如何验证ADAS功能在复杂电磁环境下的抗干扰能力

研究背景

如今，环境中的无线通信设备的增多，导致道路电磁环境日益复杂，ADAS系统也面临着各类复杂的电磁干扰。而由于ADAS是自动驾驶车辆中的一个大型综合系统，对道路使用者的安全有着极大的影响，因此其电磁抗干扰能力是自动驾驶车辆最重要的安全性能指标之一。为防止出现任何失灵或故障，汽车制造商往往需要投入大量资源进行道路测试，以确保雷达和摄像头都能达到抗干扰的要求，确保车辆在各类实际场景中的安全性。

R&S®TA-ACE测试系统旨在将这项测试引入测试暗室中，以在暗室中可重复的复现实际场景来测试车辆在复杂电磁环境下的ADAS功能响应。作为去年第一阶段的成果，罗德与施瓦茨（以下简称“R&S”公司）已成功验证自适应巡航控制（ACC）与自动紧急制动（AEB）功能。近日，我们在第二阶段再次成功验证包括车道保持辅助（LKA）、交通标志识别（TSR）以及盲区监测（BCW）等在内的关键功能。目前，本系统已与权威检测机构完成共同验证，且已被国外和内领先主机厂采用。

解决方案

1. 方案系统构成：

利用现有的EMC暗室环境，增加以下仪表与组件：

•汽车雷达目标模拟器（AREG800A或AREG100A）

•雷达驱动系统（TA-RDS）+ 吸波材料墙

•实况视觉投影系统（TA-LVP）

•测试软件（TAS-ACE）

•高性能图形计算机（High performance graphic computer）

图1 系统整体框图

图2 TA-ACE布置图

图3 雷达目标模拟器AREG800A和天线阵列前端QAT100

测试方法与项目

首先应定义好测试场景，包括被测车辆（VUT）的速度、运动轨迹，目标物的大小（RCS），远车（RV）的速度、距离以及路径变化等。其次应设置VUT监控，经由测功机、刹车灯和仪表盘上的车载指示来观察VUT对各类场景的响应。
 

图4 仪表盘碰撞预警显示

测试项目包括：

•自适应巡航控制（ACC）测试，包含远车加减速及变道

•自动紧急制动（AEB）

•车道保持辅助（LKA）

•交通标志识别（TSR）

•盲区监测（BCW）

测试面临的挑战

首先，雷达目标回波产生的同步和可视化效应在定时、距离和透视比方面都是至关重要的。虽然在测试前已经实施了摄像头和视觉投影的调整，但由于通信局域网电缆长度的限制和光纤传输路径延迟，还需要通过测试软件来考量和调整定时同步。

解决方法：通过驱动软件的新功能，测试人员可管理驾驶场景创建和事件触发器，从而节省时间并克服定时问题。

其次，将VUT雷达与AREG前端位置对准在硬件搭建过程中是非常重要的。因为只有这样才能使模拟车辆（RV）处于VUT正前方，实现零角度偏差。通常，如果RV距离车道中心不超过1.2米，VUT会认为与RV处于同一车道上。在近距离的情况下，即便存在角度的偏差也不会对VUT对RV的识别造成影响，而如果在较远的距离，RV很多可能会被VUT检测为偏离车道。参见图5。在这种情况下，由于角度未对准，RV车辆在前方15米减速时，并没有引起VUT的响应。但是当AREG的目标距离改为5米时，仪表盘上突然出现一个目标，导致VUT突然刹车。 

解决方法：通过扫过TA-RDS角度，确定车载雷达中心位置，同时确定AREG前端雷达接收到的最大中频功率的角度。

图5 雷达识别为同车道示意图

同时，R&S发现当AREG同时模拟5米、15米和50米的3台车辆时，VUT的雷达会在20米距离处探测到第4个目标。 而第四个目标不是预定目标，是由于AREG发射机在饱和状态下工作造成的。 

解决方案：通过将基础衰减设置从- 22dB降低到- 5dB（较低的增益）来解决。 

最后，尽管视觉投影屏幕的安装看起来很简单，但如果设计不正确，可能就得不到理想结果。例如，当屏幕不平整或翘曲时，就会影响摄像头传感器的视觉检测。

解决方法：视觉投影屏幕夹具的设计应允许适当调整屏幕布的张力，使屏幕平滑。设置屏幕夹具结构所花费的时间超出预期。