整车无线通信性能测试装置及方法

技术领域

本发明涉及无线通信测试技术领域，尤指一种整车无线通信性能测试装置及方法。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

随着自动驾驶汽车和智能网联汽车的出现以及车载信息娱乐设备的日益普及，越来越多的车辆开始大量使用无线技术来实现车对车(V2V)、车对基础设施(V2I)、车对行人(V2P)以及车对网络(V2N)的连接。在这种技术趋势下，现代汽车越来越像一个集成了一系列车载无线通信技术及多种传输系统的无线技术中心，对于可靠通信链路的需求变得十分迫切。因此，如何在车辆投放市场之前确保其无线连接的绝对可靠，是一个至关重要的问题。

无线通信天线及模块在装车之后，其性能受到安装车体及整车实际使用环境的影响。在装车之前进行的单体级天线及模块性能测试结果，不能真实地反应装车之后整车无线通信性能的差异。因此，在整车实际工作环境下对车辆的无线通信性能进行测试，以确保其满足真实使用环境下的各项性能指标要求，是未来整车无线通信性能测试中必不可少的环节。

对于整车无线通信性能的测试，现有方案是在全电波暗室内，将待测车辆停放于转台中心，使用传统的测量天线对待测车辆的辐射特性参数进行球面采样(幅度及相位)。通过近远场变换的方式，得到整车级汽车天线的远场方向图；通过远场直接测量的方式，得到整车级无线通信OTA性能指标。对于整车级别大尺寸待测设备，基于直接远场的测试方案动辄需要上百米的测试距离，这将导致极大的暗室尺寸和路径损耗，并产生巨大的暗室建设成本及严重的系统动态范围问题。对于基于近远场变换的测试方案，其主要缺点在于：

(1)考虑到整车的尺寸及重量，依然需要相对较大的暗室、转台尺寸及转台承载能力。整车的尺寸通常在5米左右，该方法所需的近场测试距离通常为3-4米，暗室外尺寸不低于12m×12m×15m。暗室建设成本高昂；

(2)近场测试对于车辆转台及探头摇臂/滑轨有较高的精度要求；

(3)对于整车级大尺寸待测设备，只能满足俯仰面0-100°角度范围内的采样，无法进行全球面采样。

除此之外，面对整车级大尺寸待测设备，上述方案均存在测试布置极为复杂的问题，需要大量的测试准备及实施时间，时间成本高昂。

另一方面，混响室作为一种典型的电磁特性测量场地，具有空间利用率高、测试重复性及稳定性好，测试速度快，能够以较小的功率激励出较强的电磁场等独特优势。随着无线通信技术的高速发展，已经广泛应用于2/3/4/5G，WIFI，蓝牙等制式的无线通信终端，AP，基站的无线通信性能测量，以及智能家电，汽车及零部件，医疗设备，工业设备、大型电子系统，尤其是军工电子产品等领域的电磁兼容性测量。但是现有的混响室方案，无法满足智能网联汽车整车无线通信性能测量的需求，主要缺点体现在：

(1)混响室通过在测试环境中产生统计均匀、随机极化、各向同性的电磁场多径环境，能够实现TRP/TIS等全球面积分特性指标的快速测量。但是，对于智能网联汽车所关注的水平面附近区域的辐射特性及部分球面积分特性指标，以及EIRP/EIS等方向性测试指标，则无能为力；

(2)对于智能网联汽车类大尺寸测试设备，考虑到整车的尺寸及重量，依然需要相对较大的暗室、转台尺寸及转台承载能力。

综上来看，亟需一种可以克服上述缺陷，能够改进整车无线通信性能测试的技术方案。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种整车无线通信性能测试装置及方法。本发明融合全电波暗室及混响室的优势，在毫米波等效测试频率下对待测车辆等效缩比模型的无线通信性能进行测量，并计算得到真实工作频率下待测车辆的整车无线通信性能。

在本发明实施例的第一方面，提出了一种整车无线通信性能测试装置，包括：复合式混响室、搅模板、电磁调控超构表面、测试转台、单探头毫米波测量天线及混响室测量天线；其中，

所述复合式混响室内设置有所述搅模板、单探头毫米波测量天线及混响室测量天线，在所述复合式混响室内表面及所述搅模板的表面分别安装有所述电磁调控超构表面；

所述电磁调控超构表面用于通过调节工作状态，对入射电磁波进行全吸收或全反射；在全吸收状态下，所述复合式混响室等效于全电波暗室；在全反射状态下，所述复合式混响室等效于传统混响室；

所述测试转台设置在所述复合式混响室内，用于承载并带动待测车辆等效缩比模型旋转，调节所述待测车辆等效缩比模型的姿态；

所述单探头毫米波测量天线用于在全电波暗室状态下，在毫米波等效测试频率下对不同姿态的所述待测车辆等效缩比模型的无线通信性能进行测试，计算得到待测车辆的无线通信性能测试结果；

所述混响室测量天线用于在混响室状态下，在毫米波等效测试频率下对所述待测车辆等效缩比模型的无线通信性能进行测试，计算得到待测车辆的无线通信性能测试结果。

在本发明实施例的第二方面，提出了一种整车无线通信性能测试方法，该方法基于整车无线通信性能测试装置执行；包括：

通过调节电磁调控超构表面的工作状态，使复合式混响室等效于全电波暗室，或使复合式混响室等效于传统混响室；

调节待测车辆等效缩比模型的姿态；

在全电波暗室状态或混响室状态下，在毫米波等效测试频率下对待测车辆等效缩比模型的无线通信性能进行测试，计算得到待测车辆的无线通信性能测试结果。

在本发明实施例的第三方面，提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现整车无线通信性能测试方法。

在本发明实施例的第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现整车无线通信性能测试方法。

在本发明实施例的第五方面，提出了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现整车无线通信性能测试方法。

本发明提出的整车无线通信性能测试装置及方法融合全电波暗室及混响室的优势，在毫米波等效测试频率下对待测车辆等效缩比模型的无线通信性能进行测量，并计算得到真实工作频率下待测车辆的整车无线通信性能，本发明搭建的测试装置成本低，搭建及操作方便，采样效果好，涉及的测试指标覆盖面广，泛用性强，为整车无线通信性能的测试提供了有利的硬件支持及技术支持。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1A是本发明一实施例的在全电波暗室状态的整车无线通信性能测试装置的架构示意图。

图1B是本发明一实施例的在混响室状态的整车无线通信性能测试装置的架构示意图。

图2是本发明一实施例的整车无线通信性能测试方法的流程示意图。

图3是本发明一实施例的计算机设备结构示意图。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本领域技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。

根据本发明的实施方式，提出了一种整车无线通信性能测试装置及方法，涉及无线通信测试技术领域。

下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐释本发明的原理和精神。

图1A是本发明一实施例的在全电波暗室状态的整车无线通信性能测试装置的架构示意图。

图1B是本发明一实施例的在混响室状态的整车无线通信性能测试装置的架构示意图。

如图1A及图1B所示，该装置包括：复合式混响室110、搅模板120、电磁调控超构表面130、测试转台140、单探头毫米波测量天线150及混响室测量天线160；其中，

复合式混响室110内设置有搅模板120、单探头毫米波测量天线150及混响室测量天线160；其中，单探头毫米波测量天线150指向测试转台140上的待测车辆等效缩比模型170，且其轴线延长线通过测试系统坐标系原点；混响室测量天线160设置于复合式混响室110的侧壁。

在复合式混响室110的内表面及搅模板120的表面分别安装有电磁调控超构表面130。

电磁调控超构表面130用于通过调节工作状态，对入射电磁波进行全吸收或全反射；在全吸收状态下，复合式混响室110等效于全电波暗室；在全反射状态下，复合式混响室110等效于传统混响室；

具体的，通过调节电磁调控超构表面状态能够分别实现对入射电磁波的全吸收或全反射。

对于入射的电磁波，全吸收状态能够提供足够的反射衰减，等效于全电波暗室；

全反射状态吸收损耗极小，能够在测试区域内创造出一个低吸收的各向同性的多径环境，等效于传统混响室。

测试转台140设置在复合式混响室110内，用于承载并带动待测车辆等效缩比模型170旋转，调节待测车辆等效缩比模型170的姿态。

单探头毫米波测量天线150用于在全电波暗室状态下，在毫米波等效测试频率下对不同姿态的所述待测车辆等效缩比模型170的无线通信性能进行测试，计算得到待测车辆的无线通信性能测试结果；

混响室测量天线160用于在混响室状态下，在毫米波等效测试频率下对所述待测车辆等效缩比模型170的无线通信性能进行测试，计算得到待测车辆的无线通信性能测试结果。

在一实施例中，所述待测车辆等效缩比模型由待测车辆及车载天线的尺寸等比例5缩小得到。在测试时，待测车辆等效缩比模型安装于测试转台上，通过在毫米波等效测试频率下对所述待测车辆等效缩比模型的无线通信性能进行测量，并计算得到真实工作频率下待测车辆的整车无线通信性能。

在一实施例中，所述毫米波等效测试频率与待测车辆等效缩比模型的尺寸相对应，利用以下关系式得到：

其中，f

实际应用场景中，以长度5m的待测车辆为例，车载无线通信模块工作于1GHz频段。

当毫米波等效测试频率设置为25GHz时，整车的等效缩比模型尺寸将缩减至0.2m。

在25GHz毫米波等效测试频率下对长度0.2m的待测车辆等效缩比模型进行测试，并计算得到真实待测车辆(长度5m)的无线通信性能指标(1GHz)。通过上述方式，可以大大降低对于测试暗室场地尺寸及建设成本的要求。

在一实施例中，所述毫米波等效测试频率不低于20GHz，不高于60GHz。选择上述范围的测试频率，主要是考虑到暗室尺寸及装置实现。

在一实施例中，以测试转台的中心点为测试装置坐标原点，以与地面平行的平面为XY平面，以垂直于所述XY平面且朝向地面上方的轴为Z轴正向，建立测试装置坐标系。对此，所述测试转台用于根据复合式混响室的状态，在组合轴及分布轴两种状态之间切换。

通过测试转台状态的自由切换，可以满足不同测试状态下所述待测车辆等效缩比模型的转动需求。

在全电波暗室状态下，测试转台切换为组合轴转台，使所述待测车辆等效缩比模型进行三维旋转；

在混响室状态下，测试转台切换为分布轴转台，使所述待测车辆等效缩比模型在水平面进行二维旋转。

如图1A所示，全电波暗室状态下为低介电常数组合轴转台，能够实现所述待测车辆等效缩比模型的三维旋转(theta：0-180°，phi：0-360°)；

如图1B所示，混响室状态下为低介电常数分布轴转台，能够实现所述待测车辆等效缩比模型的水平面二维旋转(phi：0-360°)。

例如，测试转台可以采用多轴转台，轴的数量可以为至少3个，至少能够实现方位、俯仰面的转动，高度的升降，以及水平面安装位置的精确调节。

在一实施例中，所述电磁调控超构表面的调节方式至少包括：电压控制调节、光控感应调节及电阻控制调节。

光控感应调节是通过改变混响室不同区域的光强，来调节电磁调控超构表面的工作状态。

在一实施例中，在全电波暗室状态下，使用所述单探头毫米波测量天线及所述组合轴转台，在毫米波等效测试频率下对所述待测车辆等效缩比模型的无线通信性能进行测试；

其中，测试方式至少包括：

以单探头直接远场测试的方式，进行无源天线方向图测试及有源辐射功率及接收灵敏度特性测试；以单探头球面近场的方式，进行无源方向图特性的测试。

在一实施例中，在混响室状态下，使用所述混响室测量天线及所述分布轴转台，利用混响室法在毫米波等效测试频率下对所述待测车辆等效缩比模型的无线通信性能进行测试；

其中，测试方式至少包括：

无源天线效率测试，传导参数测试(S11、回波损耗)，TRP(总辐射功率)/TIS(总全向灵敏度)等全球面积分类特性指标测试。

在一实施例中，所述全吸收状态至少包括：第一吸收状态及第二吸收状态；

对于安装于搅模板表面的电磁调控超构表面，面向单探头毫米波测量天线的一面，在全吸收状态时为第一吸收状态；背向单探头毫米波测量天线的一面，在全吸收状态时为第二吸收状态。

如图1A及图1B所示，位于复合式混响室的右侧的搅模板，该搅模板的左侧为面向单探头毫米波测量天线的一面，右侧为背向单探头毫米波测量天线的一面，这两面在测试过程中分别采用不同的吸收状态。

在一实施例中，在所述第一吸收状态下，对于±20°的入射角，对电磁波的吸收衰减大于35dB；

在所述第二吸收状态下，对于±45°的入射角，对电磁波的吸收衰减大于20dB；

通过改变控制信号调节第一吸收状态及第二吸收状态，这样可以实现不同的吸收状态的切换，从而无需重新安装复合式混响室内表面及搅模板表面的电磁调控超构表面。

本发明通过复合式混响室实现整车无线通信性能测试，该复合式混响室融合了全电波暗室及混响室的特点。

具体来看，本发明通过调节安装于混响室内表面及搅模板表面的电磁调控超构表面状态，能够分别实现对入射电磁波的全吸收及全反射。全吸收状态对于入射的电磁波能够提供足够的反射衰减，等效于全电波暗室；全反射状态对于入射电磁波吸收损耗极小，能够在测试区域内创造出一个低吸收各向同性的多径环境，等效于传统混响室。在毫米波等效测试频率下对所述待测车辆等效缩比模型的无线通信性能进行测试，并计算得到真实工作频率下待测车辆的整车无线通信性能。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了整车无线通信性能测试装置的若干模块，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多模块的特征和功能可以在一个模块中具体化。反之，上文描述的一个模块的特征和功能可以进一步划分为由多个模块来具体化。

在介绍了本发明示例性实施方式的装置之后，接下来，参考图2对本发明示例性实施方式的整车无线通信性能测试方法进行介绍。

整车无线通信性能测试方法的实施可以参见上述方法的实施，重复之处不再赘述。基于同一发明构思，本发明还提出了一种整车无线通信性能测试方法，如图2所示，该方法包括：

S1，通过调节电磁调控超构表面的工作状态，使复合式混响室等效于全电波暗室，或使复合式混响室等效于传统混响室；

S2，调节待测车辆等效缩比模型的姿态；

S3，在全电波暗室状态或混响室状态下，在毫米波等效测试频率下对待测车辆等效缩比模型的无线通信性能进行测试，计算得到待测车辆的无线通信性能测试结果。

需要说明的是，尽管在上述实施例及附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

基于前述发明构思，如图3所示，本发明还提出了一种计算机设备300，包括存储器310、处理器320及存储在存储器310上并可在处理器320上运行的计算机程序330，所述处理器320执行所述计算机程序330时实现前述整车无线通信性能测试方法。

基于前述发明构思，本发明提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述整车无线通信性能测试方法。

基于前述发明构思，本发明提出了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现整车无线通信性能测试方法。

本发明提出的整车无线通信性能测试装置及方法融合全电波暗室及混响室的优势，在毫米波等效测试频率下对待测车辆等效缩比模型的无线通信性能进行测量，并计算得到真实工作频率下待测车辆的整车无线通信性能，本发明搭建的测试装置成本低，搭建及操作方便，采样效果好，涉及的测试指标覆盖面广，泛用性强，为整车无线通信性能的测试提供了有利的硬件支持及技术支持。

本申请技术方案中对数据的获取、存储、使用、处理等均符合国家法律法规的相关规定。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。