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智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵技術(shù)和仿真、測試及評價
2020-07-28 13:39:27· 來源：線束世界
智能網(wǎng)聯(lián)汽車(Intelligent and Connected Vehicle, ICV)是指搭載先進(jìn)的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，以車輛為主體和主要節(jié)點，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，
智能網(wǎng)聯(lián)汽車(Intelligent and Connected Vehicle, ICV)是指搭載先進(jìn)的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，以車輛為主體和主要節(jié)點，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具備復(fù)雜環(huán)境感知、智能化決策、自動化控制功能，使車輛與外部節(jié)點間實現(xiàn)信息共享與控制協(xié)同，實現(xiàn)“零傷亡、零擁堵”，達(dá)到安全、有序、高效、節(jié)能行駛的下一代汽車。依照規(guī)劃的路線圖，在2020年，我國需掌握智能輔助駕駛總體技術(shù)和各項關(guān)鍵技術(shù)，到2025年，需掌握自動駕駛總體技術(shù)和各項關(guān)鍵技術(shù)。
智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)主要包括環(huán)境感知技術(shù)、智能互聯(lián)技術(shù)和數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能應(yīng)用技術(shù)，產(chǎn)業(yè)鏈涉及汽車、電子、通信、互聯(lián)網(wǎng)、交通等多個領(lǐng)域，主要包括芯片廠商、傳感器廠商、汽車電子/通信系統(tǒng)供應(yīng)商、整車企業(yè)、平臺開發(fā)和運營商以及內(nèi)容提供商。
智能網(wǎng)聯(lián)汽車包括智能化和網(wǎng)聯(lián)化兩個技術(shù)層面，相應(yīng)的分級說明如下：
智能化分級：
1，DA（Driving Assistant），駕駛輔助
2，PA（Partial Autonomous），部分自動駕駛
3，CA（Conditional Autonomous），有條件自動駕駛
4，HA（Highly Autonomous），高度自動駕駛
5，F(xiàn)A（Fully Autonomous），完全自動駕駛
網(wǎng)聯(lián)化分級：
1，網(wǎng)聯(lián)輔助信息交互
2，網(wǎng)聯(lián)協(xié)同感知
3，網(wǎng)聯(lián)協(xié)同決策與控制
傳統(tǒng)的汽車測試方法不能滿足智能網(wǎng)聯(lián)汽車的開發(fā)和認(rèn)證需求，需要開發(fā)全新的測試評價方法體系以及支撐工具平臺，智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的建設(shè)，以及測試評價和系統(tǒng)驗證方法的推廣執(zhí)行是推動智能網(wǎng)聯(lián)汽車真正落地的重要組成部分。
圖1
智能網(wǎng)聯(lián)汽車面臨近乎無限的運行場景，為廠商和測試機構(gòu)提出了巨大的挑戰(zhàn)。在面對實際道路上各種交通標(biāo)識、道路參與者、路面標(biāo)識、基礎(chǔ)設(shè)施、道路類型、交通參與者和瞬息萬變的交通行為，智能網(wǎng)聯(lián)汽車需要有極強的環(huán)境變量感知能力，智能決策能力，車輛控制能力。
智能網(wǎng)聯(lián)汽車的測試內(nèi)容可以分為模型在環(huán)測試、軟件在環(huán)測試、硬件在環(huán)測試、駕駛模擬器測試、車輛在環(huán)測試、封閉試驗場測試和開放道路測試。下面簡要介紹下智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試評價中比較重要的智能駕駛仿真測試，網(wǎng)聯(lián)測試，以太網(wǎng)測試和關(guān)鍵零部件的測試。
智能駕駛仿真測試
智能駕駛仿真測試主要包括MiL（Model in Loop，驗證控制算法模型是否準(zhǔn)確實現(xiàn)了功能需求，相當(dāng)于對算法的仿真），SiL（Software in Loop，驗證代碼實現(xiàn)的功能是否與模型一致，是對依照算法產(chǎn)生的代碼進(jìn)行仿真驗證），HiL（Hardware in Loop，在整套硬件系統(tǒng)上驗證代碼實現(xiàn)的功能是否與需求定義一致，是進(jìn)行整車仿真測試和實車路試前重要的驗證環(huán)節(jié)）。仿真測試（關(guān)鍵部件/系統(tǒng)和整車）、封閉場地路試和實際場景路試需要緊密結(jié)合在一起，基于場景庫來梳理云-路-端的閉環(huán)關(guān)系。智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試評價的重點在于軟件層和系統(tǒng)集成這兩個維度，“仿真”+“系統(tǒng)原型”，針對難點進(jìn)行故障注入。把多種驗證手段進(jìn)行有效的組合才能有效的完成智能網(wǎng)聯(lián)汽車的驗證評價工作。
圖2
以下簡要介紹下HiL仿真測試的系統(tǒng)組成，整個系統(tǒng)由以下組成部分：
· 視頻注入模塊
· 多方向多目標(biāo)毫米波雷達(dá)模擬器
· 超聲波雷達(dá)模擬器
· 激光點云仿真
· 交通流聯(lián)合仿真
· 高級快速原型ARCP（Advanced Rapid Control Prototype）
· 駕駛模擬器及環(huán)幕
通過以上系統(tǒng)，可以實現(xiàn)智能駕駛?cè)珎鞲衅魅诤系乃惴炞C
圖3
應(yīng)用場景仿真軟件，可以實現(xiàn)復(fù)雜道路交通環(huán)境仿真，提供多種雨、雪、霧等復(fù)雜天氣模擬：
圖4
毫米波回波模擬系統(tǒng)：
圖5
激光雷達(dá)點云仿真：
圖6
六自由度駕駛模擬：
圖7
智能駕駛仿真測試的關(guān)鍵一環(huán)是搭建典型道路的場景庫，從而浮現(xiàn)宏觀及微觀交通流，設(shè)置各類測試場景，以實現(xiàn)精細(xì)化測試：
圖9
網(wǎng)聯(lián)測試
網(wǎng)聯(lián)測試主要針對V2X系統(tǒng)進(jìn)行HiL仿真模擬測試，關(guān)鍵技術(shù)是蜂窩通訊基站仿真集成，蜂窩通訊信道模擬和企業(yè)后臺服務(wù)集成，通過基站模擬器和信道模擬器，實現(xiàn)車載終端與運營商通訊狀態(tài)下的測試，搭建測試場景，對模擬蜂窩網(wǎng)絡(luò)工況進(jìn)行路試。
需要模擬的通訊制式：
圖10
預(yù)期未來5G在V2X中的會得到廣泛應(yīng)用，5G 3GPP Protocol也會納入測試要求。
城市\(zhòng)鄉(xiāng)村\隧道\高速等仿真場景：
圖11
V2X測試方案：
圖12
V2V\V2P\V2I基于 “PC5” 通訊接口，在ITS帶寬（5.9G）提供短距離、低時延近場通信：
圖13
車載以太網(wǎng)測試
車載以太網(wǎng)測試的范圍，內(nèi)容和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：
圖14
車載以太網(wǎng)基本通訊性能測試系統(tǒng)圖：
圖15
DoIP測試系統(tǒng)圖：
圖16
關(guān)鍵零部件的測試
關(guān)鍵零部件的技術(shù)突破對于整個智能網(wǎng)聯(lián)汽車行業(yè)的發(fā)展具有重要的決定意義，涉及到的關(guān)鍵技術(shù)如下：
車輛/設(shè)施關(guān)鍵技術(shù)
1. 環(huán)境感知
車載攝像頭
毫米波雷達(dá)
激光雷達(dá)
超聲波雷達(dá)
2. 智能決策
芯片
算法策略
3. 控制執(zhí)行
制動系統(tǒng)
動力系統(tǒng)
新能源動力電池
電芯
電池管理系統(tǒng)
正負(fù)極材料
隔膜及其他部件
執(zhí)行系統(tǒng)
信息交互關(guān)鍵技術(shù)
1. V2X通信網(wǎng)絡(luò)
車載操作系統(tǒng)
汽車人機界面
通訊技術(shù)
通信芯片
2. 云平臺與大數(shù)據(jù)
3. 信息安全
·基礎(chǔ)支撐技術(shù)
1. 高精度地圖
2. 高精度定位
3. 慣性導(dǎo)航
關(guān)鍵技術(shù)在汽車電子和電氣系統(tǒng)中得到集中體現(xiàn)。
其中汽車電子系統(tǒng)主要可以分為傳感器、控制器和執(zhí)行器三個部分，涉及到汽車五大系統(tǒng)：高級輔助駕駛、動力總成、底盤與安全、車身與便捷和信息娛樂系統(tǒng)，相應(yīng)的系統(tǒng)組成如下：
高級駕駛輔助：
自適應(yīng)巡航系統(tǒng)；緊急制動系統(tǒng)；防碰撞預(yù)警系統(tǒng)；自動泊車系統(tǒng)；車道保持系統(tǒng)；全景和并線輔助系統(tǒng)；自動跟車系統(tǒng)；
動力總成：
發(fā)動機電子控制；變速器電子控制；在線診斷；
底盤與安全：
防抱死制動系統(tǒng)；驅(qū)動防滑系統(tǒng)；電子穩(wěn)定性系統(tǒng)；前照燈調(diào)節(jié)與清洗；刮水和清洗控制；燃油和磨損件監(jiān)控；安全氣囊、安全帶張緊器；汽車安全系統(tǒng)；胎壓控制；
車身與便捷：
加熱與空調(diào)控制；座椅自動調(diào)節(jié)；車窗與天窗控制；中央閉鎖系統(tǒng)；車門與行李艙監(jiān)控系統(tǒng)；
信息娛樂系統(tǒng)：
電子語音合成；語音交互系統(tǒng)；音頻裝置；車載顯示；車載計算機；車載電話；導(dǎo)航；
汽車電氣系統(tǒng)由發(fā)電機、一個或者多個蓄電池及電氣設(shè)備組成。
圖17
關(guān)鍵零部件需要進(jìn)行非常嚴(yán)格和充分的測試評估，涉及到的評價項目非常多，以下是部分項目：
環(huán)境可靠性評估測試：
氙燈光照測試
陽光模擬
臭氧老化測試
高溫測試
溫濕度循環(huán)及持續(xù)高低溫
快速溫變
熱氧穩(wěn)定性
低溫測試
循環(huán)腐蝕
氣體腐蝕測試
附著力測試
耐久測試
振動測試
機械沖擊測試
溫度沖擊
振動噪音
濫用力測試
操作力測試
圖18
材料化學(xué)評估測試：
抗化學(xué)試劑-擦拭&浸泡
禁用物質(zhì)
高低溫拉伸、彎曲
插拔力
碎石沖擊
熱蒸汽沖擊
Gardner沖擊
杜邦沖擊
高壓水清洗
多軸沖擊
揮發(fā)性有機化合物測試
氣味測試
圖19
電磁兼容和電性能評估測試：
射頻輻射發(fā)射測試
射頻傳導(dǎo)發(fā)射測試
諧波和電壓波動測試
瞬態(tài)傳導(dǎo)測試
磁場發(fā)射測試
靜電放電（ESD）測試
射頻輻射抗擾度測試
電快速瞬變脈沖群/脈沖群抗擾度測試
電壓浪涌抗擾度測試
射頻傳導(dǎo)抗擾度測試
磁場抗擾度測試
電源電壓變化/中斷抗擾度測試
大電流注入（BCI）測試
傳導(dǎo)瞬態(tài)抗擾度測試
電性能測試
絕緣測試
耐壓測試
以上簡要說明了智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)的測試評價方法，不管是常規(guī)測試，還是仿真測試和實車路試，都是產(chǎn)品開發(fā)過程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。未來的測試評價不再僅限于單純的檢測和認(rèn)證，而是通過對測試評價數(shù)據(jù)的收集和分析，真實的反映車輛性能、策略和功能等各個層面的綜合表現(xiàn)。
數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的深入應(yīng)用，可以為開發(fā)過程提供重要的數(shù)據(jù)支撐，全面了解功能樣車的性能和控制策略及功能定義的合理性，為以后的技術(shù)整改和優(yōu)化方向提供指導(dǎo)性的支持，有效地推進(jìn)正向開發(fā)的進(jìn)度，實現(xiàn)技術(shù)突破。
TV南德意志集團(tuán)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試評價和認(rèn)證領(lǐng)域有多年的技術(shù)積累，擁有全球化的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)資源，為交通運輸行業(yè)提供全方位的測試，評價，咨詢和認(rèn)證服務(wù)。在當(dāng)今汽車行業(yè)新四化（電氣化，智能化，網(wǎng)聯(lián)化，共享化）的浪潮中，擁有一百五十余年歷史的TV南德會矢志不移地堅持Add value，Inspire trust的立身之本，始終為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展保駕護(hù)航。
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