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SAECCE 2020 | 中国汽研刘杰:汽车网联与高精定位EMC抗扰评价

盖世直播 2020-10-30 14:37:51
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2020中国汽车工程学会年会暨展览会(SAECCE 2020)于2020年10月27-29日在嘉定上海国际汽车城-上海汽车会展中心举办,汇聚汽车及相关行业的企业高层、技术领军人物、资深专家学者、广大科技工作者。10月29日,中国汽车工程研究院股份有限公司刘杰在本次大会上发表了主旨演讲。

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 以下为演讲实录:

各位领导、各位专家下午好,现在也是年会的收官阶段,现场还有很多同行的朋友,一方面说明汽车工程学会的峰会很有吸引力,另外一个我们从事EMC这一块领域的人越来越多。随着我们新技术在整车上的应用,EMC的研究领域也是越来越广了,刚刚卢总也提到在设计上要考虑天线性能,以及V2X的一些性能设计。同时我们也做了相关的研究,我们主要是从测试方面考虑汽车网联和无线通信系统抗扰性的评价。

下面要从三个方面给大家进行分享,首先介绍一下我们做这件事情的背景。从政策和法规方面,我们国家近几年连续出了非常作的关于智能网联汽车发展的顶层规划,以及相关的指导文件,特别是在今年2月份11部委联合印发了《智能网联创新发展战略》,同时车联网产业的相关标准体系也逐渐成熟,促进了智能网联汽车快速发展,到目前国内建了20多个智能网联汽车示范区和先导区,这也促进了我们产业的落地。

随着汽车的电动化、智能化、网联化、共享化,我们网联技术在汽车策划中的作用也是日益明显。据相关的调研报告指出,在2019年的时候,后装V2X的设备已经在局部的示范区里面进行广泛的应用。同时今年已经有新车开始前装C-V2X的设备。到2025年的时候C-V2X的搭载率可能到50%。随着汽车智能化、网联化,汽车面临的内外部环境也越来越复杂了,从内部来说,前面很多专家已经提到从电子电气架构、电动化这些因素,比如说高电压、大电流设备的应用,还有电子器件越来越多,电子电气架构也越来越复杂,再就是车内的电磁环境越来越严峻。同时智能网联化对很多传感器,网联模块以及控制器这些云感设备也是容易引发很多电磁兼容的问题。从外部环境来看,我们国家正在迈进工业化的一个国家,城市化基建的建设也会导致外部的道路环境越来越恶劣,同时很多无线通信技术在汽车上的广泛应用也使我们的通信信道环境越来越复杂,这些问题会导致什么电磁兼容的问题呢?

第一个是应急救援方面,当车辆发生碰撞的时候,有可能会触发紧急呼叫系统,会跟后台进行联系。如果这个时候因为电磁兼容的问题导致通话不清楚,或者定位的数据不准确的话,就有可能导致救助不及时,甚至会出现危急人身安全,这就会影响我们的服务体验。目前欧盟已经颁布了ECALL强制性法规,俄罗斯也颁布了ERA-RAICS我们国家也有相应的法律法规。另外导致用户体验方面的问题,比如蓝牙会出现无法正常配对、联机失败、不稳定、距离的问题。WIFI也会出现无法建立连接、断开连接后无法自动连接、视频和音频不同步等等的问题。蜂窝网络可能会出现吞吐量、丢包率、语音质量问题。导航方面也会出现定位精度、定位时间、灵敏度不够的问题。其他问题,遥控钥匙、要承控制、TPMS、毫米波雷达互扰等。同时我们的远程控制可能会受到影响,胎压的TPMS可能会造成胎压信号的丢失。目前毫米波雷达相互之间的干扰也非常严峻,因此这些用户体验的问题也会影响到消费者的选车和购车,也是越来越受到主机厂的重视。

这是CAERI的调研报告,近几年经常会发生消费者投诉的问题,其中蓝牙手机、多媒体、导航系统占据了投诉率的前几位,现在这些系统已经成为我们汽车一些标配,如何解决这些问题呢?我们去年通过测试手段提前评估它可能有哪些EMC的问题,因为很多问题是EMC导致的。

下面介绍一下网联系统的电磁抗扰的测试方法,前面几位专家也介绍了,现在很多无线通讯技术在汽车上的广泛应用,他们的抗扰性能如何进行评价呢?要评价它的抗扰性,首先要在实验室里面来实现它的通信工作和工作的性能、功能,我们可以通过通信中测仪来模拟蜂窝网络3G、4G、5G,蓝牙、wifi都可以模拟,可以在暗室复现相关的通信场景。另外我们可以通过GNNS模拟器模拟导航的信号,同时我们自己也研发了V2X的部件,可以跟整车通信在暗室里面来实现一些V2X的应用场景。这个功能实验过后,我们就可以电磁抗扰的手段来评估电磁干扰性能。    下面介绍一下定位性能测试的方法,首先是GNSS模拟法,这个方法的重复性比较高,但是场景比较单一,不能够充分发现一些性能问题。采集回放法就是我们用一些采集设备在外界采集典型的路况,在实验室里面进行回放,再进行相关的测试。这样的话重复性比较好,能够有效发现一些性能问题。外场测试方法,就是把车开到实际的道路上进行相关的测试,这个测试要样车出来之后才能展开,同时时效性比较差,重复性比较差,同一段路不同的时间、不同的天气去测试,测试结果都有可能不一样,测试成本比较高。

GNSS模拟器和采集回放都可以在暗室里面进行,GNSS模拟法可以进行位时间的测试、灵敏度等等。采集回放法是模拟不同的场景,更能体现真实的性能,两者结合可以有效的规避各自测试的缺陷。

首先采集回放法我们要采很多场景,多径环境也是GNSS最大的挑战,像建筑物、植被的遮挡,以及城市峡谷和立交桥,这些场景对我们的GNSS信号定位有很大的影响。我们目前采集了很多的场景,重庆有很多不同的场景,立交桥、隧道、桥梁、山体等等,我们目前采集了很多的场景,我们也做了相关的测试。第一个是商业应用车的智能终端带导航的功能,7个场景进行相关的测试比较,发现在复杂的立交桥的底部和隧道的出入口以及城市的高楼地区,这些场景定位误差就特别大,往往这些地方是我们最关键的一些地方,比如说隧道出口出现问题,这个地方最大的定位误差有100米,如果这个地方刚好有一个分岔路口,很可能导致定位不准让我们走错路。

第二个我们选取了三个不同的路段进行测试,第一个是开阔场路段、第二是桥梁和山地路段,第三是城市峡谷。开阔场误差有2.903米,桥梁、山地误差有5.1米。而城市峡谷的误差达到了14米,因为城市峡谷我们选择的是重庆市解放碑、朝天门的路段,周围有很多的高楼,道路非常狭窄,峡谷效应明显,定位误差比前两者大的多。从这个例子看出采集回放法对导航定位的测试是非常必要的。

导航EMC的抗扰性测试有两种,一个是干扰耦合测试率,采集回放法也可以用这种方式,就是用采集回放的设备代替GNSS相关的可以做干扰测试法。

这个例子讲的是车载导航的EMC抗扰性能的测试,我们也可以通过采集回放系统把相关的外场测试场景注入到整车,进行典型的工况测试和验证,首先我们可以测试静态定位的工况,我们可以编辑一个路径测它的动态工况,另外也可以把我们采集的场景进行回放,然后测试这些车辆在不同的场景下导航的抗扰性。

最后讲一下中国汽研在智能网联汽车方面做的一些标准性的东西,牵头制定了智能网联汽车电磁抗扰性能技术要求与测试评价方法,国内主流的整车厂上汽已经在我们这做了相应的测试。车上有很多的天线,但是天线的标准在国内还不够成熟,我们也牵头在制定标准。另外汽车导航的测试方法的标准也是比较缺失的,我们在重庆市牵头制定相关的标准。

最后介绍一下我们做的非道路测试平台,这个平台大家应该比较熟悉,因为我们大概两三年前已经推出了这个平台,我们现在的测试能力是在不断完善,它的内涵也更丰富了。首先我们可以在暗室里面模拟电磁环境,还有普通EMC的测试能力。我们也在进行一些信道建模方面的研究,比如现在V2X的信道建模,这块目前在国内,甚至在国际上都比较缺失,我们在做这些工作,可以模拟不同的多径效应、气侯条件的影响,还有遮挡效应等等。在这个功能实现之后我们就可以评估它的应用性能、EMC性能等等。

这个平台的优势是什么?首先在暗室里面实现这些工况,他们电池背景底造比较低,另外它的性能环境可以模拟的。我们可以从信息安全角度模拟攻击,整个工况、性能是可控、可重复的,便于我们在开发阶段做一些测试和验证。最后一个话题是OTA安全,这个话题现在也是比较火的,目前大部分的车都有OTA远程升级的功能,但是也面临一些信息安全的风险,因此我们也在暗室里面搭建这样的测试平台,从云、管、端三个角度做信息安全的验证和评估,在云端我们可以做云平台安全的测试,包括云端平台,还有数据包的安全。管道的可以做传输端的安全测试,通讯安全和通讯性能的测试。车机端可以做升级机制,还有车机系统的一些安全测试认证。

我今天的分享就到这里,谢谢大家。

敬请关注“2020中国汽车工程学会年会暨展览会(SAECCE 2020)”直播专题:https://auto.gasgoo.com/NewsTopicLive/282.html

(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅,仅作为参考资料,请勿转载!)

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