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透过一致生产测试确保汽车雷达性能
 

【作者: Rohde&Schwarz】2019年09月06日 星期五

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伴随汽车雷达的增长及其在先进驾驶辅助系统中的作用,必须拥有一个能够提供可重复、快速和简单测试过程之环境。藉由本文将能了解雷达回波产生器如何用於生产线末端测试,以保证汽车雷达感测器的功能和品质。


我们距离建立和认证能够在公共道路上行驶的完全自动驾驶车辆还有一段距离,因为要创造能够在这种状况下真正安全行驶的车辆,所涉及实际问题的重要性已经变得愈加明显。尽管如此,采用先进驾驶辅助系统实现车道保持、主动式定速巡航控制和防撞系统等功能仍在不断延续。随着先进驾驶辅助系统(ADAS)日益实施,每辆车配备的雷达系统数量也在增加,以提供对汽车周围态势之感测。



图一 : 随着ADAS日益实施,每辆车配备的雷达系统数量也在增加,以提供对汽车周围态势之感测。(source:einfochips)
图一 : 随着ADAS日益实施,每辆车配备的雷达系统数量也在增加,以提供对汽车周围态势之感测。(source:einfochips)

这些雷达系统能够透过评估雷达回波延迟、都普勒(Doppler)频率偏移和幅度来量测车辆附近物体距离、径向速度和体积大小,极其重要的是这些雷达系统需要准确而一致地完成这些。在自动紧急煞车系统(AEBS)中,距离量测的微小误差无论对於安全停车,还是防止碰撞都是至关重要的。


汽车OEM及其系统合作夥伴需要确保安装在车辆上的雷达模组能够安全、一致地运作,这不仅仅是指在产品交付时,而是要保障车辆使用寿命中的多年时间。而实现这些的挑战在於,测试其中的都普勒和距离精度等关键雷达性能叁数极其耗时且成本昂贵。


由於需要快速简单的生产线末端测试,以确保在将系统交付给客户之前进行品质控制和雷达功能测试,上述挑战不能良好的满足生产环境需求。现代化、精益化和多功能的生产线需要小型且高度可靠测试系统,并提供出色测试可重复性,能够进行客制化测试配置,简单的操作,并具备最大的处理量(throughput)。


R&S AREG100A汽车雷达回波产生器是一种能够应对这种挑战的测试解决方案。 R&S AREG100A支援用户定义的固定延迟线,用於模拟24GHz ISM频段,以及用户可定义的77GHz和79GHz E频段中的假定物体。总共可以定义多达四个可选择雷达横截面的静态物体距离以及可控制的频率偏移,以便用於类比物体速度。回波产生器支援所有常见汽车雷达频段、24GHz ISM频段和E频段的RF前端。


雷达回波产生器的工作原理是,在规定频段内接收被测雷达的雷达讯号,将其转换为中频(IF),然後引入固定时间延迟(以模拟距离)、都普勒频移(以类比径向速度)和衰减(以类比物体尺寸)。之後,IF讯号被转换回RF,然後传输回被测雷达接收并进行处理,并报告检测到的距离、都普勒偏移和假定物体的雷达截面。



图二 : 用於可靠测试雷达感测器以防干扰的叁考解决方案。(source: Rohde&Schwarz)
图二 : 用於可靠测试雷达感测器以防干扰的叁考解决方案。(source: Rohde&Schwarz)

由於ADAS系统中汽车雷达感测器事关安全,该主题已成为标准化机构关注的焦点。伴随无线电设备指令(RED)和相关标准的实施,强制性框架要求已经成为欧洲的法律。R&S AREG100A是用於汽车雷达感测器RED一致性测试的核心设备,其回波产生器具有校准的IF输出,用於测试雷达感测器的等效辐射各向同性功率(EIRP)。


将R&S NRP8S功率感测器连接到此输出,可以检查回波产生器EIRP是否符合ETSI EN 301091-1和ETSI EN 302264-1等相关电磁相容标准。雷达回波产生器之附加IF埠可用於连接讯号和频谱分析仪(例如R&S FSW8),以执行虚假范本(spurious mask)测试等频谱量测。还可以将类比或向量讯号产生器(包括6GHz配置的 R&S SMW200A)连接到IF输入埠,以将所有讯号叠加到回波,作为测试雷达抗干扰性能之方法。由於雷达回波讯号和注入的干扰共用R&S AREG100A中的前端以便上变频到雷达波段,因此简化了此测试的设置。透过基於R&S AREG100A的测试设置,无需复杂毫米波测试和量测设备,使测试工程师可以完全专注於测试执行。


重要的是雷达系统需要在一致环境中进行测试,以便使结果不会由於来自其他来源的虚假讯号或意外反射而无效。罗德史瓦兹(Rohde&Schwarz)透过提供R&S ATS1500A遮罩室来解决这一问题,能够为汽车雷达感测器的远场测试提供一种射频遮罩和可重复的环境。将该遮罩室与精确2D定位器(positioner)相组合,可以轻松执行汽车雷达感测器方位角和仰角测试。透过定位器,还可以精确量测汽车雷达感测器天线方向图(antenna pattern)。


为了加快基於这些测试工具和设施的测试程式开发,并自动生成最终测试结果,罗德史瓦兹可提供QuickStep测试执行软体,可用於生成测试报告。使用QuickStep协调R&S AREG100A汽车雷达回波产生器以及其他测试和量测设备,可以对汽车雷达感测器进行用户定义全自动功能和品质测试。


整合这些测试工具的最终结果是,能够对汽车雷达系统功能进行快速、一致和高品质检查,从而使汽车OEM及其客户完全相信当下的ADAS功能,并可使未来的车辆自动驾驶系统能够在车辆使用寿命周期内准确、可靠和一致地运作。


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