随着智能网联汽车和自动驾驶技术的快速发展,全球导航卫星系统(GNSS)作为位置服务的核心组件,已成为智能驾驶的关键设备,其定位精度与可靠性直接关系到车辆的安全性。GNSS在事故紧急呼叫系统(AECS)等安全功能中具有不可替代性,是保障车辆安全运行的重要基础。
车载电磁环境具有显著特殊性,主要体现在多设备协同工作、高压系统运行及高频信号传输的复杂共存。汽车内部存在发动机点火系统(可产生高达100A的瞬态电流)、车载通信设备(5G频段场强可达20V/m)等强干扰源,同时GNSS自身需稳定传输高频信号(如1.575GHz GPS信号)。
关键数据:
由于GPS接收机系统对射频能量的敏感度远高于一般消费类无线电产品,易受其他电子设备微小无线电信号的干扰,未经严格电磁兼容性(EMC)测试的GNSS设备可能面临定位漂移、信号丢失等风险。值得注意的是,简单的无意辐射体测试(如FCC、CE、PTCRB测试)不足以确保GNSS性能,设备可能通过此类测试但因电磁干扰导致实际定位性能下降。
实际应用中,EMC测试对车载GNSS产品可靠性的决定性作用已得到验证。例如,某车载导航仪因射频模块屏蔽效能不足,在复杂电磁环境中无法有效抵抗外界干扰,导致抗扰测试失败,表现为定位信号频繁丢失、导航精度显著下降,直接影响用户体验及行车安全。这一案例表明,仅依赖常规无线电测试无法全面验证GNSS在实际车载环境中的稳定性,必须通过针对性的EMC测试确保其在极端电磁条件下的可靠运行。
国内针对车载GNSS产品电磁兼容性测试已形成以专项标准为核心、配套标准为支撑的体系,其中国家标准与团体标准协同覆盖电磁环境适应性、电气安全及多场景可靠性要求。
作为国内首个车载GNSS专项EMC标准,由全国汽车标准化技术委员会制定,罗森伯格等单位参与起草,于2024年11月28日发布并计划2025年6月实施。该标准填补了行业空白,明确规定电磁兼容性试验要求,包括无线电骚扰特性、传导和耦合电骚扰抗扰、电磁辐射抗扰及静电放电抗扰等项目,其中20MHz~2000MHz频段的电磁辐射抗扰试验强度达30V/m(覆盖90%以上频段),与国际标准接轨。
聚焦复杂电磁环境下的性能验证,规定了测试用电磁环境的一般要求、技术要求及检验方法,适用于系统设计、制造、验收等全流程。其核心通过干信比(JSR)测试(1~3GHz频段)模拟多径效应、电离层延迟等干扰场景,并明确定位精度(静态≤0.05m)和动态测速精度(≤0.01m/s)等指标,确保终端在复杂电磁干扰下的定位可靠性。
| 标准类型 | 标准号 | 测试项目 | 技术参数 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|
| 专项标准 | GB/T 45086.1-2024 | 电磁辐射抗扰试验(20MHz~2000MHz) | 30V/m (覆盖90%以上频段) | 车载卫星导航系统EMC测试 |
| 大电流注入(BCI)法 | 60mA | |||
| 电磁辐射抗扰试验(其他频段) | ≥10V/m | |||
| 测试规范 | T/ZKJXX 00004-2023 | 静态定位精度 | ≤0.05m | 复杂电磁环境性能验证 |
| 动态测速精度 | ≤0.01m/s | |||
| 支撑标准 | GB/T 28046.2-2019 | 供电电压瞬态变化 | 功能状态至少B级 | 电气负荷测试 |
联合国欧洲经济委员会(UNECE)发布的ECE R10法规是欧盟及全球50余个成员国的市场准入核心依据,覆盖L、M、N等类别车辆及其电子子组件(ESA),要求设备既不产生干扰其他电子设备的电磁辐射,又需具备抵抗外部电磁干扰的能力,涉及辐射/传导抗扰度、发射控制及充电耦合系统特殊要求。
其修订动态体现技术适应性,Rev.7草案新增76GHz~81GHz毫米波雷达频段测试,并将辐射抗扰度上限频率提升至6GHz,进一步强化对GNSS设备在复杂电磁环境下抗干扰能力的要求。
通过多维度测试方法构建了适应车载复杂电磁环境的抗扰度评估体系。该系列针对不同干扰路径和频段特性,规定了多样化测试手段。
| 测试方法 | 覆盖频段 | 测试原理 | 测试精度 | 成本投入 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|---|
| TEM Cell法 | 0.01MHz~200MHz | 横向电磁波传输 | 较高 | 中等 | 元器件、线缆辐射 |
| BCI法 | 100kHz~400MHz | 电流注入耦合 | 较高 | 低 | 设备抗扰度 |
| 混响室法 | LUF~18GHz | 多反射环境统计 | 统计平均(较低) | 较高 | 整体设备辐射、抗扰度 |
| 电波暗室法 | 80MHz~18GHz | 直接辐射/接收 | 高(受环境影响) | 高(需电波暗室) | 精确辐射发射测试 |
作为车载电子部件电磁发射控制的核心标准,其2021年第5版(Class 3)对辐射发射提出严苛要求,在30MHz~1GHz频段准峰值限值最低至34dBμV/m,且覆盖150kHz至5925MHz的传导与辐射发射测试范围。这一限值要求显著高于其他类别,倒逼企业通过优化PCB布局、增加电磁屏蔽、选用低噪声元器件等手段,降低GNSS模块的电磁辐射水平。
电磁干扰(EMI)测试的核心目的是控制车载GNSS产品自身的电磁辐射,避免对车辆其他敏感电子设备造成干扰。具体而言,需通过辐射发射测试(30MHz~6GHz)限制设备对外的电磁辐射,通过传导发射测试(150kHz~30MHz)控制其通过电源线或信号线传输的电磁干扰,从而防止干扰车载雷达、通信模块(如5G T-Box,存在通信频段重叠风险)、传感器等系统的正常运行。
该测试的关键难点在于GNSS产品的高频信号特性。例如,GPS的1.575GHz高频信号易通过天线产生辐射发射超标,典型案例中某设备在450MHz频段的辐射强度达48dBμV/m,超出标准限值40dBμV/m;传导发射在特定频段也可能出现超标问题,如某设备在2MHz频段的传导发射值达58dBμV,超出限值50dBμV。针对这些问题,需通过优化设计解决,包括采用屏蔽效能≥65dB的屏蔽罩、优化滤波电路、调整PWM频率及信号线布局等措施,以将辐射和传导干扰水平降至标准范围内。
电磁抗扰度(EMS)测试是保障车载GNSS产品在复杂电磁环境中可靠运行的关键环节,其核心目标在于验证设备在遭受外部电磁干扰时的功能稳定性与定位精度。具体而言,需确保GNSS在高压线、通信基站、车载电机等典型干扰场景下,静态定位误差不超过2米、动态定位误差不超过5米,同时满足国际标准对电磁环境适应性的严苛要求。
测试方法:
抗扰能力不足将直接引发严重失效风险。电磁辐射干扰可能导致定位漂移,例如在隧道多径环境下,若设备对20MHz~2000MHz频段30V/m场强的抗扰能力不足,载波噪声密度比(C/N0)下降超过1dB,将造成定位精度劣化;静电放电可能引发设备无响应或重启,某案例显示触摸屏控制器因ESD防护等级不足(原±8kV)导致功能中断,更换为±15kV防护芯片后方通过测试;射频干扰还可能导致通信模块异常,如WiFi模块在10V/m场强下出现断连,需通过带通滤波器(抑制比>30dB)及天线隔离度优化(提升15dB)解决。
GNSS特有性能测试是保障车载GNSS产品在复杂电磁环境下可靠工作的关键环节。从测试必要性来看,GNSS信号具有天然微弱性(-130dBm@天线口面),地面天线接收的射频功率通常在-125 dBm至-150 dBm之间,极易受电磁干扰导致灵敏度下降,进而影响定位精度与可用性。
测试必要性
相关标准如CSN ETSI EN 301 489-19 v2.2.1明确要求卫星通信系统(含GNSS)需提供可靠的数据传输,覆盖车载等多种配置,而CISPR 25:2021更针对性规定需保护GPS等卫星导航接收机免受同车部件干扰,凸显了专项测试的必要性。
| 测试项目 | 要求 | 单位 |
|---|---|---|
| 捕获灵敏度 | ≤-138 | dBm |
| 跟踪灵敏度 | ≤-150 | dBm |
| 定位精度(水平,开阔) | <2 | m |
| 多径抑制性能 | 误差≤5 | m |
| 冷启动时间 | <90 | s |
作为辐射抗扰度测试的核心环境,通过吸波材料构建无反射电磁空间,确保测试场强偏差≤±3dB,保障辐射抗扰度测试结果的准确性,例如1m法电波暗室可覆盖150kHz~18GHz频率范围的场强均匀性要求。
通过电流探头或注入钳耦合干扰信号,模拟车载线束传导干扰路径,可实现100kHz~400MHz频率范围内0~200mA的电流注入,覆盖零部件线束传导抗扰测试需求。
用于模拟GPS/BDS/GLONASS/Galileo等多星座信号,支持电离层、对流层延迟及用户轨迹仿真,为GNSS接收机灵敏度测试提供可控的信号源。
中小企业可优先配置BCI系统和基础抗扰度设备(例如信号发生器、射频功放、CDN等),此类设备可覆盖80%的零部件传导抗扰测试需求,显著降低初期投入。对于辐射发射测试,由于电波暗室建设成本较高(含屏蔽室、吸波材料、测试天线等),可外包至第三方实验室,利用其CISPR25标准暗室完成测试,平衡测试能力与成本投入。
电波暗室作为主要测试环境,需具备屏蔽外部电磁干扰(如基站信号、高压线辐射)和吸收内部多余信号的能力,其典型结构包含暗室、控制室及功放室,可覆盖150kHz-18GHz频率范围,满足EMI射频辐射干扰和EMS射频辐射抗扰度测量需求。
环境参数:
电源端干扰隔离依赖人工电源网络(LISN),其50Ω/5μH阻抗特性适配12V/24V车载电源系统,可确保传导发射测试仅反映GNSS设备本身的电磁特性而非外部电网干扰。
监测类设备中,电流监测探头在BCI测试中用于实时监测注入电流,场强探头则保障抗扰度测试中场强达标,而电流注入探头校准夹具可确保注入精度。
EMC测试作为车载GNSS产品从设计到量产全流程的关键环节,其核心价值体现在必要性与竞争差异的双重维度。从必要性角度看,EMC测试是产品合规性、技术可靠性与安全底线的"必选项"。首先,它是法规准入的硬性要求,需符合ECE R10、ISO 11452、CISPR 25及GB/T 45086.1-2024等国际与国内标准,直接决定产品能否进入目标市场。
核心价值
EMC测试不仅是保障产品基本质量的手段,更是企业构建技术优势、提升市场话语权的核心竞争力。系统化的EMC测试与整改方案能显著提升产品在复杂电磁环境下的鲁棒性,形成差异化优势。
从竞争差异角度看,优秀的EMC性能已成为车载GNSS产品在同质化市场中脱颖而出的核心卖点。在智能网联汽车快速发展的背景下,EMC性能已成为衡量产品技术实力的重要指标,其优劣直接影响市场竞争力与品牌口碑。
企业应建立动态标准跟踪机制,通过订阅ISO、GB、ECE等国际及国内标准更新通知(如ECE R10第6版修订、Rev.7的6GHz抗扰要求),确保对法规变化的敏感性。针对不同市场需求,需同步适配多区域标准,例如国内市场遵循GB/T 19392-2013、GB/T 45086.1-2024,欧盟市场符合ECE R10,北美市场满足FCC Part 15,实现全球市场准入。
中小企业可内部开展BCI(大电流注入)摸底测试(1~400MHz频段),将辐射发射等复杂测试外包给专业实验室,利用其专项测试能力与整改解决方案,降低测试成本达50%。同时,通过自动化测试技术提升效率,实现自动测试与报告生成,减少人工干预与重复测试。