CAERI智庫，專注于汽車領域知識的創(chuàng)建與分享，與行業(yè)對話，與世界對話。依托中國汽研的汽車技術研發(fā)能力、試驗研究、檢驗檢測等優(yōu)勢資源，推動汽車領域的研究與創(chuàng)新，致力打造具有全球影響力的汽車智庫。

摘要：為了對汽車自動駕駛輔助系統(tǒng)的電磁安全性測試方法進行探索，通過雷達目標模擬器實現(xiàn)了基于毫米波雷達的自動駕駛輔助系統(tǒng)（ACC、FCW）的電磁兼容測試。利用4臺樣車的試驗驗證了該測試方法的可行性，并證明了車輛的自動駕駛輔助系統(tǒng)存在一定的電磁兼容安全風險。

關鍵詞：智能網聯(lián)汽車；電磁安全；自動駕駛輔助系統(tǒng)；電磁兼容；電磁抗擾

引言

汽車自動駕駛輔助系統(tǒng)實現(xiàn)的功能有自適應巡航控制功能、前向碰撞預警功能、自動緊急剎車功能以及車道偏離預警功能等，經多次軟硬件迭代，其功能、性能均達到較高水平[1]。隨著人類社會和汽車工業(yè)電氣化程度越來越高，車外、車內電磁環(huán)境日益復雜，汽車自動駕駛輔助系統(tǒng)面臨的電磁兼容風險顯而易見。在我國最新發(fā)布的汽車電磁兼容國家標準GB 34660-2017《道路車輛電磁兼容性要求和試驗方法》中，首次提出了對道路車輛的電磁抗擾性的強制要求，此標準已經于2020年1月1日開始強制執(zhí)行。但標準中缺乏對汽車自動駕駛輔助駕駛系統(tǒng)的電磁抗擾性能要求和試驗方法，業(yè)界急需一套針對智能汽車的電磁兼容性能測試評價方法，以及時發(fā)現(xiàn)智能汽車可能存在的電磁兼容安全風險，進一步保障人民的生命財產安全[2]。

本文針對行業(yè)對于智能汽車自動駕駛輔助系統(tǒng)電磁安全性測試需求和痛點，提出了一套用于智能汽車電磁抗擾性能測試評價方法。在EMC半電波暗室內，增加用于激活汽車自適應巡航功能、前向碰撞預警功能的智能輔助設備，當被測車輛的試驗工況穩(wěn)定運行時，再按照GB 34660-2017中的試驗方法對汽車自動駕駛輔助功能進行電磁抗擾試驗，通過監(jiān)控被測車輛的CAN信號和試驗現(xiàn)象，對智能汽車電磁安全性進行分級評估[3-4]。

1  智能汽車電磁安全測試研究方法

智能汽車電磁抗擾性能測試方法相較于傳統(tǒng)的汽車電磁抗擾性能測試方法有一定區(qū)別，這也是智能汽車電磁安全測試面臨的挑戰(zhàn)點[5]。智能汽車自動駕駛輔助系統(tǒng)，主要是分析基于毫米波雷達的自適應巡航控制功能（ACC）和前向碰撞預警功能（FCW）。要實現(xiàn)其電磁兼容性研究，則需結合場景和電磁兼容測試要求定義典型工況場景。

1.1 測試原理和方法

ACC/FCW功能電磁抗擾度測試基本原理和方法，如圖1所示。

a.將雷達目標模擬器放置在被測車輛毫米波雷達前方1m左右，并將路徑距離輸入雷達目標模擬器以補償傳輸路徑損耗。

b.被測車輛與雷達目標模擬器中間放置中空的吸波暗箱，確保試驗環(huán)境中無偽目標存在。

c.被測車輛毫米波雷達電磁波經過吸波暗箱傳輸至雷達目標模擬器，結合被測車輛ACC/FCW功能的功能控制邏輯，設置雷達目標模擬器的相對運動速度、相對距離和 RCS 等參數(shù)，雷達目標模擬器根據設置生成雷達回波，雷達回波再經過吸波暗箱返回至被測車輛雷達。

d.此時，激活被測車輛雷達，被測車輛的ACC/FCW功能將被穩(wěn)定觸發(fā)。



e.根據工況特點的不同，參考ISO 11451-2:2015或GB 34660-2017，選擇測試頻點、調制方式、駐留時間和頻率步長，然后再依據選擇的電磁抗擾測試方式對被測車輛進行電磁抗擾試驗，試驗過程中通過攝像頭和麥克風監(jiān)控被測車輛的試驗狀態(tài)，通過電腦監(jiān)控被測車輛CAN信號；

f.根據監(jiān)控的試驗現(xiàn)象和CAN信號分析和判定被測車輛 ACC/FCW功能的電磁抗擾性能。

值得注意的是，為進行車輛ACC和FCW的電磁抗擾度試驗，本試驗在原有EMC測試系統(tǒng)上增加輔助儀器——雷達目標模擬器，通過參數(shù)設置，從而激活車輛的ACC或FCW功能。由于本試驗的雷達目標模擬器放置在EMC暗室內輔助測試，需具備良好的電磁抗擾性能，確保其在測試過程中正常工作。

1.2 典型測試工況定義

（1）ACC典型測試工況

ACC典型工況主要是被測車輛能夠識別前車，自適應跟隨前車執(zhí)行不同工況巡航，推薦的測試工況主要分為穩(wěn)態(tài)勻速巡航工況和動態(tài)巡航工況。

（a）穩(wěn)態(tài)勻速巡航工況

圖2為車輛穩(wěn)態(tài)巡航工況示意圖，目標車與被測車輛相對車速為0，相對距離保持30m不變，被測車輛以40km/h的速度運行后，按照表1調整目標模擬器參數(shù)設置，啟動被測車輛ACC功能，使其進入穩(wěn)態(tài)勻速巡航工況（見圖 3）。



（b）動態(tài)巡航工況

圖4為車輛動態(tài)巡航工況循環(huán)示意圖，目標模擬車與被測車輛循環(huán)進行減速靠近、勻速跟車以及加速遠離運動工況。按表2調整目標模擬器參數(shù)設置，使其能夠實現(xiàn)符合圖5要求的工況循環(huán)。被測車輛初始車速為40km/h，激活被測車輛ACC功能，被測車輛將跟隨模擬目標車進行動態(tài)巡航。

（2）FCW 典型測試工況

FCW功能典型工況為前車緊急靠近觸發(fā)被測車輛FCW功能。當模擬目標車與被測車輛的TTC（碰撞時間）滿足FCW的觸發(fā)條件時，可觸發(fā)被測車輛的FCW功能。

試驗前應關閉被測車輛ACC功能，保留FCW功能且功能處于待命狀態(tài)。





圖6為前車碰撞預警工況示意圖，描述模擬目標車快速靠近被測車輛的工況。根據車輛FCW功能邏輯，按表3設置本車車速和雷達目標模擬器的相對車速、相對距離、狀態(tài)持續(xù)時間以及RCS等參數(shù)，使其能夠實現(xiàn)符合圖7要求的工況。


圖7所示工況分為以下三個階段：

目標與本車等速階段，目標與被測車輛在相對距離S1處保持相對速度為0，持續(xù)時間t1。

目標減速靠近階段，目標以相對速度-V靠近被測車輛，持續(xù)時間t2，V和t2應結合TTC進行設置，保證在此階段能成功觸發(fā)被測車輛的FCW功能，且不使車輛出現(xiàn)緊急制動。

目標加速遠離階段，目標以相對速度V遠離被測車輛，持續(xù)時間t3（t3=t2），同時在目標遠離階段能使車輛正常退出FCW告警狀態(tài)，回到正常行駛狀態(tài)。

2  智能汽車電磁安全測試研究案例

本文依據上述測試原理和方法，選取4臺樣車進行了自動駕駛輔助系統(tǒng)電磁抗擾試驗驗證。電磁兼容試驗參考ISO 11451-2:2015，試驗頻率范圍為10 kHz~2 GHz，試驗強度為100V/m。

ACC試驗選擇穩(wěn)態(tài)巡航工況進行試驗，F(xiàn)CW則根據被測車輛控制邏輯設置工況進行試驗。圖8和圖9為某樣車ACC功能電磁抗擾試驗圖和車內儀表顯示圖。圖10和圖11為某樣車FCW功能電磁抗擾試驗圖和車內儀表功能狀態(tài)顯示圖。



表4為四臺樣車的功能激活狀態(tài)和電磁抗擾試驗結果表。從驗證試驗案例可以看出，依據上述的實驗原理和方法，可以通過雷達目標模擬器模擬目標前車運動狀態(tài)，從而激活車輛的ACC和FCW功能，4臺試驗樣中1臺ACC功能出現(xiàn)異常，一臺FCW功能出現(xiàn)性能降低或功能失效等異?，F(xiàn)象。這表明汽車自動駕駛輔助系統(tǒng)存在一定電磁兼容安全風險，行業(yè)需提高對智能網聯(lián)汽車電磁兼容性能的關注度，提升電磁兼容性能。



3  結語

本文分析了智能網聯(lián)汽車存在的電磁安全風險和測試方法面臨的挑戰(zhàn)，提出了一種用于基于毫米波雷達的自動駕駛輔助系統(tǒng)（ACC和FCW）的電磁兼容測試原理和方法，并依據此原理和方法，對多輛樣車進行了驗證試驗。實驗現(xiàn)象和結果表明，此試驗原理和方法可在EMC暗室內穩(wěn)定激活車輛的自動駕駛輔助系統(tǒng)，且車輛的自動駕駛輔助系統(tǒng)存在一定的電磁兼容安全風險。

隨著智能網聯(lián)汽車的發(fā)展和普及，也出現(xiàn)越來越多種技術狀態(tài)和功能的自動駕駛輔助系統(tǒng)。如基于攝像頭的車道偏離預警系統(tǒng)，基于毫米波雷達和攝像頭融合的全速自適應巡航控制系統(tǒng)，甚至基于激光雷達開發(fā)的自動駕駛輔助系統(tǒng)等。如何在EMC暗室內穩(wěn)定地激活這些功能，將是下一步的研究重點，也是智能網聯(lián)汽車電磁兼容測試面臨的更大挑戰(zhàn)。

從現(xiàn)有研究成果來看，智能網聯(lián)汽車自動駕駛輔助系統(tǒng)的電磁安全不容忽視。從推動智能網聯(lián)汽車產業(yè)落地和保護人民生命財產安全的角度來看，行業(yè)需要投入更多的資源對汽車自動駕駛輔助系統(tǒng)的電磁安全性進行深入研究，從而發(fā)現(xiàn)和解決安全風險，助力中國汽車工業(yè)“新四化”發(fā)展進程。