利用改进MUSIC算法快速定位电动汽车电磁辐射源的实现与验证

Due to the energy saving and air pollution problems,electric vehicle is on its way of great increase in number.However, electromagnetic radiation problem emerges in 9KHz-30MHz for its high power, strong current and high-speed switching operation. According to nowday standards, long measurement time should be spent to find the direction of max radiation source. Classic MUSIC algorithm is applied in this project to find the max radiation direction in near field and determine its postion.Combined compensation of phase and amplitude is used to extend MUSIC algorithm to near field range. In addtion, steering vectors are constructed utilizing characteristics of radiation source of electric vehicle.Experiment platform is set up to verify the modified MUSIC algorithm. Block models of major radiation sources with different numerical methods are applied to speed up the simulation. This project provides an efficient way to save measurement time and diagnose radiation problem.

电动汽车由于节能环保的特点得到大力发展。但它功率高，电流大，开关速度快，在9KHz-30MHz频段产生较强的辐射骚扰。目前标准要求，测试时通过扫描确定最大辐射方向后，再在该方向上测试具体辐射值，这需要耗费较长的测试时间（特别是在测试瞬态辐射时，所需时间非常长）。本项目拟引入在通信领域确定来波方向的经典MUSIC算法，将其进行改进和拓展，利用幅度和相位联合补偿，使其应用在近场区域；结合电动汽车辐射源的辐射特性构造导向矢量，使其应用在确定电动汽车最大辐射方向上；并设计实验平台进行验证。同时建立电动汽车主要辐射源和结构的分块模型，结合多种数值计算方法进行仿真计算，进一步验证算法的正确性。本项目为节省测试（特别是瞬时大功率辐射的测试）时间和干扰诊断分析提供了有效手段。

节能和环保的双重需求使电动汽车在全球范围内迅速发展。但由于电动汽车功率高，电流大，开关速度快，会在9KHz-30MHz频段产生较强的辐射骚扰。GB/T 18387标准要求需要对电动汽车电磁辐射进行测试。然而在目前的电动汽车电磁辐射测试中，需要对车辆的每一个侧面进行全方位扫描，以获取最大辐射方向和最大辐射电平值，然后在最大辐射方向测量最大辐射电平值。如果车身较长时，则需要将车身进行分段后分别测试从而确定最大方向，这很大程度上加长了测试时间。针对测试时间过程的问题，本项目提出了利用和改进MUSIC算法，快速确定电动汽车的最大辐射方向，从而有效节省测试时间。本项目的主要研究内容包括利用幅度和相位联合补偿对MUSIC算法进行改进；并结合电动汽车辐射源的辐射特性构造导向矢量使其用于确定电动汽车最大辐射方向；建立电动汽车主要辐射源和结构的分块仿真模型；搭建测试平台和系统仿真对结果进行验证。项目实际研究中，通过大量测试结果，确定了电动汽车的主要辐射源，并通过场与路的协同仿真实现了分块模型的建立，通过对MUSIC算法的改进以及导向矢量的应用，实现了辐射源的快速定位。采用测试验证了项目采用的改进MUSIC算法能够实现最大辐射方向的快速定位。在车身较短时能够准确定位到最大辐射发射所在侧面，并且测试时间至少节省一半以上；在车身较长需要分段测试时，能够准确定位到最大辐射所在车体分段部分，并且至少节省2/3的测试时间。本项目研究成果为节省电动汽车电磁辐射测试时间和干扰诊断分析提供了有效手段。