Rohde & Schwarz szakszeminárium

Mérésautomatizálás és közlekedési elektro­nika – két távol eső szakterület, amelyet ezúttal az hozott össze egyetlen rendezvény „kínálati listáján”, hogy a Rohde & Schwarz mindkét területen jelentős hagyomá­nyokat mondhat magáénak. Ez a két kiemelt téma­kör töltötte ki a cég magyarországi irodájának szervezésében megvalósult szakszeminárium programját, amelyen közel 30 meghívott vehetett részt előzetes jelentkezés alapján.

A GT4000 mérésautomatizálási technológia

A rendezvény első előadója, Andre Blass, a Rohde & Schwarz (R&S) mérésautomatizálási leányvállalatát, a GEDIS-t mutatta be. A cég, amely két évtizede foglalkozik az elektronikus tesztelési megoldások fejlesztésével, ma már a R&S-cégcsoport tagja, szakterületének piacvezetője, amelynek termékeit a R&S kereskedelmi és szolgáltató hálózata juttatja el a fogyasztóihoz. A termékkínálat a funkcionális és In-Circuit tesztelés, a peremérték-vizsgálaton (boundary scan) alapuló vizsgálatok, a gyártás flash-programozási megoldásai, az optikai és kommunikációs tesztelés és a vizsgálatok automatizálása számára ajánl megoldásokat. Szolgáltatásai közt az alkalmazástechnikai tanács­adás, a kiképzés, a szoftverfejlesztés, a kalibráció, a javítás és a tartalékalkatrész-ellátás is megtalálható.
Az előadás tárgya a GT4000 méréstechnológia, amelynek fő jellemzője a közvetlen kapcsolat a mérendő objektummal – amely az optimális jelminőség egyik lényeges feltétele. Lényeges szempont, hogy a rendszer alkalmazása nem igényel külön költség- és egyéb erőforrás-ráfordításokat és a teszteléssel összefüggő elektromos tervezési feladatokat. A mérőrendszert tartalmazó keretben világos térbeli felosztással kapnak helyet a részegységek: az általánosan használt cPCI-, PXI- és PXIe-modulok, a rendszervezérlés, a mérendő egység befogószerkezete, az elő- és hátoldali I/O, a feladatspecifikus rendszer- és alkalmazásillesztő, valamint teljesítménytáp-kazetták és a PXI-kábelezés. Lényeges rendszertulajdonság, hogy a rendszer a nagyteljesítményű elektronika méréséhez, tápellátásához és mérőterheléséhez szükséges modulokat is képes befogadni. A R&S hagyományainak megfelelően RF-mérésekre és a pneumatikát és vákuumtechnikát is felhasználó megoldások teljes körű tesztelésére is alkalmas.
A fejlett kalibrálórendszer a mérőmodulok „on site” vizsgálatára és hitelesítésére ad lehetőséget, amely megtakarítja a modulok kiemelésének, helyettesítésének, kalibrálólabotatóriumba szállításának költségeit, és egyben jelentősen növeli a rendszer rendelkezésre állását. 

A szemináriumon bemutatott alapkiépítésű készülékváz 20 modulhelyet tartalmaz, amelyekben vezérlő, külső gyártó által előállított PXIe- és PXI-modulok és CAN-illesztők is elhelyezhetők. A modulnak van 2×10 modulhelyes változata is, amelynél a két szegmens egymástól függetlenül működtethető. Ez egyebek közt a mérési feladat párhuzamos szervezésére és ezzel a vizsgálati idő csökkentésére is lehetőséget ad. A rendszer asztali, rack és flexibilisen beállítható, állványos kivitelben is elhelyezhető, ezenkívül könnyen integrálható automata gyártósor gyártásközi és végellenőrző munkaállomásaiba is.
Egy mérőautomata-rendszer napi használatának előkészítésénél kulcsfontosságú a rendszerszoftver. Ennek „alapértelmezett” GEDIS-változata a GTengine-szoftver, amely nagy sebességű mérésvégrehajtás vezérlésére is használható, és a vizsgálati metódusokat leíró könyvtári elemek felhasználásával egyszerű szkriptnyelven programozható. Standard megoldásokat tartalmaz a tesztprogram-változatok kezelésére és a gyártási adminisztrációhoz kapcsolódó „rendelésfeldolgozásra” is. A szoftver „nem utolsósorban” a teljes gyártásautomatizálási szoftverkörnyezetbe is egyszerűen beilleszthető.
Egy másik megközelítést tükröz a Tool Chain programcsomag, amely  a CAD-adatokból, vagy a vizsgálati metódusokból „vezeti le” a tesztek végrehajtását. A mérésvezérlő programok összeállítására a GTbuilder programmodul szolgál, amellyel grafikus programozási környezetben, Drag&Drop-programozással, integrált fordítóprogrammal állíthatók elő a feladatspecifikus mérőszoftverek. A GTrepair-szoftvereszköz a hibás alkatrészt vizuálisan is láthatóvá teszi, és továbbfeldolgozható hibakódrendszert működtet.
A rendszer alkalmazásakor a LabVIEW-tapasztalatokkal rendelkező tesztmérnökök sem érzik „elveszettnek” magukat: a GTML-tesztmetódus-könyvtár akadálytalanul használható LabVIEW-környezetben is.
A R&S-gyártmányú mérőmodulok felépítése rendkívül világos, áttekinthető koncepciót követ: az előlap szomszédságában találhatók a méréspontváltó, kapcsoló és jelkondicionáló részáramkörök, amelyek analóg BUS-interfésszel kapcsolódnak a jelkonvertáló és -feldolgozó egységekhez. Ezek PXI-, CAN- vagy PCI-interfésszel csatlakoznak a rendszerhez. A kártya hátoldali vége a szigetelt, „lebegő” tápellátás, a külső jelforrások és terhelések csatlakoztatására van fenntartva.
Az R&S-gyártású mérőegységek között multimétert, in-circuit tesztert, táp- és terhelő- funkciógenerátort, mátrixkapcsolót, analóg/digitális I/O- és nagyteljesítményű kapcsolómodulokat találunk.
A GEDIS szolgáltatáspalettáján a kulcsrakész megoldásszolgál­tatáson kívül az alkalmazástechnikai tanácsadás, a rendszerintegráció és a kiképzés is megtalálható.

A R&S és a közlekedés

A R&S legrégibb hagyományai is szorosan kapcsolódnak a közlekedéshez, hiszen például  a cég eredeti „vadászterületének” számító RF-technológia nagy megbízhatóságú és hatékony eszközei nélkül a légiközlekedés biztonságáról nem is lehet gondoskodni. Nagy Balázs, a R&S magyarországi irodájának munkatársa azonban ezúttal nem ezt az „alapértelmezett” vonalat követte, hanem a közúti közlekedési  alkalmazásokat foglalta össze előadásában. Három fő területre koncentrált: a gépjárművekben használható radartechnológiákra, a járművek egymás közötti automatikus kommunikációjának lehetséges alkalmazásaira és a közlekedés rendkívüli eseményeinek gyors és hatékony kezelésére létrehozott  eCall-rendszer megoldásaira.
A közúti közlekedés egyik hosszú távú trendje azt a szándékot tükrözi, hogy a járművek vezetésében egyre nagyobb szerep háruljon az emberi hibáktól és korlátozott teljesítőképességtől mentes, automatizált megoldásokra. A jelenleg folyó kutatások előrejelzései szerint 2016-ra megvalósul a „részben automatizált” vezetés, amelyben a vezetési munka rutinfeladatai automatikusan működnek, de a vezetőnek folyamatosan figyelemmel kell kísérnie a jármű körüli „történéseket”, és készen kell állnia, hogy az automatika által nem megoldható probléma felmerülésekor azonnal átvegye a jármű hagyományos irányítását (ez a fokozat például városi dugóban, legfeljebb 30 km/h-val haladó „araszoláshoz” – Stop and Go – lehet elegendő). 2020-ra várják a „magas fokon automatizált” vezetési megoldások megjelenését, amelyben a rendszer és a közlekedési szituáció folyamatos figyelése már nem szükséges: a vezető kap egy bizonyos „felkészülési időt”, mielőtt manuálisan be kell avatkoznia. Ezzel a módszerrel olyan országúti „araszolás” is elképzelhető, amelyben viszonylag gyorsabb haladású szakaszok is keverednek. A becslések 2025 utánra teszik a „teljesen automatizált” vezetési szint megvalósulását, amelyben a vezetőnek már nem kell felügyelnie a rendszer működését, és arra sem kell készen állnia, hogy átvegye a jármű irányítását. Ezzel már akár a 130 km/h-s autópálya-vezetés is megbízhatóan megvalósítható. Az „egyre automatizáltabb” vezetési szintek működéséhez a jármű környezetét és a környezeti elemeinek mozgását felderítő radarral szemben is egyre fokozódó követelmények fogalmazódnak meg. Jelenleg ezek a radarrendszerek a vezető által be nem látható „vakfoltok” felderítésére, a sávváltás támogatására, az ütközésveszéllyel járó helyzetekre (például ráfutásos baleseti szituációk vagy gyalogoselütés) való figyelmeztetésre alkalmasak. A távolságot a visszavert jel terjedési idejét, a relatív radiális sebességet pedig a Doppler-frekvenciaeltolódást mérve határozzák meg. Ezek a viszonylag egyszerű elvi alapok azonban rögtön összetettekké válnak, amint  – a valós közlekedési szituációknak megfelelően – a radar több céltárgyról is kaphat visszavert jelet. Összetettebb radarjel (Chirp Seguence – CS) segítségével azonban ez a feladat is megoldható. Az egyidejű távolság- és sebességmérésre alkalmas másik módszer a frekvencialéptetéses radarjel (Multiple Frequency Shift Keying – MFSK) használata. A Rohde & Schwarz válasza a többféle radarrendszer vizsgálati igényeire az R&S FSW-K60 tranziens analizátor. A műszer a nevében foglalt alapfunkciót a visszavert adatterületen kijelölt felhasználói területekkel könnyíti meg. A visszavert jelet számos szempont szerint képes elemezni: spektro­gramot, valamint AM/FM/PM-demodulációt is elvégezni. Az FSW-K60C-változat ezenkívül a CS-típusú radarjelek, az FSW-K60H pedig a frekvenciaugratásos radarok specifikus mérési feladatait is el tudja végezni.

A következő előadásrész egy fejlesztés alatt álló közlekedésbiztonsági megoldás részleteibe engedett betekintést: a car2car (vagy Car2x) rendszerről van szó, amely az egymáshoz közeli, minden bizonnyal ugyanazon közlekedési „makroszituációban” tartózkodó járművek fedélzeti számítógépei között valósul meg adatcsere emberi felügyelet nélküli – vezetékmentes adatátvitellel. Ennek elsődleges célja a hirtelen felmerülő veszélyhelyzetek időben való felismerése, vagy a dugóveszélyes helyek elkerülésére tett javaslat. A járművek automatikus kommunikációja valósítja meg a balesetek súlyos következményeinek enyhítésére szolgáló eCall-rendszert is.
A járművek automatikus kommunikációja pontos időterv szerint lép működésbe Európában:

• 2013: car2x-kísérleteket végeztek az EU hét városában,

• 2015: a car2car tervezett bevezetése Európában, az eCall bevezetése az EU-ban és Oroszországban,

• 2016: nemzetközi car2x-folyosó megvalósításának első üteme a Rotterdam-Frankfurt-Bécs „főirányban”,

• 2018: car2x biztonsági tesztek Németországban országszerte.

A Rohde & Schwarz a fenti funkciókat megvalósító 6 GHz-es rádiókommunikációs berendezések adóoldali tesztelésére az R&S^® FSW-spektrumanalizátort, a vevőoldal vizsgálatára az R&S^® SMW-jelgenerátort ajánlja.
Az előadás részletesebben is foglalkozott az eCall-rendszer tervezett szolgáltatásaival. Európa-szerte (ezúttal Európát földrajzi értelemben értve, beleértve Oroszország európai területeit is) 2015 októ­berében tervezik bevezetni, mely kötelező biztonságtechnikai tartozék lesz. Működése abban áll, hogy baleset esetén felhívja az Európában egységes 112-es vészhívó számot, a műholdas helymeghatározó modul által szolgáltatott adatok alapján megadja a jármű helyzetét, azonosító adatait, majd hangkapcsolatot létesít  a helyileg érintett katasztrófavédelmi ügyelet és a járművezető között. Fontos megjegyezni, hogy az eCall nem baleset-megelőzési rendszer, ám a balesetek sérültjei így hamarabb kaphatnak szakszerű ellátást, és ezzel a rendszer komoly hozzájárulás lehet a személyi sérülések súlyos következményeinek csökkentéséhez. Az orosz területeken nem „szó szerint” valósul meg az eCall, hanem azzal analóg, saját fejlesztésű rendszer, az ERA-GLONASS lép működésbe. A két rendszer azonban a fő funkcionális vonásaiban tudatosan harmonizált, kompatibilis.

Szerző: Tóth Ferenc

Még több Rohde & Schwarz

Címkék: mérésautomatizálás | járműelektronika