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*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)HiL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)航模擬器
圖2：R&S SMBV100B 矢量信號(hào)發(fā)生器（左）與 SMW200A 矢量信號(hào)發(fā)生器(右)
產(chǎn)品詳情FR&S SMBV100B 矢量信號(hào)發(fā)生器
產(chǎn)品詳情FR&S SMW200A 矢量信號(hào)發(fā)生器
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：
圖3：車載導(dǎo)航接收機(jī)直連測(cè)試方框圖
圖4：OTA測(cè)試方框圖
汽車導(dǎo)航接收機(jī)測(cè)試項(xiàng)目
NMEA協(xié)議 | 驗(yàn)證NMEA數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議 |
精度指標(biāo) | 靜態(tài)定位精度 動(dòng)態(tài)定位精度 測(cè)速精度 |
First定位時(shí)間 | 冷啟動(dòng)時(shí)間 熱、溫啟動(dòng)時(shí)間 重新捕獲時(shí)間 |
靈敏度 | 捕獲靈敏度 跟蹤靈敏度 重捕獲靈敏度 |
位置更新率 | 位置更新率 |
GNSS接收機(jī)健壯性 | GNSS系統(tǒng)周、秒計(jì)數(shù)歸零 閏秒事件 GNSS健康字指示信號(hào)異常 GNSS自主完整性監(jiān)控 |
GNSS接收機(jī)射頻協(xié)調(diào)性能 | AWGN干擾下的CN0測(cè)試 |
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：
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：
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：
圖7：GNSS硬件在環(huán)HiL測(cè)試框圖
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：
圖8：車載導(dǎo)航接收機(jī)自動(dòng)化測(cè)試框圖
結(jié)語(yǔ)：
本文來(lái)源于羅德與施瓦茨中國(guó)，文章描述了利用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。
上海正衡電子科技有限公司shzhtech是一家集儀器儀表的代理銷售，測(cè)試方案的提供，售前售后的技術(shù)支持與儀器儀表的維修為一體的多元化公司。致力于為相關(guān)領(lǐng)域的客戶提供專業(yè)的完整測(cè)試解決方案，技術(shù)培訓(xùn)，維修服務(wù)。
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