Способ испытаний функции "свободные руки" мультимедийной системы автотранспортного средства на защищенность от электромагнитных помех
METHOD FOR TESTING HANDS-FREE FUNCTION OF VEHICLE MULTIMEDIA SYSTEM FOR PROTECTION AGAINST ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE

Способ оценки помехозащищенности мультимедийной системы автотранспортного средства с функцией «свободные руки» к воздействию электромагнитного поля
Изобретение относится к электрическим испытаниям автотранспортных средств (АТС) на соответствие параметрам электромагнитной совместимости (ЭМС), в частности к воздействию поля высокочастотных электромагнитных помех (ЭМП), и может быть использовано для оценки помехозащищенности объектов, реализующих функцию «Hands-free» (англ. - «свободные руки»).
Из ГОСТ Р 51318.25-2012 известен способ испытаний АТС, имеющих в своем составе мультимедийные системы с антенно-фидерными устройствами, в котором испытуемое АТС располагают в камере, защищенной от внешних факторов, преимущественно в безэховой камере, отключают антенно-фидерные устройства от мультимедийных систем АТС и подключают их к измерительному приемнику, а затем включают в штатном режиме все электрооборудование и производят измерения уровней электромагнитных помех, наведенных работающим электрооборудованием АТС на антенно-фидерные устройства указанного АТС.
По результатам испытаний производят сравнение измеренных в процессе испытаний уровней ЭМП, наведенных на выходе антенно-фидерных устройств, с регламентированными значениями в заданном частотном диапазоне.
Здесь под производными термина «регламент» заявитель понимает любые контекстуальные параметры, значения которых установлены международными и/или национальными стандартами, а также техническими условиями на объект испытаний или техническим заданием на испытания.
Недостатком данного способа является то, что в процессе испытаний оценивается только уровень помех, наведенных на антенно-фидерное устройство мультимедийной системы АТС, и не проверяется помехоустойчивость мультимедийной системы, реализующей функцию «Свободные руки».
Из ГОСТ 29157-91, известна установка, содержащая металлическое заземленное основание, на котором располагается тестируемая система (изделие) с идущими от него жгутами проводов, которые подключаются к источнику питания и электрическим нагрузкам, при этом жгуты проводов проходят через емкостное устройство, вход которого подключается к генератору помех, а выход к электрической нагрузке.
Из упомянутого источника известен реализуемый выше описанной установкой способ испытаний систем АТС, в том числе обеспечивающих исполнение функции «Свободные руки», на защищенность от электромагнитных помех (на устойчивость к электромагнитным помехам), заключающийся в наведении, посредством емкостного устройства, электромагнитных помех в упомянутых жгутах проводов.
Недостатками данного способа является невозможность тестирования системы в целом - в условиях максимально приближенных к реально эксплуатационным, что обусловлено применением воздействия ЭМП только на отдельно взятый участок жгутов проводов тестируемой системы.
За прототип предлагаемого изобретения принят известный из книги Николаев П.А. Электромагнитная совместимость автотранспортных средств [Текст] / Николаев П.А., Кечиев Л.Н. / Под ред. Л.Н. Кечиева. - М.: Грифон, 2015. - 424 с. - (Библиотека ЭМС) способ испытаний мультимедийных систем, в том числе с функцией «Свободные руки», на защищенность от ЭМП, в котором испытуемое АТС, оснащенное мультимедийной системой, располагают в камере, защищенной от внешних факторов, преимущественно в безэховой камере, и подвергают воздействию высокочастотного ЭМП с заданными параметрами, создаваемому внешними полеобразующими системами (антеннами или полосковыми системами).
Процесс оценки работоспособности мультимедийной системы. Реализующей функцию «Свободные руки», в цитируемом способе, осуществляют после воздействия внешнего ЭМП.
Недостатком данного способа являются невозможность оценки работоспособности мультимедийной системы АТС с функцией «Свободные руки» во время непосредственного воздействия высокочастотных ЭМП, а также невозможность определения параметров ЭМП, приводящих к нарушению работоспособности данной мультимедийной системы.
Указанная задача решается в способе испытаний мультимедийной системы АТС с функцией «Свободные руки» на защищенность от ЭМП, в котором испытуемое АТС, оснащенное мультимедийной системой с функцией «Свободные руки», располагают в камере, защищенной от внешних факторов, преимущественно в безэховой камере, и подвергают воздействию высокочастотного, с заданными параметрами, ЭМП, создаваемого внешними полеобразующими системами (антеннами или полосковыми системами).
Указанная задача решается тем, что:
1. Помехозащищенность мультимедийной системы с функцией «Свободные руки» при воздействии ЭМП с заданными параметрами оценивают в конфигурации систем/устройств, соответствующей разговору водителя/пассажира с удаленным пользователем.
2. Перед проведением испытаний по проверке помехозащищенности мультимедийной системы с функцией «Свободные руки» проверяют системы/устройства, участвующие в обмене информацией между водите л ем/пассажиром и удаленным пользователем, исключая проверку функции «Свободные руки», а также имеющиеся в системах/устройствах каналы связи, на достаточность защищенности к воздействующему ЭМП с заданными параметрами. При этом если подтверждждена требуемая защищенность систем/устройств и их каналов связи, то результаты последующих испытаний функции «Свободные руки» считают однозначно интерпретируемыми.
3. Защищенность функции «Свободные руки» оценивают на основании обработки и анализа акустической информации, включающей в себя акустические сообщения водителя/пассажира и удаленного пользователя.
Изобретение поясняется следующими чертежами:
Фиг. 1, где схематично показана общая конфигурация объектов, участвующих в испытании.
Фиг. 2, где схематично показана общая конфигурация объектов для проверки помехоустойчивости канала GSM.
Фиг. 3, где схематично показана общая конфигурация объектов для проверки помехоустойчивости каналов стандартов Bluetooth и Wi-fi, а также канала устройства/системы для передачи акустического сообщения.
Фиг. 4. где схематично показана общая конфигурация объектов для проверки помехоустойчивости генератора звука.
На упомянутых фигурах позициями обозначены:
1 - испытательная камера (безэховая камера);
2 - испытываемое АТС;
3 - экранированная камера для размещения измерительной аппаратуры;
4 - имитатор (радиокоммуникатор) базовой станции GSM;
5 - устройство/система анализа параметров звука;
6 - приемная антенна стандарта GSM имитатора (радиокоммуникатора);
7 - передающая антенна стандарта GSM имитатора (радиокоммуникатора);
8 - мультимедийная система с функцией «Свободные руки»;
9 - микрофон, с участием которого реализуется функция «Свободные руки» (далее микрофон функции);
10 - динамики, с участием которых реализуется функция «Свободные руки» (далее динамики функции);
11 - микрофон устройства/системы анализа параметров звука;
12 - генератор звука;
13 - помехозащищенный мобильный телефон;
14 - излучающая антенна для создания высокочастотных электромагнитных помех.
Изобретение может быть реализовано в испытательной, преимущественно безэховой, камере 1, содержащей в своем составе приемную 6 и передающую 7 антенны стандарта GSM, подключенные к расположенному в экранированном помещении 3 имитатору 4 (радиокоммуникатору) базовой станции стандарта GSM, помехозащищенный генератор звука 12, помехозащищенный мобильный телефон 13, содержащий радиопередатчик стандартов Bluetooth или Wi-fi, микрофон устройства/системы анализа параметров звука 11 от динамика функции «Свободные руки» на устройство/систему анализа параметров звука 5, а также в установленном в испытательную камеру на период испытаний автотранспортном средстве 2, содержащем мультимедийную систему 8 с функцией «Свободные руки» и излучающую антенну для создания высокочастотных электромагнитных помех 14.
Согласно изобретения АТС 2, оснащенное мультимедийной системой 8 с функцией «Свободные руки», устанавливают в испытательную камеру 1 с регламентированным расположением относительно приемной 6, передающей 7 антенн имитатора 4 базовой станции стандарта GSM, помехозащищенного мобильного телефона 13, генератора звука 12, микрофона устройства/системы для передачи акустического сообщения 11 и излучающей антенны для создания высокочастотных электромагнитных помех 14.
После указанного осуществляют предварительную проверку работоспособности устройств/систем к испытаниям, которая заключается в
контроле нормальной работоспособности для совместной работы под воздействием ЭМП:
- имитатора 4 базовой станции стандарта GSM, мобильного телефона 13, генератора звука 12 и микрофона с каналом передачи акустического сообщения 11;
- радиопередатчиков стандартов Bluetooth или Wi-fi, а также микрофона и канала передачи акустического сообщения 11;
- мультимедийной системой 8 (без включения функции «Свободные руки») и микрофона с каналом передачи акустического сообщения 11;
Затем производят предварительную подготовку мультимедийной системы 8 к испытаниям функции «Свободные руки», которая заключается в обеспечении радиосвязи помехозащищенного мобильного телефона 13 с имитатором 4 базовой станции стандарта GSM, обеспечении радиосвязи помехозащищенного мобильного телефона 13 с мультимедийной системой 8, позиционирования генератора 12 звука по отношению к динамику функции «Свободные руки», а также микрофона устройства/системы передачи акустического сообщения 11 по отношению к динамику мультимедийной системы 8 в соответствии с регламентирующей испытания технической документацией. И после этого воздействуют ЭМП с заданными параметрами посредством излучающей антенны 14.
В течение всего времени испытаний осуществляют связь по каналу GSM между помехозащищенным мобильным телефоном с имитатором базовой станции стандарта GSM и по каналу Bluetooth или Wi-fi между помехозащищенным мобильным телефоном и мультимедийной системой при одновременном формировании акустических сигналов генератором 12 звука.
При этом в качестве акустических сигналов, формируемых генератором 12 звука, применяют сигналы, содержащие однозначно идентифицируемую звуковую информацию.
Заявляемое техническое решение основано на имитации приближенной к реальной ситуации, когда происходит обмен речевой информацией между удаленным абонентом и водителем или пассажиром АТС, использующим в процессе обмена мультимедийную систему с функцией «Свободные руки» в условиях воздействия внешних ЭМП.
Имитатор (радиокоммуникатор) 4 базовой станции, в условиях воздействия ЭМП, связывается с помехозащищенным сотовым телефоном 13 по каналу GSM, а сотовый телефон 13 устанавливает связь с мультимедийной системой 8 по каналу Bluetooth или Wi-fi. Активированная в мультимедийной системе 8 функция «Свободные руки» передает с соответствующими преобразованиями сигнал от генератора 12, имитирующего человеческую речь водителя или пассажира АТС, по пути: микрофон 9 функции «Свободные руки» - мультимедийная система 8 -сотовый телефон 13 - радиокоммуникатор 4 - сотовый телефон 13 -мультимедийная система 8 - динамики 10 функции «Свободные руки». Радиокоммуникатор 4, принимая полезный сигнал, несущий звуковое сообщение, транслирует этот сигнал обратно на сотовый телефон 13, имитируя человеческую речь удаленного абонента, а сотовый телефон 13 по каналу Bluetooth или Wi-fi передает данное сообщение на мультимедийную систему 8, которая посредством динамиков 10 функции «Свободные руки» воспроизводит акустический сигнал, который и анализируется на предмет его искажения электромагнитными помехами.
После предварительной проверки на помехозащищенность мультимедийной системы 8, сотового телефона 13, генератора 12 звука, а также радиоканалов Bluetooth или Wi-fi и GSM предлагаемый способ позволяет однозначно оценить помехозащищенность мультимедийной системы с функцией «Свободные руки».
Мультимедийная система АТС с функцией «Свободные руки» считается удовлетворяющем требованиям помехозащищенности, если в процессе воздействия внешнего высокочастотного, с заданными регламентирующей документацией параметрами, электромагнитного поля наведенные на элементы, обеспечивающие в мультимедийной системе реализацию функции «Свободные руки», электромагнитные помехи не оказывают влияния на качество акустической связи между абонентами сотовой связи стандарта GSM.
Испытания проводят следующим образом:
1. Перед началом основного испытания по проверке мультимедийной системы с функцией «Свободные руки» предварительно проводятся три теста, при которых проверяются на помехоустойчивость канал GSM, каналы стандартов Bluetooth и Wi-fi, канал устройства/системы для передачи акустического сообщения и генератор звука в соответствии с общей конфигурацией объектов, представленных на фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4. В соответствии с регламентирующей испытания документацией производится электромагнитное воздействие с заданными параметрами (частотный диапазон, уровень воздействия и вид модуляции) и подтверждается помехоустойчивость указанных каналов для исключения ложной / неправильной интерпретации результатов итоговых испытаний. Критерии помехоустойчивости также устанавливаются технической документацией.
2. После проведения предварительных трех тестов, и при их положительных результатах проводится испытание мультимедийной системы с функцией «Свободные руки», в общей конфигурации объектов, представленных на фиг. 1. Перед воздействием ЭМП устанавливаются связь по каналу GSM помехозащищенного мобильного телефона 13 с имитатором 4 базовой станции стандарта GSM, и связь между мобильным телефоном 13 и мультимедийной системой 8 по каналу Bluetooth или Wi-fi. Генератор 12 звука создает акустический сигнал, принимаемый микрофоном 9 функции «Свободные руки», а динамик 10 мультимедийной системы 8 создает акустический сигнал, качество которого, через микрофон 11, анализируется устройством/системой 5 анализа параметров звука. После настройки всех систем на АТС 2 воздействуют ЭМП с заданными параметрами (частотный диапазон, уровень воздействия и вид модуляции).
3. В процессе испытаний проводится анализ помехоустойчивости мультимедийной системы с функцией «Свободные руки» по критерию качества звука, воспроизводимого динамиком 10 мультимедийной системы 8.
4. По результатам испытаний делают заключение о помехозащищенности мультимедийной системы АТС с функцией «Свободные руки» и в случае несоответствия требованиям применяются меры по повышению ее помехозащищенности. Критерии помехоустойчивости также устанавливаются технической документацией. Гарантированным критерием положительного заключения является отсутствие акустических помех (шума) от наведенного внешнего высокочастотного электромагнитного поля с параметрами, соответствующими требованиям нормативной документации.
Предлагаемый в изобретении способ испытаний мультимедийной системы автотранспортного средства с функцией «Свободные руки» на помехозащищенность к электромагнитным помехам позволяет обеспечить оценку качества работы мультимедийной системы в процессе реализации системой функции «Свободные руки», в частности, аудиоканала связи абонентов сотовой связи стандарта GSM, и в случае ее соответствия заданным требованиям осуществить ее доработку с целью повышения их помехоустойчивости.