如何驗(yàn)證ADAS功能在復(fù)雜電磁環(huán)境下的抗干擾能力

一、研究背景

如今，環(huán)境中的無(wú)線通信設(shè)備的增多，導(dǎo)致道路電磁環(huán)境日益復(fù)雜，ADAS系統(tǒng)也面臨著各類復(fù)雜的電磁干擾。而由于ADAS是自動(dòng)駕駛車輛中的一個(gè)大型綜合系統(tǒng)，對(duì)道路使用者的安全有著極大的影響，因此其電磁抗干擾能力是自動(dòng)駕駛車輛最重要的安全性能指標(biāo)之一。為防止出現(xiàn)任何失靈或故障，汽車制造商往往需要投入大量資源進(jìn)行道路測(cè)試，以確保雷達(dá)和攝像頭都能達(dá)到抗干擾的要求，確保車輛在各類實(shí)際場(chǎng)景中的安全性。

R&S®TA-ACE測(cè)試系統(tǒng)旨在將這項(xiàng)測(cè)試引入測(cè)試暗室中，以在暗室中可重復(fù)的復(fù)現(xiàn)實(shí)際場(chǎng)景來(lái)測(cè)試車輛在復(fù)雜電磁環(huán)境下的ADAS功能響應(yīng)。作為去年第一階段的成果，羅德與施瓦茨（以下簡(jiǎn)稱“R&S”公司）已成功驗(yàn)證自適應(yīng)巡航控制（ACC）與自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）功能。近日，我們?cè)诘诙A段再次成功驗(yàn)證包括車道保持輔助（LKA）、交通標(biāo)志識(shí)別（TSR）以及盲區(qū)監(jiān)測(cè)（BCW）等在內(nèi)的關(guān)鍵功能。目前，本系統(tǒng)已與檢測(cè)機(jī)構(gòu)完成共同驗(yàn)證，且已被國(guó)外和內(nèi)主機(jī)廠采用。

二、解決方案

1. 方案系統(tǒng)構(gòu)成：

利用現(xiàn)有的EMC暗室環(huán)境，增加以下儀表與組件：

• 汽車?yán)走_(dá)目標(biāo)模擬器（AREG800A或AREG100A）

• 雷達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（TA-RDS）+ 吸波材料墻

• 實(shí)況視覺(jué)投影系統(tǒng)（TA-LVP）

• 測(cè)試軟件（TAS-ACE）

• 高性能圖形計(jì)算機(jī)（High performance graphic computer）

圖1 系統(tǒng)整體框圖

圖2 TA-ACE布置圖

圖3 雷達(dá)目標(biāo)模擬器AREG800A和天線陣列前端QAT100

2. 測(cè)試方法與項(xiàng)目

首先應(yīng)定義好測(cè)試場(chǎng)景，包括被測(cè)車輛（VUT）的速度、運(yùn)動(dòng)軌跡，目標(biāo)物的大?。≧CS），遠(yuǎn)車（RV）的速度、距離以及路徑變化等。其次應(yīng)設(shè)置VUT監(jiān)控，經(jīng)由測(cè)功機(jī)、剎車燈和儀表盤(pán)上的車載指示來(lái)觀察VUT對(duì)各類場(chǎng)景的響應(yīng)。

圖4 儀表盤(pán)碰撞預(yù)警顯示

測(cè)試項(xiàng)目包括：

• 自適應(yīng)巡航控制（ACC）測(cè)試，包含遠(yuǎn)車加減速及變道

• 自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）

• 車道保持輔助（LKA）

• 交通標(biāo)志識(shí)別（TSR）

• 盲區(qū)監(jiān)測(cè)（BCW）

三、測(cè)試面臨的挑戰(zhàn)

首先，雷達(dá)目標(biāo)回波產(chǎn)生的同步和可視化效應(yīng)在定時(shí)、距離和透視比方面都是至關(guān)重要的。雖然在測(cè)試前已經(jīng)實(shí)施了攝像頭和視覺(jué)投影的調(diào)整，但由于通信局域網(wǎng)電纜長(zhǎng)度的限制和光纖傳輸路徑延遲，還需要通過(guò)測(cè)試軟件來(lái)考量和調(diào)整定時(shí)同步。

解決方法：通過(guò)驅(qū)動(dòng)軟件的新功能，測(cè)試人員可管理駕駛場(chǎng)景創(chuàng)建和事件觸發(fā)器，從而節(jié)省時(shí)間并克服定時(shí)問(wèn)題。

其次，將VUT雷達(dá)與AREG前端位置對(duì)準(zhǔn)在硬件搭建過(guò)程中是非常重要的。因?yàn)橹挥羞@樣才能使模擬車輛（RV）處于VUT正前方，實(shí)現(xiàn)零角度偏差。通常，如果RV距離車道中心不超過(guò)1.2米，VUT會(huì)認(rèn)為與RV處于同一車道上。在近距離的情況下，即便存在角度的偏差也不會(huì)對(duì)VUT對(duì)RV的識(shí)別造成影響，而如果在較遠(yuǎn)的距離，RV很多可能會(huì)被VUT檢測(cè)為偏離車道。參見(jiàn)圖5。在這種情況下，由于角度未對(duì)準(zhǔn)，RV車輛在前方15米減速時(shí)，并沒(méi)有引起VUT的響應(yīng)。但是當(dāng)AREG的目標(biāo)距離改為5米時(shí)，儀表盤(pán)上突然出現(xiàn)一個(gè)目標(biāo)，導(dǎo)致VUT突然剎車。 

解決方法：通過(guò)掃過(guò)TA-RDS角度，確定車載雷達(dá)中心位置，同時(shí)確定AREG前端雷達(dá)接收到的最大中頻功率的角度。

圖5 雷達(dá)識(shí)別為同車道示意圖

同時(shí)，R&S發(fā)現(xiàn)當(dāng)AREG同時(shí)模擬5米、15米和50米的3臺(tái)車輛時(shí)，VUT的雷達(dá)會(huì)在20米距離處探測(cè)到第4個(gè)目標(biāo)。 而第四個(gè)目標(biāo)不是預(yù)定目標(biāo)，是由于AREG發(fā)射機(jī)在飽和狀態(tài)下工作造成的。 

解決方案：通過(guò)將基礎(chǔ)衰減設(shè)置從- 22dB降低到- 5dB（較低的增益）來(lái)解決。 

最后，盡管視覺(jué)投影屏幕的安裝看起來(lái)很簡(jiǎn)單，但如果設(shè)計(jì)不正確，可能就得不到理想結(jié)果。例如，當(dāng)屏幕不平整或翹曲時(shí)，就會(huì)影響攝像頭傳感器的視覺(jué)檢測(cè)。

解決方法：視覺(jué)投影屏幕夾具的設(shè)計(jì)應(yīng)允許適當(dāng)調(diào)整屏幕布的張力，使屏幕平滑。設(shè)置屏幕夾具結(jié)構(gòu)所花費(fèi)的時(shí)間超出預(yù)期。

四、成果

在多個(gè)項(xiàng)目中，R&S已證明了ADAS在復(fù)雜電磁環(huán)境中的測(cè)試解決方案R&S®TA-ACE的實(shí)用性。通過(guò)在EMC測(cè)試暗室中生成道路場(chǎng)景，模擬車輛的視覺(jué)和雷達(dá)傳感器所需的激勵(lì)，成功喚醒了自動(dòng)駕駛車輛ADAS系統(tǒng)的預(yù)期響應(yīng)。在EMC暗室中成功實(shí)現(xiàn)了攝像頭和毫米波雷達(dá)模擬道路場(chǎng)景作為實(shí)況視覺(jué)投影和實(shí)況雷達(dá)回波效應(yīng)的自動(dòng)控制和同步，減少了由實(shí)況視覺(jué)投影系統(tǒng)設(shè)置造成的攝像頭視覺(jué)誤差，并完成自動(dòng)化測(cè)試。

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