聚焦移动和固定业务毫米波雷达干扰等关键性问题，毫米波雷达无线电研究（内江）外场...

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一、背景概述

        随着ADAS产业和无人驾驶行业的快速发展，毫米波雷达作为智能汽车核心传感器之一，在推动自动驾驶、主动安全和无人驾驶过程中发挥着不可或缺的作用，同时毫米波雷达也在农业、民航、安防、边防、军事、医疗等领域存在着广泛用途，是物联网时代极其重要的基础器件。根据相关信息统计，未来仅仅智能汽车领域的毫米波雷达年出货数量将达到2亿台/年，产值达数十亿美元。为此，毫米波雷达成为世界发达国家、资本和产业高度关注的领域，纷纷投入巨资开展毫米波雷达的创新和应用工作。

        但是在毫米波雷达应用过程中，大量的整车和零部件产商发现毫米波雷达在同频、邻频工作时，存在着不同程度的干扰和串扰等电磁兼容性问题。部分研究试验甚至发现在饱和使用的条件下，严重的干扰甚至导致毫米波雷达的功能性能严重衰减，无法有效感知外部环境，对车辆、行人安全造成严重影响，因此世界各国和相关国际技术组织高度关注毫米波雷达的干扰串扰问题，并采取各种积极手段以保证毫米波雷达的安全可靠使用。

        在欧洲，汽车雷达传感器的输出功率由欧洲电子通讯委员会（ECC）指定，基于ECC（04）03 决议授权“频段77 至81 GHz 至被指定用于汽车短程雷达”，欧洲邮电电信管理局（CEPT）指定了79 GHz 频段用于不受干扰和保护的短程雷达（SRR）设备。而且，最大平均功率密度限定为-3 dBm / MHz EIRP，峰值功率密度限制为55 dBm EIRP，并且SRR 设备产生的车外最大平均功率密度不得超过 –9 dBm / MHz EIRP。所有在这些频段中运行的汽车雷达传感器必须满足这些标准：ETSI 标准EN 301 091-1 和EN 301091-2 已经对77GHz 雷达的测试条件、辐射功率和杂散等方面进行了规范和标准化，但没有提及任何有关干扰抑制的内容，79GHz 频段制定的ETSI 标准EN 302 264-1 以及EN 302 264-2 的情况也是如此。

        针对上述情况，于2019年正式启动的国家毫米波雷达无线电研究试验项目在总体牵头单位：车载信息服务产业应用联盟（TIAA）的牵头下，组织国家无线电监测中心检测中心（SRTC）、北京理工大学、电子科技大学、上海交通大学、东南大学、经纬恒润等几十家企事业单位先后完成理论研究、仿真试验、试验室测试、外场测试方案等工作，并计划近期在国家新型工业化产业示范基地：四川省内江市开展外场试验，重点评估毫米波雷达同频和邻频干扰串扰问题，并提出解决措施和建议供国家有关部门在频段规划和管理工作中参考。

        本次外场试验主要包括动态和静态抗干扰测试，测试将针对移动（车载和机载）和固定（交通流量监控）业务雷达展开，根据所有参试企业前向雷达、后向角雷达在多种现实场景下的车车、车路以及和无人飞行器之间的干扰性测试数据，实时记录测试数据并分析，同时组织全体参试单位进一步地研究毫米波雷达干扰规避、电磁兼容的相关技术要求，为解决毫米波雷达间干扰问题提供技术建议和理论支撑。

二、经纬恒润车用毫米波雷达复杂电磁环境仿真系统解决方案

系统概述
        车用毫米波雷达是先进驾驶辅助系统（ADAS）中的主要传感器，已普遍应用于主动式巡航控制（ACC）、盲点检测（BSD）、和并线辅助（LCA）系统中。

        随着车用毫米波雷达的量产装车，以及ADAS系统的逐渐普及，雷达在实际应用中将面对越来越复杂的电磁环境。在复杂电磁环境中，毫米波雷达能否正常工作，其功能和性能是否受到影响，以及ADAS系统的可靠性是否下降，这些复杂工况需要进行评估和验证，以确保设备和系统运行的准确性和可靠性。

解决方案
        北京经纬恒润科技有限公司基于多年积累的射频仿真经验，推出集成建设车用毫米波雷达复杂电磁环境仿真系统解决方案，该系统能够在实验暗室内逼真地模拟实际道路复杂电磁环境，完成车用毫米波雷达系统的开环、闭环半实物仿真试验，以及基于雷达系统的控制系统、射频综合以及数据融合等方面的仿真试验。

  

        上图为车用毫米波雷达复杂电磁环境仿真系统的系统组成，系统主要由阵面、辐射天线、馈电系统、仿真设备以及维护平台等组成，用于实现目标回波信号、干扰信号和环境信号等在指定空间角度的辐射模拟。

        车用毫米波雷达复杂电磁环境仿真系统具有高性价比、高逼真度的特点，除能够代替完成大部分外场试验外，还可以完成由于条件复杂而外场无法进行的特殊试验，为雷达系统提供性能测试、技术验证和成熟性评估的综合试验平台。

        通过对车用毫米波雷达的应用场景进行半实物仿真和模拟，系统可以检验和评估毫米波雷达在实际道路复杂电磁环境下的工作性能，验证雷达的准确性和可靠性，有利于加快ADAS系统的研制进度，降低研制成本，减少研制风险以及提高研制水平。

        车用毫米波雷达复杂电磁环境仿真系统主要包括以下几个部分：
    ♦  道路目标回波模拟
    ♦  道路环境噪声模拟
    ♦  同频雷达干扰模拟
    ♦  蓄意压制干扰模拟
    ♦  蓄意欺骗干扰模拟

        系统主控与分析软件主要由界面控制显示以及模型分析软件组成。软件根据界面设置参数计算各个设备工作所需的相应参数，并将参数下发给各个设备单元。

        结合车辆动力学仿真模型，车用毫米波雷达复杂电磁环境仿真系统可在实验室内实现不同道路场景的模拟，仿真验证毫米波雷达在道路测试时的各项指标和性能；结合摄像头和激光雷达的仿真模拟设备，可以进一步验证整个ADAS系统的性能。

•  道路目标回波模拟解决方案

        道路目标回波模拟单元的主要功能是根据接收的雷达发射信号和待仿真的目标信息（距离、方位、运动速度、以及大小等），模拟目标回波信号。本单元主要由天线、波导、多级下变频、功率调理、多级上变频、功率调整、基带回波信号处理等模块组成。本单元还可以通过光纤网络接入整车硬件在环（HIL）系统，实时接收场景产生软件生成的目标参数，进行目标回波的实时仿真。

•  道路环境噪声模拟解决方案

        道路环境噪声模拟单元的主要功能是模拟实际道路上其他电子设备的辐射信号，如ETC设备，民用通信设备，道路监测设备，其他车辆安装的电子设备等，外部电子设备的电磁辐射会对雷达产品产生电磁干扰，从而影响雷达的工作性能。本单元主要通过模拟实际道路上常见的电磁信号，检验毫米波雷达在复杂电磁环境下的工作性能，以及对其他电子信号的电磁兼容能力。

•  同频雷达干扰模拟解决方案

        同频雷达干扰模拟单元的主要功能是仿真多部不同型号，不同品牌的毫米波雷达在同一区域内工作时相互之间的影响和干扰。车用毫米波雷达主要工作在24-24.5G，76-81G两个频段内，随着毫米波雷达的装车量增大，将面临在局部区域内或某频段内的频谱占用率过高的情况，如停车场，道路堵车等场景，这必然会导致雷达回波信噪比下降，检测性能下降。本单元可以模拟工作在同一频段，不同型号，不同厂商的雷达信号，可以定制模拟不同数量的雷达产品，对待测雷达的抗干扰性能进行定量评估，检验不同型号雷达在高频谱占用率情况下的工作能力。

•  蓄意压制干扰模拟解决方案

        蓄意压制干扰模拟单元的主要功能是模拟毫米波雷达处于蓄意压制干扰情况下的工作性能，当外部电磁环境特别恶劣，雷达工作频段被干扰设备大功率占据时，雷达的抗干扰能力尤其重要。本单元可以模拟雷达在遇到大功率信号压制干扰时的工作性能，可以定量测试雷达对干扰的抑制能力。上图为某商用雷达在大功率信号干扰时，出现目标检测错误和虚假目标大量出现的现象，雷达功能基本丧失。

•  蓄意欺骗干扰模拟解决方案

        蓄意欺骗干扰模拟单元的主要功能是模拟毫米波雷达在遭遇蓄意欺骗干扰时的抗干扰能力。上图为某雷达遇到蓄意欺骗干扰前后的结果比较，当雷达遭遇蓄意欺骗干扰时，雷达检测结果与正常使用时并没有区别，雷达难以意识到自身是否受到干扰，但通过对目标的运行轨迹、幅度大小等综合判断，可以对欺骗干扰进行去除。

应用领域
        车用毫米波雷达复杂电磁环境仿真系统是经纬恒润凭借丰富的雷达射频经验以及在汽车电子咨询服务等方面的专业实力的综合研发成果。目前，该系统可应用检验车用毫米波雷达在真实复杂电磁环境下的ADAS系统仿真与测试等方面，为实现汽车安全驾驶和智能驾驶提供有力的技术支持。