ADAS 試驗用電動自行車目標物RCS值測量方法研究

摘要：高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）因其獨有的特點而被廣泛應用于車輛自動緊急制動（AEB）測試及其他自動駕駛的測試中。研究了ADAS試驗用電動自行車目標物雷達散射截面值的測量方法，主要內(nèi)容包括背景介紹、測量環(huán)境要求、目標物尺寸測量和雷達散射截面值測量，并給出實際測量結(jié)果。研究結(jié)論可為電動自行車目標物的開發(fā)和使用提供一定的參考價值。

關鍵詞：ADAS試驗用電動自行車目標物;尺寸測量;雷達反射截面積

中圖分類號：U467" 收稿日期：2024-12-18

DOI：1019999/jcnki1004-0226202502017

1 前言

高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）試驗用電動自行車目標物是一種專門為了測試車輛自動緊急制動（AEB）系統(tǒng)及其他自動駕駛功能而設計的一款測試裝置，具有高度仿真、靈活可控、耐碰撞測試、快速恢復等特點[1-2]。電動自行車目標物在幾何尺寸、外觀形狀等方面與真實電動自行車高度一致[3]，能夠模擬真實電動自行車的視覺特性，具備與真實電動自行車相似的雷達散射截面（RCS），確保在雷達測試中能夠被準確識別。目標物的車輪可運動，并且與車速同步，能夠在測試中模擬電動自行車的不同行駛狀態(tài)，部分目標物還具備遙控功能，可以在測試過程中根據(jù)需要調(diào)整其行駛軌跡和速度。采用高強度材料制作，能夠承受一定速度的碰撞沖擊，確保在測試中能夠穩(wěn)定、可靠地工作。在碰撞測試后，目標物能夠快速重新搭建恢復，提高測試效率。

ADAS試驗用電動自行車目標物被廣泛應用于車輛AEB測試及其他自動駕駛測試中。在車輛直行過程中，目標物被用來模擬前方近端被遮擋的穿行電動自行車或前方縱向行駛的電動自行車，測試車輛的AEB系統(tǒng)是否能夠及時識別并作出反應，從而評估AEB系統(tǒng)在不同速度、不同距離下的制動性能和避撞能力[4]。在自動駕駛系統(tǒng)的測試中，電動自行車目標物可用于評估系統(tǒng)對復雜交通環(huán)境中電動自行車的識別與應對能力，測試自動駕駛系統(tǒng)的決策算法和路徑規(guī)劃能力。

RCS值是ADAS試驗用電動自行車目標物的一項重要指標，用以度量目標物在毫米波雷達照射下所產(chǎn)生回波的強度[5]，其關系到目標物是否能夠準確模擬真實電動自行車的各種特性，繼而影響測試中車輛對電動自行車的識別與反應能力的評估。

本文主要研究ADAS試驗用電動自行車目標物RCS值的測量方法，主要介紹目標物測量環(huán)境要求、尺寸測量方法和RCS值測量方法，并給出實際測量結(jié)果。

2 測量方法研究

21 測量環(huán)境要求

為了更好地探究電動自行車目標物的性能，在進行測量時，環(huán)境條件應盡量與二輪車自動緊急制動系統(tǒng)測試的條件相符。根據(jù)C—NCAP 2024中要求，試驗路面要干燥、表面無可見水分、平整、堅實，峰值附著系數(shù)大于09，確保雷達載體系統(tǒng)在運行過程中角度不會發(fā)生太大偏差，給測量結(jié)果帶來影響。在距離試驗路徑中心線兩側(cè)4 m范圍內(nèi)、試驗結(jié)束點前方30 m的試驗區(qū)域內(nèi)不應有可能引發(fā)傳感器異常工作的其他設備、高速公路設施、障礙物、人或是其他突出物，防止其他物體的反射雷達波造成測量結(jié)果偏差。

除需要滿足上述要求外，為保證校準結(jié)果的可靠性，需要選擇合適的環(huán)境條件。在測量電動自行車目標物時，盡可能在溫度為10～40 ℃、相對濕度為10%～70%條件下測量，沒有降水、降雪等情況，防止極端溫度對電動自行車目標物帶來損傷。在測量RCS參數(shù)時，應在風速不大于10 m/s的條件下進行，以免電動自行車目標物傾斜，影響RCS。

22 目標物尺寸測量方法

根據(jù)C—NCAP 2024要求，電動自行車目標物的外觀應符合GB 17761—2018《電動自行車安全技術規(guī)范》的要求。測量前，應先對目標物的外觀進行初步的檢查，判斷目標物的外觀是否完好。確定完好無損后，使用鋼卷尺或同等級標準器具，配合直角夾板等輔助設備，分別對目標物的相應部件的外形尺寸進行相應的測量，測得相關尺寸參量。

23 RCS的測量

在進行RCS測量前，需使用角反射器（已校準）在距離電動自行車目標物距離40 m處進行基準測量，角反射器的安裝高度為1 m，確認角反射器的誤差不大于±5 dBsm。

選定電動自行車目標物朝向相對于車輛的方向為0°，順時針為正向，逆時針為負向。選擇0°、45°、90°、135°、180°、270°為校準點，將雷達載體系統(tǒng)從距離電動自行車目標物40 m處以固定的角度、25 km/h的速度做勻速直線運動（在運動過程中，應無明顯的沖擊性加減速情況出現(xiàn)，以免對測量結(jié)果造成影響），讀取并記錄RCS在不同距離處的均值。每個測量點處重復測量5次，取5次的平均值作為最終結(jié)果，觀察其是否在符合范圍內(nèi)。根據(jù)ISO 19206系列標準中對于目標物雷達反射截面積的規(guī)定，畫出雷達反射截面積隨距離變化的上下限，若實際測得目標物雷達反射截面積在上下限范圍內(nèi)，則該目標物RCS值合格。

3 實際測量結(jié)果

31 測量場地

選擇天津市西青智能網(wǎng)聯(lián)測試場中一片空地進行測量。測量時，將電動自行車目標物按操作說明正確擺放，頭部朝向地理位置的正北方向，便于雷達小車確定行進方向及測量角度，如圖1所示。此外，須確保場地周圍至少50 m內(nèi)應無障礙物，以免對RCS值測量帶來影響。

32 尺寸測量結(jié)果

按照12中的方法，使用鋼卷尺配合直角尺等設備，對擺放好的電動自行車進行尺寸測量。在室外測量可防止室內(nèi)外溫差引起的材料輕微形變對目標物尺寸的影響。測量結(jié)果如表1所示。可以看出，目標物各部分尺寸均在允許范圍內(nèi)，可繼續(xù)進行RCS值的測量。

33 RCS測量結(jié)果

按照13中的方法，對電動自行車目標物進行RCS值測量。

首先，將載有雷達發(fā)射及接收終端的小車放置在距離電動自行車目標物50 m處，并使其與目標物處于同一水平線上，雷達發(fā)射器正對目標物。

然后，利用小車自帶的定位及控制系統(tǒng)，使其以25 km/h的速度做勻速直線運動，距離目標物5 m時自動停止，重復測量3次，再換下一個角度，直至測完180°。

各角度下RCS值隨距離的變化曲線如圖2～圖8所示，黃色線條代表第一次測量結(jié)果，綠色代表第二次測量結(jié)果，紫色代表第三次測量結(jié)果，橙色代表三次測量結(jié)果的平均值，最上和最下兩條曲線為上下限值。可以看到，各角度處的三次測量曲線基本一致，說明測量重復性較好，測量結(jié)果可靠。隨著與目標物距離的增加，RCS測得值整體呈上升趨勢，且測量值及其平均值均在上下限值范圍內(nèi)，說明該目標物RCS值合格。

4 結(jié)語

ADAS試驗用電動自行車目標物的RCS值測量對評估測試中車輛對電動自行車的識別與反應能力具有重要意義。本文重點介紹了ADAS試驗用電動自行車目標物尺寸及RCS值測量方法及環(huán)境條件要求，并給出實際測量結(jié)果。研究結(jié)論可為電動自行車目標物的開發(fā)和使用提供一定的參考價值。

參考文獻：

[1]邢星飛，翟洪濤，鄭英東，等智能網(wǎng)聯(lián)汽車毫米波雷達在環(huán)測試研究[J]汽車電器，2022，（6）：8-11

[2]李文禮，李建波，石曉輝，等用于汽車ADAS系統(tǒng)測試的軟目標車研究進展[J]汽車工程學報，2021，11（4）：280-288

[3]蔣熊力忍，肖廣宇，姜與，等主動安全軟目標物標定系統(tǒng)研究[J]時代汽車，2024（8）：4-6

[4]徐傳康，曲衛(wèi)東，于丹，等面向自動緊急制動功能測試的目標物移動平臺設計[J]汽車工程師，2024（6）：8-13

[5]Weinan W，Zhao J，Shuai Z，et alDevelopment and RCS Measurement of Chinese Scooter Dummy[C]//2020 IEEE 5th International Conference on Intelligent Transportation Engineering（ICITE），2024

作者簡介：

馮珠，女，1997年生，工程師，研究方向為計量校準。