫米波吸收材料，对电磁抗扰测试不可避免的存在影响。尤其是所含金属材料的部件，对场强有较大的影响，容易使前向功率大幅度提高。在设备功率上限一定的情况下，还会对场强有较大的影响。在多次验证测试时发现，如不对激活设备进行适当调整，存在导致功率到达上限以至场强无法达到既定值的可能。

上述三种布置与正常标定的功率绝对值差值见图7，功率绝对值平均值见表1，可以发现逐渐移除含金属的组件使功率绝对值差的平均值也逐渐降低，在完全移除幕布组件后，功率绝对值差值可以控制在3 dBw以内，功率绝对值差的平均值在1 dBw左右。

图7 与正常标定的功率绝对值差值

表1 功率绝对值差的平均值

3 结论

1）激活设备的布置，对（20～200）MHz频段内的抗扰度测试存在一定影响，且不可避免，需要对激活设备的材料进行适当改良，对激活设备的布置进行适当调整以减轻影响。

2）相比激活设备全布置，仅布置雷达模拟组件对整体功率影响较小，最大绝对值误差不超过3 dBw，平均差距为1 dBw。

3）在被测区域范围内应尽量使用非金属材料结构，非金属材料对整体功率影响较小，而金属材料较使用容易导致部分频点所需功率大幅升高。