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羅德與施瓦茨助力汽車高精度衛(wèi)星導(dǎo)航硬件在環(huán)HiL測(cè)試!

羅德與施瓦茨中國(guó) ? 來(lái)源:羅德與施瓦茨中國(guó) ? 作者:羅德與施瓦茨中國(guó) ? 2021-05-18 15:07 ? 次閱讀

隨著無(wú)人駕駛汽車在汽車行業(yè)中變得越來(lái)越重要,傳統(tǒng)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位精度大概在10米左右,不足以應(yīng)對(duì)自動(dòng)駕駛和車聯(lián)網(wǎng)V2X的場(chǎng)景。從目前的L2等級(jí)的高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 到半自動(dòng)駕駛,再到未來(lái)的完全自動(dòng)駕駛 (AD),無(wú)人駕駛系統(tǒng)功能的復(fù)雜性正在急劇增加。相應(yīng)地,有兩個(gè)方面的重大挑戰(zhàn)。

挑戰(zhàn)一

衛(wèi)星導(dǎo)航硬件在環(huán)GNSS HiL

在各種可能的條件和變化下驗(yàn)證自動(dòng)駕駛和車聯(lián)網(wǎng)功能對(duì)汽車開(kāi)發(fā)領(lǐng)域提出了重大挑戰(zhàn)。例如,自動(dòng)緊急制動(dòng) (AEB) 和自適應(yīng)巡航控制 (ACC) 之類的功能,甚至是在高速公路自動(dòng)駕駛條件下的全自動(dòng)功能,都需要在多種場(chǎng)景和車輛配置下,對(duì)車輛進(jìn)行大量的功能性和非功能性的驗(yàn)證和優(yōu)化。

目前,ADAS 和 AD 驗(yàn)證主要采用兩種方法:在公共道路或試驗(yàn)場(chǎng)上進(jìn)行駕駛測(cè)試和基于硬件在環(huán) (HiL)或者整車在環(huán)ViL的測(cè)試。

圖1:自動(dòng)駕駛汽車的硬件在環(huán)HiL和整車在環(huán)ViL測(cè)試平臺(tái)

挑戰(zhàn)二

高精度衛(wèi)星導(dǎo)航

GNSS市場(chǎng)在很多因素的驅(qū)動(dòng)下正在快速發(fā)展,由于車聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)、無(wú)人駕駛的出現(xiàn),車載導(dǎo)航的要求也在不斷增加,從最初的標(biāo)準(zhǔn)定位SPS(Standard Positioning System)需求,發(fā)展到現(xiàn)在的高精度定位PPS(Precise Positioning System)需求。

實(shí)時(shí)衛(wèi)星導(dǎo)航模擬

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圖2:R&S SMBV100B(左)與 SMW200A(右)

SMBV100B和SMW200A是高性價(jià)比的通用矢量信號(hào)發(fā)生器,具備優(yōu)異的射頻指標(biāo),支持幾乎所有的通信和廣播標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)配置一個(gè)或多個(gè)可選選件,支持 GPS、Glonass、Galileo和BeiDou,是全能衛(wèi)星導(dǎo)航模擬器。

R&S衛(wèi)星導(dǎo)航模擬器為接收機(jī)測(cè)試提供了強(qiáng)大和可靠的單表解決方案,它們提供了以下關(guān)鍵特性:

實(shí)時(shí)衛(wèi)星導(dǎo)航模擬器,支持GNSS所有頻段,包括:L1/L2和L5,且可單臺(tái)儀表同時(shí)產(chǎn)生所有頻段導(dǎo)航信號(hào);

SMBV最多可支持至102顆衛(wèi)星,SMW最多可支持至612顆衛(wèi)星;

模擬器支持自定義或預(yù)定義的地理位置等多種軌跡文件;

支持實(shí)時(shí)HiL仿真,數(shù)據(jù)更新率高達(dá)100Hz;

可模擬動(dòng)態(tài)場(chǎng)景下的遮擋效應(yīng)和靜態(tài)場(chǎng)景下的多徑效應(yīng);

支持大氣層等場(chǎng)景模型;

單表解決方案:無(wú)需外部軟件或外部電腦

通用汽車衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)測(cè)試解決方案

通用汽車衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)測(cè)試方法

如果車載導(dǎo)航接收機(jī)或模塊本身可以直接通過(guò)射頻線纜直連,同時(shí),提供串口的NMEA數(shù)據(jù)輸出,則可以直接進(jìn)行直連測(cè)試。此方式的優(yōu)勢(shì)是精確控制功率和屏蔽外界干擾。如果車載導(dǎo)航接收機(jī)已經(jīng)做成成品了,無(wú)法提供射頻接口直連的方式,則可以使用OTA的空口測(cè)試方法。如下圖所示:

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圖3:車載導(dǎo)航接收機(jī)直連測(cè)試方框圖

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圖4:OTA測(cè)試方框圖

汽車導(dǎo)航接收機(jī)測(cè)試項(xiàng)目

GNSS高精度衛(wèi)星導(dǎo)航測(cè)試解決方案

GNSS多頻導(dǎo)航接收機(jī)測(cè)試方案

GNSS多頻接收機(jī)可同時(shí)接收同一個(gè)導(dǎo)航信號(hào)多個(gè)頻率的載波信號(hào)。利用多頻載波信號(hào)受電離層延遲影響的差異性,可以消除電離層對(duì)電磁波信號(hào)的延遲的影響。因此,GNSS多頻接收機(jī)可用于長(zhǎng)距離精密相對(duì)定位。另外,GNSS多頻接收機(jī)借助于在兩個(gè)頻率上或多個(gè)頻率上的觀測(cè)可加速整周模糊度的解算。

SMW200A或SMBV100B都可單臺(tái)儀表實(shí)現(xiàn)多頻信號(hào)產(chǎn)生,如下圖所示,通過(guò)SMBV100B實(shí)現(xiàn)L1/L2/L5任意頻率組合方式的測(cè)試框圖:

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圖5:雙頻(L1+L2/L5)接收機(jī)或多頻(L1+L2+L5)測(cè)試框圖

載波相位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分接收機(jī)RTK測(cè)試

載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)接收機(jī)RTK:Real - Time Kinematic。是實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)量站載波相位觀測(cè)量的差分方法,將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)給用戶接收機(jī),進(jìn)行求差解算坐標(biāo)。

此類接收機(jī),本身就是具備高精度定位功能,大多數(shù)都會(huì)采用雙頻/多頻接收機(jī)的定位方式,目的是提高定位精度。同時(shí),在校正數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程中,有私有網(wǎng)絡(luò)和公有網(wǎng)絡(luò),私有網(wǎng)絡(luò)主要是通過(guò)ASK/FSK/WLAN的通信方式,大多工作在ISM頻段,如433MHz。公有網(wǎng)絡(luò)大多是基于運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò),如:GSM、LTE等。其測(cè)試框圖如下:

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圖6:DNSS/RTK接收機(jī)測(cè)試框圖

汽車導(dǎo)航硬件在環(huán)HiL測(cè)試

硬件在環(huán)是一種測(cè)試方法,其中,被測(cè)設(shè)備或系統(tǒng)(DUT或SUT)被嵌入到模擬器系統(tǒng)中,該模擬器系統(tǒng)主要實(shí)時(shí)地模擬設(shè)備或系統(tǒng)的真實(shí)環(huán)境,允許在閉環(huán)中實(shí)時(shí)評(píng)估其在整個(gè)系統(tǒng)中的性能。HIL測(cè)試中的一部分是GNSS衛(wèi)星信號(hào)的仿真。為此,使用了GNSS模擬器,例如R&S SMBVB或SMW,如下圖所示:

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圖7:GNSS硬件在環(huán)HiL測(cè)試框圖

所有R&S GNSS模擬器都可以實(shí)時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制,可以集成到動(dòng)態(tài)HIL環(huán)境中。在GNSS HIL仿真器中可指示位置數(shù)據(jù)和動(dòng)力學(xué)參數(shù),例如速度,加速度和加加速度,而GNSS模擬器可實(shí)時(shí)且無(wú)信號(hào)中斷地調(diào)整仿真的運(yùn)動(dòng),還可處理HiL仿真的車輛姿態(tài)信息,例如俯仰,側(cè)傾和偏航值。在HIL應(yīng)用中,SMBV和SMW高達(dá)100Hz的數(shù)據(jù)更新率以及低至 20 ms 的處理延遲共同保障了高處理效率和信號(hào)精度。

車載導(dǎo)航自動(dòng)化測(cè)試

R&S SMBV100B/SMW200A都支持自動(dòng)化測(cè)試,可以在操作界面手動(dòng)控制或遠(yuǎn)程控制。遠(yuǎn)程控制需要在上位機(jī)通過(guò)LAN、GPIB或USB連接SMBV。測(cè)試方案如下:

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圖8:車載導(dǎo)航接收機(jī)自動(dòng)化測(cè)試框圖

結(jié)語(yǔ)

本文描述了利用GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航模擬器進(jìn)行的一系列典型車載導(dǎo)航接收機(jī)驗(yàn)證測(cè)試,涉及內(nèi)容從基本的衛(wèi)星導(dǎo)航定位測(cè)試、高精度衛(wèi)星導(dǎo)航定位測(cè)試到車載衛(wèi)星導(dǎo)航硬件在環(huán)HiL測(cè)試方案。在GNSS接收機(jī)測(cè)試環(huán)境中使用的標(biāo)準(zhǔn)GNSS信號(hào)仿真器可為工程師提供最大的靈活性,幫助他們實(shí)施調(diào)整和控制,輕松地進(jìn)行重復(fù)測(cè)試。

在這個(gè)環(huán)境中,本文中列出的測(cè)試將為車載導(dǎo)航接收機(jī)的測(cè)試和驗(yàn)證創(chuàng)建一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證流程。靈活的信號(hào)源不僅支持GNSS接收機(jī)測(cè)試,還支持其他無(wú)線制式和標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。

編輯:jq

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