本文分享的是一個(gè)案例，借助NI開放式、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型、軟件互連的生態(tài)系統(tǒng)以及PXI功能，采埃孚能夠開發(fā)可擴(kuò)展的ADAS HIL系統(tǒng)，在滿足未來(lái)需求的同時(shí)與測(cè)試項(xiàng)目的步伐保持一致。 目前，采埃孚的ADAS HIL測(cè)試系統(tǒng)原型已復(fù)制至HIL集群的多個(gè)系統(tǒng)中，在多個(gè)軟件測(cè)試周期中構(gòu)建了全自動(dòng)化驗(yàn)證系統(tǒng)。

ZF Mobility Solutions(ZMS)是采埃孚集團(tuán)旗下的全資子公司，總部位于德國(guó)的因戈?duì)柺┧亍MS測(cè)試系統(tǒng)開發(fā)部的愿景是開發(fā)出富有創(chuàng)新性的高質(zhì)量測(cè)試系統(tǒng)，以滿足復(fù)雜的ADAS和AD驗(yàn)證與確認(rèn)的特定需求。該任務(wù)是為采埃孚公司構(gòu)建基于HIL的測(cè)試系統(tǒng)原型，其中包括可用于串行開發(fā)項(xiàng)目的硬件、軟件和流程。

ADAS驗(yàn)證挑戰(zhàn)

ADAS需要在開發(fā)的各個(gè)階段進(jìn)行大量驗(yàn)證。必須在真實(shí)場(chǎng)景中針對(duì)高度網(wǎng)絡(luò)化的復(fù)雜功能進(jìn)行測(cè)試。但是ADAS的安全性應(yīng)達(dá)到何種程度才能上路供消費(fèi)者使用?實(shí)車測(cè)試需要大量時(shí)間，不但成本高昂，而且有時(shí)提供的信息價(jià)值很有限，尤其是在測(cè)試的可重復(fù)性方面。雖然仍有必要進(jìn)行實(shí)車測(cè)試，但也迫切需要將其他測(cè)試方法納入驗(yàn)證過(guò)程，從“行駛里程”轉(zhuǎn)變?yōu)椤按窚y(cè)的里程質(zhì)量”。

這個(gè)精心制定的驗(yàn)證策略率先成為符合ISO-26262標(biāo)準(zhǔn)或Automotive SPICE (ASPICE)等最先進(jìn)規(guī)范和法規(guī)的重要支柱。

在開發(fā)中使用虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)是主流趨勢(shì)之一;這有利于在實(shí)際條件下測(cè)試早期階段的系統(tǒng)。基于HIL的開環(huán)數(shù)據(jù)回放和閉環(huán)仿真測(cè)試系統(tǒng)特別適用于在目標(biāo)硬件上驗(yàn)證ADAS功能以及確定功能性和非功能性關(guān)鍵性能指標(biāo)(KPI)。

不同測(cè)試方法的要求和組合對(duì)于保證駕駛員和乘客的安全并最終實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)駕駛至關(guān)重要。NI解決方案可構(gòu)建有助于制定全面測(cè)試策略的測(cè)試系統(tǒng)，該策略包括真實(shí)世界的測(cè)試和基于VR的測(cè)試。

雷達(dá)HIL測(cè)試系統(tǒng)要求

ADAS對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)有很高的要求，開發(fā)這些系統(tǒng)時(shí)，重點(diǎn)和需求不再僅僅是高計(jì)算能力，而是比以往任何時(shí)候都更注重可擴(kuò)展性、靈活性和高度網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)運(yùn)行的方方面面。待測(cè)系統(tǒng)(SUT)是一款采埃孚汽車級(jí)雷達(dá)傳感器，適用于自適應(yīng)巡航控制、防碰撞、碰撞前安全系統(tǒng)或副駕駛功能等典型ADAS應(yīng)用。隨著SUT的復(fù)雜性日益增加，開發(fā)新測(cè)試系統(tǒng)時(shí)必須要從平臺(tái)角度出發(fā)。

此類測(cè)試系統(tǒng)的關(guān)鍵方面包括：

模塊化：核心HIL和附加軟件系統(tǒng)組件的即插即用性

可擴(kuò)展性：從單個(gè)ADAS ECU驗(yàn)證到高性能360°AD傳感器數(shù)據(jù)回放和閉環(huán)虛擬現(xiàn)實(shí)仿真

可靠性：具備最高可用性要求的全天候串行HIL集群運(yùn)行

兼容性：將新的HIL測(cè)試系統(tǒng)集成到與企業(yè)IT基礎(chǔ)設(shè)施、現(xiàn)有工具和流程相關(guān)的現(xiàn)有生態(tài)系統(tǒng)中

流暢的可操作性：HIL集群設(shè)置，用于遠(yuǎn)程訪問、操作和維護(hù)以及診斷各種串行驗(yàn)證

一些ADAS ECU會(huì)通過(guò)試驗(yàn)場(chǎng)和測(cè)試車隊(duì)獲取真實(shí)數(shù)據(jù)記錄，而此類ADAS ECU的開環(huán)驗(yàn)證必須在復(fù)雜的通信接口上以高數(shù)據(jù)速率啟用數(shù)據(jù)再注入，同時(shí)要求實(shí)現(xiàn)高精度定時(shí)和同步。除記錄雷達(dá)數(shù)據(jù)外，還必須對(duì)車輛剩余總線通信信號(hào)進(jìn)行并行再處理，如車速信號(hào)、偏航率或其他狀態(tài)數(shù)據(jù)。對(duì)于雷達(dá)數(shù)據(jù)再注入，HIL測(cè)試系統(tǒng)必須提供適當(dāng)?shù)?a target="_blank">接口，并通過(guò)高I/O數(shù)據(jù)速率和邊帶通信對(duì)再注入進(jìn)行穩(wěn)健精確的控制。HIL測(cè)試系統(tǒng)軟件平臺(tái)和接口的另一關(guān)鍵方面是在全天候運(yùn)行HIL測(cè)試場(chǎng)的情況下，對(duì)HIL測(cè)試運(yùn)行、遠(yuǎn)程軟件部署和HIL操作的全自動(dòng)化要求。

方法

ZMS與NI合作的主要原因在于高性能的實(shí)時(shí)計(jì)算系統(tǒng)以及高精度的定時(shí)和同步功能。PXI平臺(tái)極具吸引力，具有種類繁多的接口卡和模塊，例如最新的汽車總線系統(tǒng)以及模擬和數(shù)字I/O卡。

NI的開放式軟件平臺(tái)還支持在HIL系統(tǒng)開發(fā)中生成模塊化和特定應(yīng)用的軟件，尤其是在使用LabVIEW進(jìn)行實(shí)時(shí)軟件開發(fā)以及SystemLink軟件所涵蓋的系統(tǒng)操作方面。

PXI平臺(tái)支持模塊化，可在不重設(shè)車輪的情況下，將工作從一個(gè)ADAS項(xiàng)目切換至另一個(gè)項(xiàng)目。這可以通過(guò)為每個(gè)測(cè)試用例設(shè)置新參數(shù)并依賴核心系統(tǒng)的現(xiàn)有基礎(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中核心系統(tǒng)可重復(fù)用于為ADAS和AD系統(tǒng)測(cè)試功能強(qiáng)大的ECU，同時(shí)節(jié)省時(shí)間。此外還提供可擴(kuò)展性，目前可以測(cè)試具有5到10個(gè)總線連接和數(shù)據(jù)接口的ECU;未來(lái)測(cè)試還會(huì)擴(kuò)展至30個(gè)或更多接口。

完整的HIL模擬器開發(fā)包括HIL試驗(yàn)臺(tái)的機(jī)械和電氣設(shè)計(jì)，涵蓋了工作和產(chǎn)品安全的所有方面。

PXI系統(tǒng)的配置如下：

PXIe-1082機(jī)箱

PXIe-8840 Intel i7四核，8 GB RAM，320 GB硬盤

PXI-6683定時(shí)和同步模塊

2個(gè)PXI-8512 CAN-FD總線接口

其他HIL系統(tǒng)組件：

采用Ubuntu操作系統(tǒng)的19英寸HIL控制PC機(jī)

12 V直流電源

16安培電源插口

外部MIPI/CSI-2和SPI再注入設(shè)備

HIL實(shí)時(shí)操作和再注入數(shù)據(jù)流的軟件架構(gòu)包括：

ROS(C++)節(jié)點(diǎn)，用于處理記錄的雷達(dá)數(shù)據(jù)

LabVIEW組件，用于HIL實(shí)時(shí)操作、總線通信和同步

腳本和其他軟件組件，用于啟用遠(yuǎn)程控制和操作，以及連接至SystemLink服務(wù)器

憑借ZMS和采埃孚公司各自的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，NI協(xié)助建立了軟件流程和維護(hù)。這有助于構(gòu)建一個(gè)功能強(qiáng)大的模塊化HIL軟件庫(kù)，從而為未來(lái)的HIL項(xiàng)目奠定基礎(chǔ)，并為2022年成為“NI卓越中心”鋪平了道路。 ZMS的軟件開發(fā)依賴于基于Scrum的敏捷軟件開發(fā)以及持續(xù)的集成和部署(CI/CD)的現(xiàn)有流程，如下圖所示。

圖： 軟件開發(fā)流程

下圖概述了HIL測(cè)試系統(tǒng)設(shè)置中數(shù)據(jù)流和通信之間的依賴關(guān)系。

圖： 軟件開發(fā)流程

結(jié)果

隨著HIL系統(tǒng)原型的開發(fā)并可復(fù)制至HIL集群中運(yùn)行的多個(gè)HIL系統(tǒng)中，可以在全自動(dòng)化HIL運(yùn)行中通過(guò)大量的雷達(dá)軟件測(cè)試周期實(shí)現(xiàn)雷達(dá)系統(tǒng)驗(yàn)證。這不僅賦予了在目標(biāo)ECU平臺(tái)上即時(shí)測(cè)試新軟件版本更大的靈活性，而且還擴(kuò)大了測(cè)試覆蓋范圍。 在雷達(dá)系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程中，相當(dāng)于在HIL集群成功地再處理了600余天試驗(yàn)場(chǎng)測(cè)試操作的數(shù)據(jù)。 下圖描述了將各種HIL測(cè)試系統(tǒng)作為一個(gè)HIL集群集成至系統(tǒng)開發(fā)和驗(yàn)證過(guò)程的流程。

圖：系統(tǒng)開發(fā)和驗(yàn)證流程

將HIL原型開發(fā)擴(kuò)展至全天候HIL集群時(shí)，SystemLink的遠(yuǎn)程HIL實(shí)時(shí)軟件部署、系統(tǒng)操作和維護(hù)功能就有了用武之處。NI的解決方案可幫助采埃孚節(jié)省時(shí)間并實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展性。這意味著采埃孚的測(cè)試計(jì)劃可以與自身的創(chuàng)新時(shí)間表保持一致。

來(lái)源：ADS智庫(kù)

審核編輯：湯梓紅