因前风挡贴膜导致车辆导航定位不准的故障分析

【摘 要】因外部原因、车辆前风挡膜、安装非原装级行车记录设备等易引起车辆导航定位迟滞、偏移，影响用户用车体验。本文根据车辆定位原理，通过对车机多媒体的搜星能力和与卫星交互数据的能力以及信号的稳定性、可靠性进行排查分析，解决信号较差的问题。

【关键词】导航定位;前风挡贴膜;信号干扰

中图分类号：U463.675 文献标识码：B 文章编号：1003-8639（ 2024 ）09-0081-02

Fault Analysis of Vehicle Navigation and Positioning Error Caused by Front Windshield Film

LI Jingwei，GE Limin，WANG Long，CHENG Zhigang，CHE Changfa，CAO Yongyong

（Geely Automobile Research Institute （Ningbo） Co.，Ltd.，Ningbo 315336，China）

【Abstract】Due to external reasons，vehicle front windshield film，installation of non-original driving record equipment，etc.，it is easy to cause vehicle navigation and positioning lag and deviation，affecting the user's car experience. According to the principle of vehicle positioning，this paper investigates and analyzes the ability of vehicle multimedia to search for stars and interact with satellite data，as well as the stability and reliability of the signal，and solves the problem of poor signal.

【Key words】navigational positioning;front windshield film;signal interference

1 问题现象

某车型用户反馈，在启动车辆后，打开地图并设置目的地后，路线规划显示迟缓或无法规划路线，尤其是在多栋楼宇之间、地库、稍僻区域等位置，会发生路线规划失败。

2 问题分析及排查

初步分析，故障车辆定位精度差，经常存在漂移和不定位的情况，调查发现所有的卫星CN0都基本在30以下且搜星个数很少，如图1所示;在相同区域位置对比发现，正常车辆信号好很多，且可用卫星达到23颗且CN0都在30以上，如图2所示，说明两台车存在不一致。

故障车更换新屏幕以及与正常车ABA对调屏幕后，故障现象没有好转，并且正常车换上故障车的屏幕后CN值和搜星个数基本与未对换前一致，完全没问题。

从上面的排查和验证情况分析，两台车存在不一致的地方，怀疑点包括车身、有源天线特性、抗扰特性、阻塞特性、线束参数和干扰情况等。

2.1 带外阻塞特性排查

在车内和GPS天线周边用频谱仪扫描干扰源确定是否有大信号存在带外阻塞LNA的情况，发现信号都在-80dBm以下，有源天线的P-1dB为-30dBm（图3），并且SAW滤波器的矩型系数在35dB以下（图4），可以确定非带外阻塞导致。

2.2 天线自身差异性排查

天线差异性可以通过对调天线验证，由于天线安装位置比较隐蔽，对换天线需要对车辆内饰做较大的拆解，易造成不必要的影响，但可以通过对2台车加延长线接天线来试验验证。由于天线采用功分器一分为二，将信号给主机的同时也提供信号给TBOX和域控，并且必须注意天线是通过TBOX供电的有源天线，如图5所示。经验证与天线差异无关。

2.3 显示屏干扰排查验证

1）利用原车天线（必须利用原车天线，否则容易得出错误结论）外接UBLOX模块测试故障车和正常车，都断电后，发现故障车搜星数和载噪比都比正常车差，说明故障车本身性能偏差，差异点是车身和天线可能不一致，需要进一步验证。

2）整车断电和息屏（把仪表屏拔掉并且整车启动），对比发现故障车CN值大于30的卫星大大减少导致无法定位（因为整车在掉电情况下CN值平均值差正常车10dB），并且基本上显示为弱信号的黄色。

3）亮屏和息屏（把仪表屏幕拔掉），对比发现故障车和正常车影响都在1～2dB，搜星数都减少1颗左右，说明屏幕的干扰差不多，但是正常车比故障车在整车断电后更好的原因有待验证。

显示屏干扰排查验证结果见表1。

2.4 仪表屏干扰排查验证

1）用自制天线扫描仪表屏周边探测到1575MHz的GPS最大信号，发现正常车和故障车强度都提升10dB左右（2个底噪有微小差异是因仪器设置了微小差别）达到-133～ -136dBm（GPS的解调门限为-48dB，按照链路预算影响不是很大），如表2所示，说明仪表屏的影响是一样的，再次证明显示屏（中控屏和仪表屏）的影响不是主要因素。

2）用自制天线扫描天线周边件，如副驾屏壳体和线束，没有发现干扰信号。

3）与之前正常车仪表屏亮屏和灭屏差1～2dB基本吻合，也说明仪表屏干扰不是主要因素。

4）仪表屏在打开状态下，逐步远离GPS天线，发现影响在1dB左右，也证明仪表屏影响不大。

2.5 拆除前风挡膜干扰排查验证

故障车撕去前风挡膜前后对比如下。

1）亮屏条件下，CN值平均提升10dB以上，CN值为30以上时搜星个数由原来9个提升到27个，与正常车测试情况基本一致。

2）熄屏条件下，CN值平均提升12dB以上，CN值为30以上时搜星个数由原来10个左右提升到33个，与正常车测试情况基本一致。

3）证明前风挡膜的影响很大并且与正常车的前风挡膜不一致导致信号衰减大。

4）重新贴其他前风挡膜，经验证对GPS无影响。

拆除前风挡膜干扰排查验证结果如表3、图6所示。

3 原因分析

1）仪表屏对信号有影响，仪表屏周边存在10dB左右的底噪抬升（故障车与正常车一致），导致对GPS有1～2dB的CN0值影响，但不是导致故障车信号差的主要因素。

2）故障车前风挡膜对信号影响很大，去掉该膜后，故障车GPS信号与正常车达到同一水平，更换新车膜后故障车GPS信号恢复正常，因此前风挡贴膜是影响GPS信号的真正因素。

3）天线放在中间位置，选取两种型号贴膜，一种量子非金属膜和3M晶锐70膜，正规合格贴膜，分别验证，发现对GPS CNR值几乎无影响。经实车验证，量子膜和3M晶锐70膜满足实车GPS性能要求，对实时定位几乎没有影响。该问题现象主要是车辆采用的贴膜导致，而非车辆原因造成（仅针对当时材料验证的2个品牌）。

4 问题总结

由于使用外置天线和外置GPS模块，有多个变量，导致可能存在误判的情况。用膜包住GPS天线测试，存在膜不一致且与车内环境不一致（因为车辆GPS信号只能看到半边天的卫星，且可能影响天线谐振点），这容易产生误导性结论。该问题主要是车内形成屏蔽腔而非干扰导致，应该从以下方面进行系统性排查。

1）天线原因：Q值不够、带外阻塞、带内干扰、方向图变化、效率降低、谐振点偏移、P1dB、LNA自激、NF恶化、有源供电、线束接插件问题和功分器隔离电阻反射等。

2）主机原因：LNA级联后自激或阻塞、软件问题、GPS模块和线束接插件等。

3）干扰原因49bdbb245cf5b9cb3de4722a6120752e：干扰源、干扰路径和天线隔离度等。

5 总结

卫星信号对整车定位至关重要，在主机和卫星信号交互中应保持中等及以上信号强度，才能定位车辆位置，信号的强度、稳定性对定位起到决定性作用。因此在装饰车辆时，所选材料应考虑电磁干扰对信号的影响，同时在整车电磁兼容方面应重点关注是否易行成屏蔽腔。

参考文献：

[1] 朱立文. 电磁兼容设计与整改对策及案例分析[M]. 北京：电子工业出版社，2012.

[2] GB 8702—2014，电磁环境控制限值[S]. 2014.

[3] 郑军奇. EMC电磁兼容设计与测试案例分析（第2版）[M]. 北京：电子工业出版社，2010.

[4] 李景伟，葛丽敏，曹勇勇，等. 一种车辆耸动问题分析优化[J]. 汽车电器，2023（5）：64-66.

[5] 赫玉亭，周云安. 车辆亏电问题的分析[J]. 机械制造，2023，61（5））：83-86.

（编辑 杨凯麟）

作者简介李景伟，男，主要从事整车系统测试工作。