eCall車載系統(tǒng)整車級測試方法研究

曹 鐘， 劉青松， 覃延明， 張 靜， 李新福， 何東益

(1.招商局檢測車輛技術(shù)研究院有限公司 國家客車質(zhì)量檢驗檢測中心， 重慶 401329；2.重慶市電磁兼容工程技術(shù)研究中心， 重慶 401122； 3.重慶經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)建設(shè)服務(wù)中心， 重慶 400000 )

相關(guān)統(tǒng)計表明：汽車交通事故重傷者 30 min內(nèi)獲救，其生存率為 80%；在 90 min內(nèi)獲救，其生存率僅為10%[1]。歐盟國家經(jīng)過對交通事故救援的多年研究，逐步建立起了針對交通事故救援的緊急呼叫系統(tǒng)(Emergency Call System，簡稱eCall)。eCall能夠?qū)l(fā)生交通事故時的車輛位置、類型、動力類型、方向及人員數(shù)量等開展交通救援的必要信息(MSD)發(fā)送給公共安全應(yīng)答服務(wù)點(diǎn)(PSAP)，對道路救援具有重要意義[2-5]。按照歐盟法規(guī)EU 2017/79要求，2018年3月31日后歐盟上市的M1和N1類車輛，必須配備通過認(rèn)證的eCall車載系統(tǒng)[6]。目前，國內(nèi)也在制定相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。

1 eCall簡介

eCall由車載系統(tǒng)(IVS)、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)和PSAP組成，如圖1所示[7]。

圖1 eCall架構(gòu)圖

車輛發(fā)生交通事故時，其IVS會自動工作產(chǎn)生MSD，并通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)語音信道發(fā)送給PSAP，然后切換到語音通話信道進(jìn)入語音通話模式。由于蜂窩網(wǎng)絡(luò)語音信道覆蓋范圍要優(yōu)于其純數(shù)據(jù)信道，所以MSD的傳輸利用了蜂窩網(wǎng)絡(luò)的語音信道[8]。

IVS作為eCall系統(tǒng)的重要部件，安裝在車輛內(nèi)，主要由以下幾部分構(gòu)成，如圖2所示：

圖2 IVS架構(gòu)框圖

1) 導(dǎo)航接收機(jī)。接收導(dǎo)航信號并解析出交通事故發(fā)生的位置，交給數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行下一步處理。

2) 數(shù)據(jù)處理單元。產(chǎn)生開展交通事故救援的必要信息，主要包含的數(shù)據(jù)有：位置、時間、車輛類型和乘員數(shù)量等。

3) 通信模塊。包含調(diào)制解調(diào)模塊、語音編碼模塊、射頻模塊和天線單元，具有兩種通信模式，分別用于傳輸MSD和IVS與PSAP進(jìn)行語音無線通話。

4) 音頻系統(tǒng)。包含揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)，用于發(fā)生交通事故時車內(nèi)人員與PSAP的語音無線通話。

2 IVS整車級測試方法及驗證

依據(jù)歐盟法規(guī)EU 2017/79，IVS需要進(jìn)行部件級和整車級測試[6]。本文僅討論eCall車載系統(tǒng)整車級試驗，評估在發(fā)生交通事故時，其自動觸發(fā)特性、MSD的正確性和準(zhǔn)確性及語音通話性能。

因為要驗證發(fā)生交通事故時IVS能否按照預(yù)先設(shè)計的功能正常工作，所以整車級的IVS測試要與碰撞測試一同進(jìn)行。EU 2017/79法規(guī)要求在整車正碰(ECE R95)和側(cè)碰(ECE R94)兩種狀態(tài)下，評估IVS的性能。

由于測試時，電信部門不可能允許使用實(shí)際的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，而且實(shí)際的蜂窩網(wǎng)絡(luò)還缺乏模擬的PSAP，同時實(shí)際的蜂窩網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài)具有不可重復(fù)性，所以需要使用模擬的蜂窩網(wǎng)絡(luò)來對IVS蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信性能和定位性能進(jìn)行測試。

測試布置如圖3所示，其中矢量信號發(fā)生器產(chǎn)生模擬的導(dǎo)航信號，通過天線產(chǎn)生電磁波用于IVS獲取位置信息，以避免使用實(shí)際的GPS信號受到遮擋以及天氣原因的影響；綜測儀模擬蜂窩網(wǎng)絡(luò)，提供測試用GSM小區(qū)，通過天線產(chǎn)生的電磁波與IVS進(jìn)行通信；控制電腦中的KA09x軟件用于模擬PSAP。

圖3 測試布置示意圖

為了避免試驗受到其他通信信號的干擾，試驗前需要進(jìn)行頻譜調(diào)查和信號覆蓋范圍的確認(rèn)工作，確保綜測儀模擬的基站使用的信道未被占用及整個測試區(qū)域中eCall的IVS收到的信號強(qiáng)度優(yōu)于-60 dBm。

試驗時模擬實(shí)際的車輛交通事故考核的項目有：

1) IVS自動觸發(fā)。需確認(rèn)在模擬PSAP的電腦端收到IVS的請求信號且發(fā)送的MSD中顯示為自動觸發(fā)。

2) 測試過程中需要對IVS的狀態(tài)指示進(jìn)行監(jiān)控，確認(rèn)IVS按設(shè)計要求工作。

3) 模擬PSAP能夠收到IVS發(fā)送的MSD且其中包含正確的信息，如車輛VIN、動力類型、最新位置，位置信息與真實(shí)的位置之差要小于150 m。

4) IVS語音通話主觀評價。此時要求測試環(huán)境的背景噪聲值小于50 dB(A)；需要在近端(車輛端)和遠(yuǎn)端(測試儀器端)進(jìn)行語音通話，在正常音量通話的情況下彼此能夠明白對方的講話內(nèi)容。

對一輛裝有IVS的樣車采用正碰(ECE R95)的測試方法來模擬車輛發(fā)生的交通事故。碰撞時車輛需要加速到56 km/h。

試驗前對試驗場地的背景噪聲值進(jìn)行測量，結(jié)果為48.9 dB(A)。IVS在整個測試區(qū)域收到的信號強(qiáng)度最小值為-56 dBm。樣車碰撞后，IVS自動觸發(fā)，成功將MSD發(fā)送到綜測儀后自動切換到語音通話信道模式，與綜測儀進(jìn)行了正常語音通話。

對綜測儀收到的MSD進(jìn)行分析，車輛VIN、動力類型等均正確，位置偏差僅為7.2 m，遠(yuǎn)小于150 m。對多次試驗得到的MSD分析表明，位置偏差一般在 2～12 m之間。

3 結(jié)束語

本文對eCall車載系統(tǒng)的整車級測試方法進(jìn)行了研究，分析了測試的布置情況及測試中需要考核的項目，并進(jìn)行了實(shí)車驗證。