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Avalando la calidad de la movilidad del mañana

La crucial importancia de las pruebas en automóviles. En este artículo, Rohde and Schwarz y una importante compañía de vehículos autónomos, analizan los requisitos electrónicos y procesamiento de datos de los coches modernos y evalúa las soluciones de prueba y medición.

ElectronicosOnline.com Magazine / Articulo Contribuido / Rhode & Schwarz

Rohde & Schwarz ha creado recientemente una subdivisión dedicada específicamente a satisfacer las necesidades de las pruebas que aumentan a gran velocidad en la industria automotriz.

   

En este artículo, Rohde and Schwarz y una importante compañía de OEM en el campo de vehículos autónomos, analiza algunos requisitos en materia de electrónica y procesamiento de datos de los vehículos modernos y evalúa las soluciones de prueba y medición para las aplicaciones de seguridad fundamentales en automóviles.

Con los radares, la conectividad inalámbrica, la interconexión dentro del vehículo o la ciberseguridad, el grado de integración de sistemas electrónicos y de datos en los vehículos modernos está creciendo rápidamente.

Este crecimiento plantea al mismo tiempo nuevos desafíos de prueba y medición (T&M) a los fabricantes de automóviles y de equipos originales (OEM) para el sector automovilístico. Estos desafíos abarcan diversas situaciones, desde la verificación de tecnologías de RF y Ethernet hasta las pruebas de semiconductores y de compatibilidad electromagnética.

En algunos casos pueden adaptarse e implementarse procedimientos de prueba creados originariamente para otros sectores, mientras que en otros casos es necesario desarrollar soluciones totalmente nuevas.

 

Los desafíos automotrices abarcan diversas situaciones, desde la verificación de tecnologías de RF y Ethernet hasta las pruebas de semiconductores y de compatibilidad electromagnética.
 

Sistema de llamada de emergencia automática (eCall)

Entre los factores que más contribuyen al aumento de la electrónica en los vehículos figuran las disposiciones gubernamentales. Entre los muchos ejemplos de tecnologías desarrolladas a fin de cumplir estas disposiciones cabe citar la iniciativa eCall de la Comisión Europea. eCall hace posible el establecimiento automático de una llamada a los servicios de emergencia desde un vehículo y transmite los datos más importantes de una serie de sensores en caso de producirse un accidente grave en carretera. Desde el 31 de marzo de 2018, los fabricantes de automóviles están obligados a equipar todos los vehículos nuevos vendidos en la UE con un módulo eCall.

Para garantizar el buen funcionamiento del sistema eCall es necesario contar durante el desarrollo con soluciones capaces de identificar y simular los problemas con los que el sistema podrá encontrarse en situaciones reales. Hoy en día, esto significa que no solo se deben simular con precisión redes de comunicaciones móviles sino también las variantes de GNSS (sistema mundial de navegación por satélite).

Por este motivo, la solución de prueba de Rohde & Schwarz para eCall ha sido desarrollada para simular redes de telefonía 2G y 3G así como tecnologías de GNSS como GPS, Galileo, GLONASS y BeiDou (siendo las dos últimas equivalentes a GPS, GLONASS para Rusia y BeiDou para China, respectivamente). Hasta ahora, la compañía ha suministrado más de 200 simuladores de comunicaciones móviles a OEM y proveedores de nivel 1 de la industria automotriz.

 

A medida que evolucionen las infraestructuras de comunicaciones móviles, se necesitarán soluciones de prueba para los sistemas eCall de la próxima generación que sean compatibles con entornos LTE.
 

Otro factor importante a la hora de elegir la solución de prueba más adecuada es la certificación independiente. CETECOM, por ejemplo, ha evaluado la implementación del punto de respuesta de seguridad pública para eCall (PSAP) en la solución de Rohde & Schwarz para el sistema de llamada de emergencia paneuropeo y ha certificado su conformidad con la norma EN 16454:2015 del CEN.

Más adelante, los OEM deberán crear simulaciones basadas en combinaciones de señales GNSS para mejorar la determinación de la posición, lo que se conoce como navegación cinética satelital o RTK (por sus siglas en inglés: real time kinetics).

Igualmente, a medida que evolucionen las infraestructuras de comunicaciones móviles, se necesitarán soluciones de prueba para los sistemas eCall de la próxima generación que sean compatibles con entornos LTE.

Conducción asistida y conducción autónoma

La conducción asistida forma ya parte de la vida cotidiana, la conducción semiautónoma se ha convertido en realidad, y la conducción totalmente autónoma se aleja cada vez más de la ciencia ficción.

Por consiguiente, es necesario que las soluciones de prueba y simulación para sistemas avanzados de asistencia a la conducción (ADAS) y las tecnologías afines avancen rápidamente. Y esto rige especialmente para el ámbito de los radares. Se necesitan soluciones basadas en radares que sean inmunes a interferencias y estables para que los vehículos puedan procesar entornos urbanos complejos y esquivar tanto peatones como obstáculos usando las tecnologías ADAS.

Teniendo en cuenta que, según las previsiones, en un futuro próximo cada vehículo incorporará unos 30 sensores de radar, los entornos sofisticados de pruebas de RF y de análisis de la calidad de los radares adquieren una importancia crucial para garantizar el buen funcionamiento de los sistemas de radar que juegan un papel fundamental en la seguridad.

Sin embargo, como muchos ingenieros podrán confirmar, las pruebas y simulaciones basadas en RF resultan muy complejas, incluso bajo las condiciones más favorables. Las condiciones tan específicas asociadas a los sistemas de radar usados en automóviles, complican las pruebas aun más, sobre todo cuando las frecuencias aumentan.

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Este último factor adquiere todavía mayor importancia ya que las bandas ultraanchas alrededor de los 24 GHz se irán reemplazando progresivamente hasta el año 2022 por frecuencias en torno a la banda de 77 GHz. Mientras que a 24 GHz se dispondrá todavía de un ancho de banda de 200 MHz, un ancho de banda de barrido de hasta 4 GHz en la banda de 79 GHz permitirá medir sistemas de radar con una resolución de distancia mucho mayor.

Una de las ventajas de disponer de mayor espectro consiste en que los sistemas pueden clasificar objetos con mayor facilidad, mejorando así la identificación de vehículos, peatones u otros obstáculos. Al mismo tiempo, un ancho de banda más alto permite reducir al mínimo las interferencias recíprocas entre los sensores de radar (p. ej. usando agilidad de frecuencias).

Aún así, las altas frecuencias no son el único factor importante. Otros factores importantes son la simulación de objetos en movimiento y el hecho de que, por motivos prácticos y estéticos, los sensores de radar de los automóviles se suelen montar detrás del parachoques, de un emblema o de la chapa de la carrocería. El problema es que estos «radomos» complejos pueden alterar considerablemente el funcionamiento de un sensor y, en el peor de los casos, incluso anularlo.

Rohde & Schwarz, por ejemplo, ha desarrollado una serie de tecnologías de prueba que permite generar entornos de ecos radar multidimensionales para la industria automotriz.
 

Pero afortunadamente están empezando a aparecer soluciones de prueba para superar estos desafíos. Rohde & Schwarz, por ejemplo, ha desarrollado una serie de tecnologías de prueba que permite generar entornos de ecos radar multidimensionales para la industria automotriz, medir la atenuación y la reflectividad causada por materiales en el rango de 77 GHz y 79 GHz.

También puede analizar cómo influyen los radomos y factores como la pintura de los parachoques en la calidad de las señales de radar. Estas soluciones (algunas de las cuales se basan en una versión modificada de la tecnología originalmente desarrollada para escáneres corporales en aeropuertos) permiten a los OEM determinar el rendimiento de los sensores de radar de automóviles en I+D, el aseguramiento de calidad y la producción. Las mediciones, que incluyen pruebas a una resolución de solo 2 mm, se ejecutan en cuestión de segundos.

IVN y V2X

La transferencia de datos dentro de los vehículos, entre vehículos y desde los vehículos al exterior está impulsando avances decisivos tanto en la tecnología de red incorporada al vehículo (IVN) como en la comunicación entre el vehículo y la infraestructura del entorno (V2X). Ambas tienen repercusiones trascendentales en las pruebas de automóviles.

En el caso de la IVN, las aplicaciones de seguridad y de infoentretenimiento de los automóviles exigen una rápida transferencia de grandes volúmenes de datos dentro del vehículo, lo que está favoreciendo la tendencia al uso de Ethernet y desplazando las implementaciones más convencionales de bus MOST (transporte de sistemas orientados a contenido multimedia).

Por eso se ha creado un estándar específico de Ethernet para automóviles (IEEE 100BASE-T1, basado en la capa física OPEN Alliance BroadR-Reach). IEEE 100BASE-T1 utiliza comunicaciones Ethernet de dúplex completo a través de un cable Ethernet de par trenzado sin blindaje.

Un requisito clave que deben cumplir los equipos de prueba y medición de Ethernet en automóviles es comprobar el rendimiento esperado durante los ensayos de conformidad. Este exige medir las interferencias y la atenuación en los cables de par trenzado.

Sin embargo, el análisis tradicional del protocolo de Ethernet puede resultar inadecuado cuando se presentan problemas durante la transmisión de la señal. Por consiguiente, las empresas buscan soluciones más sofisticadas para los ensayos de conformidad de Ethernet en automóviles. Para dar respuesta a esta demanda, Rohde & Schwarz ha desarrollado un paquete de funciones de disparo y decodificación para osciloscopios específico para automóviles.

Estas funciones permiten disparar en el contenido del protocolo de Ethernet transferido, decodificar el contenido y seguidamente correlacionar las informaciones temporales correspondientes con las señales de bus eléctrico. Esto acelera de forma notable la depuración.

Para redes «vehículo a vehículo» y «vehículo a infraestructura» se plantean actualmente dos tecnologías: la comunicación dedicada de corto alcance según el estándar IEEE 802.11p (DSRC) y la comunicación celular del vehículo con todo de 3GPP (C-V2X). La primera ampliará el estándar de WiFi IEEE-802.11, mientras que C-V2X toma como base LTE 4G para planificar su desarrollo hacia C-V2X 5G. En Europa y los EE. UU., los fabricantes de automóviles están estudiando ambas tecnologías, mientras que los fabricantes chinos ya se han decidido por C-V2X.

Independientemente del estándar elegido, un requisito fundamental para que el despliegue de las comunicaciones V2X prospere son pruebas que certifiquen un desempeño de RF sólido. En el caso de C-V2X, por ejemplo, la capacidad de analizar comunicaciones 4G y 5G será esencial. Sin embargo, debe considerarse también que los principales fabricantes de semiconductores aspiran a incluir soluciones V2X en chips, y por lo tanto, también las pruebas a nivel de chip serán importantes.

Rohde & Schwarz ofrece una extensa gama de soluciones de prueba para las comunicaciones móviles y está asociado con muchos de los principales fabricantes de semiconductores. Goza de una excelente posición para suministrar las soluciones de prueba y medición necesarias para garantizar comunicaciones seguras entre los vehículos y la infraestructura exterior.

Ello incluye también entornos que admiten implementaciones de software over the air (SOTA), en las que los fabricantes de automóviles pueden modificar y mejorar automáticamente operaciones del vehículo con actualizaciones de software remotas.

Rohde & Schwarz y el mercado automovilístico

Con la creciente incorporación de las comunicaciones por cable e inalámbricas en los vehículos modernos, los OEM y fabricantes de automóviles buscan hardware y software de prueba avanzados, así como entornos que les permitan ejecutar una variedad cada vez mayor de pruebas de seguridad, conformidad y rendimiento. Gracias a su larga experiencia en el desarrollo de equipos de prueba y medición para estas tecnologías, sobre todo para las comunicaciones de RF, la telefonía celular y Ethernet, Rohde & Schwarz satisface estas exigencias con excelencia. Ofrece además hardware, software y competencia tecnológica para otras áreas, como compatibilidad electromagnética (EMC) y ciberseguridad, que adquieren cada vez más importancia en el sector del automóvil. Todo esto, junto con la alta calidad que avala como fabricante alemán y a la reciente creación de una subdivisión dedicada específicamente al segmento del automóvil, es la garantía de que Rohde & Schwarz seguirá brindando y ampliando las soluciones optimizadas que demanda este sector, cuya evolución es imparable.

REF: RAS003/A

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