聚焦移動和固定業務毫米波雷達干擾等關鍵性問題，毫米波雷達無線電研究（內江）外場試驗即將開展

經緯恒潤

一、背景概述

隨著ADAS產業和無人駕駛行業的快速發展，毫米波雷達作為智能汽車核心傳感器之一，在推動自動駕駛、主動安全和無人駕駛過程中發揮著不可或缺的作用，同時毫米波雷達也在農業、民航、安防、邊防、軍事、醫療等領域存在著廣泛用途，是物聯網時代極其重要的基礎器件。根據相關信息統計，未來僅僅智能汽車領域的毫米波雷達年出貨數量將達到2億臺/年，產值達數十億美元。為此，毫米波雷達成為世界發達國家、資本和產業關注的領域，紛紛投入巨資開展毫米波雷達的創新和應用工作。

但是在毫米波雷達應用過程中，大量的整車和零部件產商發現毫米波雷達在同頻、鄰頻工作時，存在著不同程度的干擾和串擾等電磁兼容性問題。部分研究試驗甚至發現在飽和使用的條件下，嚴重的干擾甚至導致毫米波雷達的功能性能嚴重衰減，無法有效感知外部環境，對車輛、行人安全造成嚴重影響，因此世界各國和相關國際技術組織關注毫米波雷達的干擾串擾問題，并采取各種積極手段以保證毫米波雷達的安全可靠使用。

在歐洲，汽車雷達傳感器的輸出功率由歐洲電子通訊委員會（ECC）指定，基于ECC（04）03 決議授權“頻段77 至81 GHz 至被指定用于汽車短程雷達”，歐洲郵電電信管理局（CEPT）指定了79 GHz 頻段用于不受干擾和保護的短程雷達（SRR）設備。而且，平均功率密度限定為-3 dBm / MHz EIRP，峰值功率密度限制為55 dBm EIRP，并且SRR 設備產生的車外平均功率密度不得超過 –9 dBm / MHz EIRP。在這些頻段中運行的汽車雷達傳感器滿足這些標準：ETSI 標準EN 301 091-1 和EN 301091-2 已經對77GHz 雷達的測試條件、輻射功率和雜散等方面進行了規范和標準化，但沒有提及任何有關干擾抑制的內容，79GHz 頻段制定的ETSI 標準EN 302 264-1 以及EN 302 264-2 的情況也是如此。

針對上述情況，于2019年正式啟動的國家毫米波雷達無線電研究試驗項目在總體牽頭單位：車載信息服務產業應用聯盟（TIAA）的牽頭下，組織國家無線電監測中心檢測中心（SRTC）、北京理工大學、電子科技大學、上海交通大學、東南大學、經緯恒潤等幾十家企事業單位先后完成理論研究、仿真試驗、試驗室測試、外場測試方案等工作，并計劃近期在國家新型工業化產業示范基地：四川省內江市開展外場試驗，重點評估毫米波雷達同頻和鄰頻干擾串擾問題，并提出解決措施和建議供國家有關部門在頻段規劃和管理工作中參考。

本次外場試驗主要包括動態和靜態抗干擾測試，測試將針對移動（車載和機載）和固定（交通流量監控）業務雷達展開，根據參試企業前向雷達、后向角雷達在多種現實場景下的車車、車路以及和無人飛行器之間的干擾性測試數據，實時記錄測試數據并分析，同時組織全體參試單位進一步地研究毫米波雷達干擾規避、電磁兼容的相關技術要求，為解決毫米波雷達間干擾問題提供技術建議和理論支撐。

二、經緯恒潤車用毫米波雷達復雜電磁環境仿真系統解決方案

系統概述

車用毫米波雷達是駕駛輔助系統（ADAS）中的主要傳感器，已普遍應用于主動式巡航控制（ACC）、盲點檢測（BSD）、和并線輔助（LCA）系統中。

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隨著車用毫米波雷達的量產裝車，以及ADAS系統的逐漸普及，雷達在實際應用中將面對越來越復雜的電磁環境。在復雜電磁環境中，毫米波雷達能否正常工作，其功能和性能是否受到影響，以及ADAS系統的可靠性是否下降，這些復雜工況需要進行評估和驗證，以確保設備和系統運行的可靠性。

解決方案

北京經緯恒潤科技有限公司基于多年積累的射頻仿真經驗，推出集成建設車用毫米波雷達復雜電磁環境仿真系統解決方案，該系統能夠在實驗暗室內逼真地模擬實際道路復雜電磁環境，完成車用毫米波雷達系統的開環、閉環半實物仿真試驗，以及基于雷達系統的控制系統、射頻綜合以及數據融合等方面的仿真試驗。

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上圖為車用毫米波雷達復雜電磁環境仿真系統的系統組成，系統主要由陣面、輻射天線、饋電系統、仿真設備以及維護平臺等組成，用于實現目標回波信號、干擾信號和環境信號等在指定空間角度的輻射模擬。

車用毫米波雷達復雜電磁環境仿真系統除能夠代替完成大部分外場試驗外，還可以完成由于條件復雜而外場無法進行的特殊試驗，為雷達系統提供性能測試、技術驗證和成熟性評估的綜合試驗平臺。

通過對車用毫米波雷達的應用場景進行半實物仿真和模擬，系統可以檢驗和評估毫米波雷達在實際道路復雜電磁環境下的工作性能，驗證雷達的可靠性，有利于加快ADAS系統的研制進度，降低研制成本，減少研制風險以及提高研制水平。

車用毫米波雷達復雜電磁環境仿真系統主要包括以下幾個部分：

? 道路目標回波模擬

? 道路環境噪聲模擬

? 同頻雷達干擾模擬

? 蓄意壓制干擾模擬

? 蓄意欺騙干擾模擬

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系統主控與分析軟件主要由界面控制顯示以及模型分析軟件組成。軟件根據界面設置參數計算各個設備工作所需的相應參數，并將參數下發給各個設備單元。

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結合車輛動力學仿真模型，車用毫米波雷達復雜電磁環境仿真系統可在實驗室內實現不同道路場景的模擬，仿真驗證毫米波雷達在道路測試時的各項指標和性能；結合攝像頭和激光雷達的仿真模擬設備，可以進一步驗證整個ADAS系統的性能。

? 道路目標回波模擬解決方案

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道路目標回波模擬單元的主要功能是根據接收的雷達發射信號和待仿真的目標信息（距離、方位、運動速度、以及大小等），模擬目標回波信號。本單元主要由天線、波導、多級下變頻、功率調理、多級上變頻、功率調整、基帶回波信號處理等模塊組成。本單元還可以通過光纖網絡接入整車硬件在環（HIL）系統，實時接收場景產生軟件生成的目標參數，進行目標回波的實時仿真。

? 道路環境噪聲模擬解決方案

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道路環境噪聲模擬單元的主要功能是模擬實際道路上其他電子設備的輻射信號，如ETC設備，民用通信設備，道路監測設備，其他車輛安裝的電子設備等，外部電子設備的電磁輻射會對雷達產品產生電磁干擾，從而影響雷達的工作性能。本單元主要通過模擬實際道路上常見的電磁信號，檢驗毫米波雷達在復雜電磁環境下的工作性能，以及對其他電子信號的電磁兼容能力。

? 同頻雷達干擾模擬解決方案

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同頻雷達干擾模擬單元的主要功能是仿真多部不同型號，不同品牌的毫米波雷達在同一區域內工作時相互之間的影響和干擾。車用毫米波雷達主要工作在24-24.5G，76-81G兩個頻段內，隨著毫米波雷達的裝車量增大，將面臨在局部區域內或某頻段內的頻譜占用率高的情況，如停車場，道路堵車等場景，這會導致雷達回波信噪比下降，檢測性能下降。本單元可以模擬工作在同一頻段，不同型號，不同廠商的雷達信號，可以定制模擬不同數量的雷達產品，對待測雷達的抗干擾性能進行定量評估，檢驗不同型號雷達在高頻譜占用率情況下的工作能力。

? 蓄意壓制干擾模擬解決方案

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蓄意壓制干擾模擬單元的主要功能是模擬毫米波雷達處于蓄意壓制干擾情況下的工作性能，當外部電磁環境特別惡劣，雷達工作頻段被干擾設備大功率占據時，雷達的抗干擾能力尤其重要。本單元可以模擬雷達在遇到大功率信號壓制干擾時的工作性能，可以定量測試雷達對干擾的抑制能力。上圖為某商用雷達在大功率信號干擾時，出現目標檢測錯誤和虛假目標大量出現的現象，雷達功能基本喪失。

? 蓄意欺騙干擾模擬解決方案

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