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透過一致生產測試確保汽車雷達性能
 

【作者: Rohde&Schwarz】   2019年09月06日 星期五

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伴隨汽車雷達的增長及其在先進駕駛輔助系統中的作用,必須擁有一個能夠提供可重複、快速和簡單測試過程之環境。藉由本文將能瞭解雷達回波產生器如何用於生產線末端測試,以保證汽車雷達感測器的功能和品質。


我們距離建立和認證能夠在公共道路上行駛的完全自動駕駛車輛還有一段距離,因為要創造能夠在這種狀況下真正安全行駛的車輛,所涉及實際問題的重要性已經變得愈加明顯。儘管如此,採用先進駕駛輔助系統實現車道保持、主動式定速巡航控制和防撞系統等功能仍在不斷延續。隨著先進駕駛輔助系統(ADAS)日益實施,每輛車配備的雷達系統數量也在增加,以提供對汽車周圍態勢之感測。



圖一 : 隨著ADAS日益實施,每輛車配備的雷達系統數量也在增加,以提供對汽車周圍態勢之感測。(source:einfochips)
圖一 : 隨著ADAS日益實施,每輛車配備的雷達系統數量也在增加,以提供對汽車周圍態勢之感測。(source:einfochips)

這些雷達系統能夠透過評估雷達回波延遲、都普勒(Doppler)頻率偏移和幅度來量測車輛附近物體距離、徑向速度和體積大小,極其重要的是這些雷達系統需要準確而一致地完成這些。在自動緊急煞車系統(AEBS)中,距離量測的微小誤差無論對於安全停車,還是防止碰撞都是至關重要的。


汽車OEM及其系統合作夥伴需要確保安裝在車輛上的雷達模組能夠安全、一致地運作,這不僅僅是指在產品交付時,而是要保障車輛使用壽命中的多年時間。而實現這些的挑戰在於,測試其中的都普勒和距離精度等關鍵雷達性能參數極其耗時且成本昂貴。


由於需要快速簡單的生產線末端測試,以確保在將系統交付給客戶之前進行品質控制和雷達功能測試,上述挑戰不能良好的滿足生產環境需求。現代化、精益化和多功能的生產線需要小型且高度可靠測試系統,並提供出色測試可重複性,能夠進行客制化測試配置,簡單的操作,並具備最大的處理量(throughput)。


R&S AREG100A汽車雷達回波產生器是一種能夠應對這種挑戰的測試解決方案。 R&S AREG100A支援用戶定義的固定延遲線,用於模擬24GHz ISM頻段,以及用戶可定義的77GHz和79GHz E頻段中的假定物體。總共可以定義多達四個可選擇雷達橫截面的靜態物體距離以及可控制的頻率偏移,以便用於類比物體速度。回波產生器支援所有常見汽車雷達頻段、24GHz ISM頻段和E頻段的RF前端。


雷達回波產生器的工作原理是,在規定頻段內接收被測雷達的雷達訊號,將其轉換為中頻(IF),然後引入固定時間延遲(以模擬距離)、都普勒頻移(以類比徑向速度)和衰減(以類比物體尺寸)。之後,IF訊號被轉換回RF,然後傳輸回被測雷達接收並進行處理,並報告檢測到的距離、都普勒偏移和假定物體的雷達截面。



圖二 : 用於可靠測試雷達感測器以防干擾的參考解決方案。(source: Rohde&Schwarz)
圖二 : 用於可靠測試雷達感測器以防干擾的參考解決方案。(source: Rohde&Schwarz)

由於ADAS系統中汽車雷達感測器事關安全,該主題已成為標準化機構關注的焦點。伴隨無線電設備指令(RED)和相關標準的實施,強制性框架要求已經成為歐洲的法律。R&S AREG100A是用於汽車雷達感測器RED一致性測試的核心設備,其回波產生器具有校準的IF輸出,用於測試雷達感測器的等效輻射各向同性功率(EIRP)。


將R&S NRP8S功率感測器連接到此輸出,可以檢查回波產生器EIRP是否符合ETSI EN 301091-1和ETSI EN 302264-1等相關電磁相容標準。雷達回波產生器之附加IF埠可用於連接訊號和頻譜分析儀(例如R&S FSW8),以執行虛假範本(spurious mask)測試等頻譜量測。還可以將類比或向量訊號產生器(包括6GHz配置的 R&S SMW200A)連接到IF輸入埠,以將所有訊號疊加到回波,作為測試雷達抗干擾性能之方法。由於雷達回波訊號和注入的干擾共用R&S AREG100A中的前端以便上變頻到雷達波段,因此簡化了此測試的設置。透過基於R&S AREG100A的測試設置,無需複雜毫米波測試和量測設備,使測試工程師可以完全專注於測試執行。


重要的是雷達系統需要在一致環境中進行測試,以便使結果不會由於來自其他來源的虛假訊號或意外反射而無效。羅德史瓦茲(Rohde&Schwarz)透過提供R&S ATS1500A遮罩室來解決這一問題,能夠為汽車雷達感測器的遠場測試提供一種射頻遮罩和可重複的環境。將該遮罩室與精確2D定位器(positioner)相組合,可以輕鬆執行汽車雷達感測器方位角和仰角測試。透過定位器,還可以精確量測汽車雷達感測器天線方向圖(antenna pattern)。


為了加快基於這些測試工具和設施的測試程式開發,並自動生成最終測試結果,羅德史瓦茲可提供QuickStep測試執行軟體,可用於生成測試報告。使用QuickStep協調R&S AREG100A汽車雷達回波產生器以及其他測試和量測設備,可以對汽車雷達感測器進行用戶定義全自動功能和品質測試。


整合這些測試工具的最終結果是,能夠對汽車雷達系統功能進行快速、一致和高品質檢查,從而使汽車OEM及其客戶完全相信當下的ADAS功能,並可使未來的車輛自動駕駛系統能夠在車輛使用壽命週期內準確、可靠和一致地運作。


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