JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.
Guidelines for contributing Technical Papers: download PDF

Den som utvecklar radarsensorer och undersöker hur de ska integreras i ett fordon har en stor utmaning i att säkerställa prestanda, på grund av flera osäkerhetsfaktorer. Avancerade förarstödsystem (ADAS) måste ha tillgång till högkvalitativa och tillförlitliga data från radarsensorerna för att kunna förstå omgivningen på rätt sätt.


Ladda ner artikeln här (länk, pdf).

Fler tekniska rapporter finns på etn.se/expert

Materialen i radomer och stötfångare har varierande egenskaper som kan påverka ­signalkvaliteten på ett betydande sätt.

Därför behövs ett provningssystem som kan användas alltifrån den första konstruktionsfasen fram till slutprovning vid produktion av alla typer av radomer och stötfångare, för att säkerställa att ADAS-systemet får tillförlitlig och robust prestanda.

Fordonets radarsystem sänder ut ett kontinuerligt frekvensmodulerat svep (chirp) och mäter den reflekterade signalens tidsfördröjning och dopplerskift. Mätdata används sedan till att beräkna avstånd till olika objekt, som till exempel andra fordon eller fotgängare och deras relativa hastigheter.

Dagens radarsystem mäter azimut (vinkeln i horisontalplanet) mellan fordonets ­rörelseriktning och ett objekt som upptäckts, samt elevationen (vinkeln i vertikalplanet) mellan fordonet och andra objekt.

Det är av yttersta vikt att radarsensorerna är både noggranna och tillförlitliga, eftersom fordonets styrsystem använder dess utdata för att analysera omgivningen och därefter avgöra om det ska ingripa i körningen eller ej.

Om en radarsensor till exempel bedömer vinkeln mellan två fordon som färdas 100 meter från varandra en grad fel, kan det ge ett fel i sidled på 1,5 meter vilket skulle ­kunna få katastrofala följder.

Av estetiska skäl brukar man normalt dölja radarsensorerna bakom emblem ­eller i fordonets stötfångare. Det finns funktionsmässiga nackdelar med detta, eftersom radar­signalerna då måste passera genom ett material som kan dämpa dem.

Radomer och stötfångare blir därmed en del av sensorns högfrekvenssystem och kan få omfattande negativ inverkan på dess detekteringsförmåga och noggrannhet.

Ett problem är att radomer och stötfångare kan dämpa radarsignalen med flera dB vilket kan resultera i att ADAS-systemet får kortare räckvidd, eller att sidradarn mäter snett.

Dessutom kan radomer och stötfångare orsaka missanpassningar mellan grundmaterialet och radarsignalen. Materialegenskaperna skiljer sig ofta mellan gjutna plastdetaljer och halvmetalliska ytbeläggningar, vilket kan leda till oförutsägbar signaldistorsion, såsom fasdistorsion hos den mottagna signalen.

Varje år produceras miljontals fordonsradarsystem och tillverkarna kommer snart att börja installera dessa som standard i alla premiumbilar och snart även i mellanklassen liksom i enklare bilar. Då uppkommer ett nytt krav, nämligen att varenda stötfångare och radom måste provas för att man ska förstå hur de påverkar hela det system som produceras.

Den stora utmaningen när man utvecklar och integrerar radarsensorer är att säkerställa en viss prestandanivå, trots att systemet som helhet rymmer vissa osäkerhetsfaktorer. Skulle man kunna minska osäkerheten skulle det bli lättare att uppnå önskad prestanda.

Radartillverkarna kan till exempel kalibrera sina produkter. Men radiokonstruktörerna förstår ändå att sensortillverkarna inte kan veta vilken typ av radom eller stötfångare som sensorn kommer att installeras i, hur sagda detaljer kommer att målas och vilka andra materialproblem som kan uppstå.

Det är upp till den som tillverkar radomen eller stötfångaren att prova och validera produkternas egenskaper i alla tillverkningssteg, från den alla första konstruktionsfasen och hela vägen ut i produktionslinjen.

Därför måste tillverkare av radomer och stötfångare ha ett sätt att göra detaljerade, snabba, robusta och pålitliga mätningar i varje steg, särskilt i produktion och slutprovning.

Nu finns ett nytt sätt att hantera detta. Om man använder sig av hundratals sändar- och mottagarantenner kan man snabbt bestämma egenskaperna för materialen i radomer och stötfångare. Metoden med mikrovågsbaserad avbildning med elektronisk fokusering gör att provobjektet kan placeras på ett flexiblare sätt. Med två antennkluster och anpassningsbara frekvensband kan man mäta genomgångsdämpning, reflektion från provobjektets båda sidor och fasvridning på så lite som fyra sekunder. Resultatet kan direkt jämföras med frirymdsmätningar med en vektornätverksanalysator.

Mätuppställning
Vill man ha noggranna och repeterbara mätvärden på reflektion och transmission måste sensorerna positioneras noga. I de flesta mätuppställningar har man bara begränsat utrymme mellan provobjektet och sändar- och mottagarantenner. Det kan bli svårt att ordna tillräckligt med plats, särskilt när det handlar om utrymmeskrävande främre och bakre stötfångare.

I dessa fall är det viktigt att man har tillräckligt utrymme mellan antennerna, så att man enkelt kan placera radomer och stötfångare manuellt eller med robot. Beroende på produktionslinjens struktur och krav är det lämpligt att möjliggöra mätningar i stående C-läge eller i liggande U-läge. På detta sätt kan positioneringen göras flexibel, hanteringen förenklas och integrationsarbetet minimeras.

Instrument
Standardmätningar av genomgångsdämpning och reflektion från båda sidor bör göras med ett frekvenssvep i de två banden 76–77 GHz och 76–81 GHz.

Innan man tar radomer och stötfångare vidare till slutprovning är det viktigt att man på ett tidigt stadium kan uttala sig om konstruktionernas homogenitet. Man kan lägga till ett mätmoment med en fasmask och därigenom mäta fasskillnader i överföringen och på så sätt analysera radomens eller stötfångarens homogenitet utan att behöva förflytta den mekaniskt.

Radomens kanter kan störa kraftigt. Mikro­vågstekniken gör det enkelt att visa en bild av reflektionerna i hög upplösning och därigenom snabbt kunna påvisa olika störningar. Dessutom visas monteringsstrukturen klart och tydligt och detta gör i sin tur att prov­objekten snabbt kan positioneras korrekt.

När radomerna och stötfångarna tas vidare till produktionsprovning bör man ha ett översiktligt användargränssnitt som ger all information med enda blick.

Menysystemet bör vara enkelt, så att man kan sköta systemet utan att ha kunskaper i radioteknik. Numeriska värden för reflektion och transmission ska visas, samt information om hur provobjektet ska placeras. På så sätt blir det enkelt att läsa av och förstå mätvärdena, vilket gör metoden lämplig för slutprovning.

Vissa underleverantörer kan ha hårdare krav vid sina slutprover. I dessa fall måste övre gränsfrekvensen i de båda banden ut­ökas från 72 till 82 GHz.

Diagrammen visar frekvenssvaret vid reflektion och genomgångsdämpning. Detta kan hjälpa mätteknikern att hitta rätt frekvens för materialet och vid behov ändra materialtjockleken.

Vid massproduktion gör minimivärdet för reflektionen det enkelt att upptäcka miss­anpassningar och förändringar hos prov­objekten.

När det gäller uppmätta parametrar för det mätverktyg som ska användas för produktionsprovning är precision, tillförlitlighet och robusthet de viktigaste. Noggrannheten är särskilt viktig eftersom reflektioner har stor inverkan på radomens och stötfångarens kvalitet. I detta fall ska mätverktyget faktiskt mäta reflektion och inte beräkna den ur värdena för sändningens fas och dämpning, eftersom detta kan resultera i bristande noggrannhet.

Med tidsstyrda mätningar kan man säkerställa en optimal produkt och jämn kvalitet i produktionsprocessen.

Med hjälp av ackrediterade frirymdsmätningar och karaktäriseringar kan man garantera att mätningarna håller högsta möjliga noggrannhet och repeterbarhet. Använder man dessutom normaler för verifikation, kan mätningarna av genomgångsdämpning och reflektion härledas till nationella och internationella standarder.

MER LÄSNING:
 
SENASTE KOMMENTARER
Kommentarer via Disqus