突破 ADAS 與自動駕駛感測極限：車用雷達抗干擾免疫力與動態目標模擬驗證技

 

邁入二零二六年的全球汽車產業，先進駕駛輔助系統（ADAS）與高度自動駕駛（AD）已成為新世代車輛的標準配備，為了滿足嚴苛的淨零碳排與零事故願景，自動駕駛的感測器架構正經歷一場前所未有的技術升級。儘管高解析度光達（LiDAR）與立體視覺攝影機在物件分類上具備優勢，但「毫米波車用雷達（Automotive Radar）」依然是整個感測器融合（Sensor Fusion）網路中最不可或缺的核心基石。其獨特優勢在於能穿透大雨、濃霧、暴雪與極端逆光環境，提供全天候的絕對距離與相對速度量測數據。

隨著自動駕駛等級的提升，單一車輛所配備的雷達節點數量已從過去的兩到三顆，大幅增加至六到十顆，以實現三百六十度的環景周界感知。然而，當道路上充斥著配備雷達的車輛時，一個被稱為「頻譜擁擠（Spectrum Congestion）」的物理災難便隨之降臨，國際標準組織在 ISO 26262（道路車輛功能安全）的基礎上，進一步頒布了 ISO 21448「預期功能安全（SOTIF）」規範，SOTIF 明確要求，研發團隊必須證明自動駕駛系統在面對「未知的外部環境干擾（如極端電磁干擾）」時，仍能維持安全的運作狀態，絕不能產生非預期的加速、煞停或轉向。

現代車用雷達普遍採用頻率調變連續波（FMCW）技術，運作於 76 GHz至 81 GHz的毫米波頻段，當多輛汽車在十字路口或壅塞的高速公路上交會時，彼此的 FMCW 雷達掃描波極易發生頻譜交疊，這種「雷達間互擾（Radar-to-Radar Interference）」會嚴重破壞中頻（IF）訊號的純淨度，為了在實驗室環境中量化並驗證雷達系統對抗這些惡意干擾的免疫力，測試工程師與演算法開發者在實務上將面臨三大難以跨越的電磁與物理難題。

高密度交織干擾下的「雜訊底層升高」與「虛影目標」濾除困境

在 FMCW 雷達的運作原理中，發射器會持續發射頻率隨時間線性增加的微波訊號（即 Chirp 訊號），並透過混合接收到的回波與當下發射的本振訊號，產生一個低頻的「差頻訊號（Beat Frequency）」。這個差頻訊號的頻率大小，直接對應了目標的物理距離。

當一輛對向來車的雷達（攻擊者）所發射的 Chirp 訊號，恰好掃過己方雷達（受害者）的接收頻寬視窗時，會產生兩種毀滅性的干擾效應。第一種是「寬頻雜訊干擾」：攻擊者的掃描斜率與己方不同，導致在極短的微秒時間內，差頻訊號瞬間產生巨大的寬頻脈衝，這會導致接收機的背景雜訊底層（Noise Floor）被整體抬高數十分貝，在此狀態下，反射截面積（RCS）微小的目標，例如前方的行人、單車騎士或掉落的輪胎，其微弱的真實回波將被徹底淹沒在雜訊海中，導致雷達發生致命的「漏偵（Missed Detection）」。

第二種更為棘手的干擾是「同調干擾（Coherent Interference）」。當攻擊者碰巧採用了與己方極為接近的頻率起始點與掃描斜率時，干擾訊號在經過混頻器後，會產生一個穩定且強烈的單一頻率峰值，對於雷達的快速傅立葉轉換（FFT）處理單元而言，這個峰值與真實物體的反射訊號完全無法區分，系統便會憑空捏造出一個不存在的「虛影目標（Ghost Target）」，如果防撞輔助系統（AEB）未能透過演算法將其濾除，便會觸發幽靈煞車（Phantom Braking），引發嚴重的後方追撞事故，在實驗室中重現這種極端隨機且具備高度時序相依性的同調與非同調干擾，對測試儀器的任意波形生成能力提出了極限考驗。

多目標微都卜勒特徵的動態範圍與空間解析度極限

在真實的駕駛場景中，雷達面對的從來不是單一的靜態金屬板，而是由數十個動態目標交織而成的複雜散射環境，例如一輛正在轉彎的聯結車，其車頭、車身與轉動的車輪，各自擁有不同的相對速度，會在雷達接收端產生微細的頻率偏移分佈，即所謂的「微都卜勒特徵」，高階雷達演算法正是依賴這些特徵來分辨前方物體是一輛汽車、還是一個正在步行的人類。

要驗證這種高階目標分類演算法，測試系統必須能夠同時生成多個具備獨立距離、獨立速度與獨立雷達截面積（RCS）的虛擬回波，然而，實務上遭遇的難題在於「動態範圍（Dynamic Range）」的限制。真實環境中，距離雷達五公尺的一輛大型貨車，其反射能量可能高達零分貝平方公尺；而距離五十公尺外的一位行人，其反射能量可能低至負二十分貝平方公尺；兩者回波強度的差異高達數千倍甚至萬倍以上。

傳統的雷達測試設備，往往受限於內部類比數位轉換器（ADC）與射頻前端的線性度不足，當系統試圖同時產生極強的近距離目標與極弱的遠距離目標時，強大的訊號會將儀器逼入非線性區，產生嚴重的互調失真（Intermodulation Distortion）與諧波雜訊，這些雜訊會直接覆蓋掉微弱的行人目標模擬訊號；這導致工程師根本無法確認，雷達在面對強烈背景反射時，是否真的具備探測微小目標的能力，使得 SOTIF 的邊緣情境（Edge Cases）驗證成為空談。

硬體迴路 (HIL) 整合中的空中傳輸 (OTA) 場地受限與相位校準斷層

現代車用雷達多採用 MIMO（多輸入多輸出）陣列天線設計，利用多個發射與接收通道的相位差來計算目標的「到達角（AoA）」，進而建構出物體的二維甚至三維點雲（Point Cloud）。為了精確測試其測角能力，必須採用「空中傳輸（Over-The-Air, OTA）」的測試架構。

根據電磁學的遠場（Far-Field）理論，為了確保照射到雷達天線陣面上的電磁波波前是平坦的平面波，測試天線與車用雷達之間的物理距離，必須大於雷達天線最大孔徑平方的兩倍除以波長，對於運作在 79 GHz茲且孔徑為十公分的雷達而言，其遠場距離通常需要數公尺以上。

在實務的產線端或研發實驗室中，要為每一個硬體迴路（HIL）測試站點騰出數公尺長、且佈滿昂貴微波吸波材料的無反射暗室空間，在成本與場地配置上是完全不切實際的。如果工程師被迫縮短測試距離，雷達將處於測試天線的近場區（Near-Field），此時接收到的電磁波前呈現球面彎曲，這會導致雷達內部精密的相位比較演算法發生嚴重的角度計算偏差。此外，在極短的距離內精確對齊收發天線的相位中心，並在注入干擾訊號的同時維持毫米波段的皮秒級時序同步，這在缺乏高階微波整合能力的測試環境中，是幾乎無法克服的物理障礙。

面對自動駕駛感測器融合發展下，車用雷達在擁擠頻譜中的抗干擾免疫力驗證與高動態多目標模擬挑戰，我們提供專為高階自動駕駛感測器開發打造的測試解決方案，透過引進全球射頻量測標竿企業的旗艦產品，協助客戶大幅縮短 ADAS 研發週期，提升雷達感測器在最嚴苛環境下的絕對穩健性。

突破空間與動態極限的核心： R&S®AREG800A 車用雷達回波產生器

針對難題二的多目標微都卜勒模擬與難題三的 OTA 空間受限問題，我們推薦導入 R&S®AREG800A 車用雷達回波產生器，這是一套專門為次世代 MIMO 汽車雷達量身打造的旗艦級空中介面模擬樞紐。

R&S AREG800A 如何革新汽車雷達測試，支援 4GHz 頻寬、專利短距模擬與 QAT100 電子角度產生，從研發 HiL、整車 ViL 到產線 EoL，提供最全面的動態目標模擬解決方案，加速自動駕駛實現。

R&S®AREG800A 具備極其強大的射頻處理體質，它能提供無可匹敵的瞬時頻寬與動態範圍，可同時且獨立地產生多個動態目標，每個虛擬目標的距離、雷達截面積（RCS）與相對速度（都卜勒頻移）都能進行毫秒級的實時無縫改變。最關鍵的是，它能搭配緊湊型前端模組，巧妙地在極短的物理距離內，為待測雷達創造出完美的「虛擬遠場條件」，徹底解決了實驗室微波暗室場地受限的痛點，協助工程師精準評估高階雷達的到達角（AoA）與點雲成像效能。

R&S AREG800A 汽車雷達回波產生器：具備直觀觸控介面，是現代雷達測試系統的強大核心，支援從 24 GHz 到 81 GHz 的全頻段測試。

精準注入極端干擾的干擾引擎：R&S®SMW200A 向量訊號產生器

為了克服難題一中極端頻譜擁擠與虛影目標的濾除驗證，我們提供將 R&S®AREG800A 與 R&S®SMW200A 向量訊號產生器 無縫協同運作的抗干擾驗證方案。

R&S SMW200A 向量訊號產生器具備高達 2 GHz 的內部調變頻寬、卓越的訊號品質與靈活的 MIMO 衰減模擬能力，是 5G、航太國防和寬頻通訊研發的理想選擇。

R&S®SMW200A 是業界公認具備最高訊號純淨度與最複雜任意波形生成能力的儀器，在這個測試架構中，AREG800A 提供了靈活的中頻（IF）輸入介面，允許將 SMW200A 產生的各式惡意干擾訊號（如連續波、具備特定斜率的 FMCW 干擾、甚至是隨機的跳頻寬頻雜訊）精準疊加在虛擬目標的回波上。

4x8 MIMO 配置：由一台雙路徑 R&S SMW200A 和六個 R&S SGT100A 訊號產生器模組組成，模組提供 RF 路徑 C 到 H，而 R&S SMW200A 執行所有基頻訊號產生和衰減模擬

這些干擾訊號隨後會透過前端模組被完美升頻至 77/79 GHz 射頻網域，並注入雷達的視角範圍內，透過這套強悍的組合，研發人員可以在實驗室內，自由調控干擾訊號對目標訊號的功率比（J/S Ratio），嚴格審視雷達基頻演算法在雜訊底層飆升時，是否依然能成功抑制虛影目標並維持對真實行人的偵測能力，確保產品符合最新的抗干擾免疫力規範。

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