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《ADAS和自動駕駛汽車測試解決方案合集》 

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高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)和自動駕駛汽車(AV)將全新技術(shù)引入汽車行業(yè)，這要求其測試系統(tǒng)具有靈活性，能夠適應(yīng)未來的各種需求。NI提供面向汽車測試的軟件互聯(lián)工具鏈，涵蓋數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)回放、硬件和軟件在環(huán)，乃至傳感器融合和傳感器特性分析以及制造測試應(yīng)用，以應(yīng)對當今和未來的ADAS和自動駕駛(AD)技術(shù)。

一、ADAS和AD的數(shù)據(jù)記錄

在道路測試期間記錄傳感器數(shù)據(jù)和地面實況數(shù)據(jù)，以驗證傳感器功能并訓練ADAS和自動駕駛汽車(AV)算法。自動駕駛(AD)軟件需要多個高帶寬傳感器，推動了數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)移動呈指數(shù)級增長。為了以經(jīng)濟高效的方式跟上技術(shù)發(fā)展的步伐，如今的數(shù)據(jù)記錄解決方案必須同時具有高性能、前瞻性和適應(yīng)性。

1、客戶需求

?  同步－為傳感器和汽車網(wǎng)絡(luò)接口提供微秒級精度。

?  日新月異的需求－適應(yīng)不斷發(fā)展的汽車技術(shù)，以滿足當前和未來監(jiān)管要求。

?  數(shù)據(jù)量－管理以GB/s為單位的數(shù)據(jù)創(chuàng)建和捕捉，每天每輛車存儲數(shù)據(jù)量為數(shù)百TB，同時確保在道路測試期間將其可視化。

?  數(shù)據(jù)質(zhì)量和成本－在數(shù)據(jù)生命周期初期實現(xiàn)I/O精確測量、無損數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)精簡。

?  集成系統(tǒng)－在多個相互獨立的傳感器記錄解決方案之間建立聯(lián)系，避免復(fù)雜的安裝過程并降低故障風險。

2、NI解決方案

?  更高的數(shù)據(jù)質(zhì)量－儀器級I/O、吞吐量、定時和同步以及邊緣計算能力，可實現(xiàn)智能數(shù)據(jù)精簡

?  出色的數(shù)據(jù)安全性和更低的數(shù)據(jù)成本－完全加密的企業(yè)級存儲解決方案和

經(jīng)濟高效的存儲即服務(wù)(STaaS)訂閱模式

?  超低的系統(tǒng)復(fù)雜性－使用一個系統(tǒng)，可減小占用空間、降低功耗并減少潛在錯誤

“ 我們通常將PXI機箱部署在車輛中，并將其連接到實況攝像頭、超聲波、車輛總線和常見駕駛環(huán)境的環(huán)境傳感器數(shù)據(jù)。接著使用這些實時數(shù)據(jù)在測試臺上訓練并驗證我們的計算機視覺深度學習算法。"

——Derek O’DeaValeo，測量設(shè)備和工具開發(fā)經(jīng)理

圖1 數(shù)據(jù)記錄應(yīng)用框圖

3、NI的優(yōu)勢

?  面向未來的系統(tǒng)－硬件和軟件自定義、靈活性和第三方開放性

?  不只是記錄儀－適用于數(shù)據(jù)記錄、數(shù)字孿生創(chuàng)建、數(shù)據(jù)回放、軟件在環(huán)(SIL)和硬件在環(huán)(HIL)的單個統(tǒng)一工具鏈

?  系統(tǒng)集成和演進－NI合作伙伴Konrad Technologies以及龐大的IT和云主題ADAS生態(tài)系統(tǒng)專家支持

二、基于場景生成的傳感器融合HIL測試

將場景生成工具與硬件I/O集成，以回放仿真場景，驗證ADAS控制器中的傳感器融合和決策算法?？梢酝ㄟ^各種仿真環(huán)境(完全的合成數(shù)據(jù))和將記錄數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字孿生，生成場景，進而擴大測試覆蓋范圍。

1、客戶需求

?  將硬件I/O與IPG CarMaker、Ansys VRXPERIENCE、VIRES VTD、Siemens的Simcenter Prescan或NI monoDrive仿真器AD等場景生成工具集成。

?  同步生成I/O信號，從而連接ADAS控制器。通過嚴格的定時控制，可測試幀延遲或相位相干等故障。

?  確保系統(tǒng)足夠靈活可滿足未來的I/O需求，使系統(tǒng)能不斷集成更多I/O類型，如攝像頭、雷達和激光雷達等。

圖2 傳感器融合HIL應(yīng)用框圖

“ NI系統(tǒng)具有靈活性、模塊化和可擴展性等特點，因此用戶能夠輕松將其與其他I/O集成，構(gòu)建完整HIL測試系統(tǒng)，以滿足雷達設(shè)計和測試應(yīng)用的需求。同時NI系統(tǒng)兼具目標仿真和雷達設(shè)備測量功能，使用戶無需購買多個系統(tǒng)，從而降低設(shè)備和系統(tǒng)測試的成本。”

——Giuseppe DoronzoAltran Italia，高級架構(gòu)師

2、NI解決方案

?  VeriStand實時測試軟件可集成各種第三方場景生成工具，以便您可以選擇最適合自己的工具，并充分利用過去的投資。

?  PXI模塊化硬件可生成OTA雷達信號、攝像頭信號、車載總線流量以及通用I/O，同時還具有硬件和軟件故障插入功能以及納秒級同步和定時控制。

?  TestStand自動化測試軟件或Python腳本可助您執(zhí)行測試序列，以實現(xiàn)測試自動化，并在加快測試進度的情況下擴大測試覆蓋范圍。

3、NI的優(yōu)勢

?  利用NI工具鏈的開放性，實現(xiàn)并保持對測試系統(tǒng)的直接控制，并在最大程度上擴大測試覆蓋范圍。

?  無需高昂成本或大幅更換硬件，即可更換攝像頭接口、注入比特流故障，并利用實際空口(OTA)反射技術(shù)測試雷達傳感器，或添加新傳感器類型。

?  通過將PXI與VeriStand相結(jié)合，采用模塊化軟件互聯(lián)系統(tǒng)為您的驗證測試策略提供未來保障。您可以根據(jù)自身需求的變化，輕松向系統(tǒng)中添加I/O模塊。

三、用于超高保真感知仿真和測試的軟件在環(huán)

在自動駕駛和自動駕駛車輛領(lǐng)域，驗證工程師的任務(wù)是進一步向真實場景擴展其測試過程(也稱為前端負載)，以縮短產(chǎn)品上市時間，并在覆蓋需求和測試

成本之間取得平衡。軟件在環(huán)(SIL)是實現(xiàn)這些需求的一種典型方法，但無限的感知用例、復(fù)雜的工作流程以及建模和仿真技術(shù)方面的差距使其難以成功。

1、客戶需求

?  最大程度的真實性－提升傳感器和仿真器的保真度，以真正實現(xiàn)前端負載測試，并盡可能減少對昂貴原型的依賴。

?  經(jīng)驗證的開放式傳感器模型－提供白盒(white-box)但值得信賴的模型，以減少并最終避免模型驗證的額外負擔。

?  對第三方工具鏈開放－保留對仿真工具和架構(gòu)的現(xiàn)有投資，并接入一流的解決方案。

?  云端和就地部署(ON-PREMISE)－通過數(shù)千個并行測試實例充分利用并擴大

驗證測試覆蓋范圍。

?  工作流簡化－降低設(shè)置和執(zhí)行SIL流程的復(fù)雜程度，從而能夠以測試為重點。

圖3 基于NI monoDrive仿真器AD的軟件在環(huán)(SIL)應(yīng)用框圖

“ JLR的輔助和自動駕駛驗證和確認(V&V)部門與NI緊密合作，在V&V方法和工具之間形成協(xié)同效應(yīng)。我們能夠為ADAS數(shù)據(jù)記錄、SIL、HIL和VIL使用相同的數(shù)據(jù)以及通用硬件和軟件平臺，這無疑提高了我們的V&V測試能力，讓我們能夠更可靠、更有效地實現(xiàn)更好的質(zhì)量。我們根據(jù)流程調(diào)整工具，而不是根據(jù)工具調(diào)整流程！”

——Marek Krezalek捷豹路虎(Jaguar Land Rover)，輔助和自動駕駛V&V，高級技術(shù)專家

2、NI解決方案

?  利用NI monoDrive仿真器AD生成超高保真場景，并生成用于感知和規(guī)劃系統(tǒng)驗證的傳感器信息。

?  集成并執(zhí)行所選基于物理的高保真?zhèn)鞲衅髂Ｐ?激光雷達、雷達、攝像頭、RPM、GPS、IMU)，最大限度地增強真實性并提高產(chǎn)品質(zhì)量。

?  在幾分鐘內(nèi)創(chuàng)建虛擬測試的感知案例，以加快驗證開發(fā)過程，并專注于完成測試。

?  虛幻引擎是世界上尖端的實時3D創(chuàng)建工具，將其作為NI monoDrive仿真器AD的基礎(chǔ)，以保持技術(shù)的前沿性。

?  接入并融合第三方環(huán)境仿真和建模工具，如Ansys VRXPERIENCE、CARLA、IPG CarMaker、VIRES VTD、Simcenter Prescan、SCANeR等。

3、NI的優(yōu)勢

?  一流的支持－入門指南、測試啟動和持續(xù)維護，為您成功安裝和實現(xiàn)SIL做好準備

?  經(jīng)驗證的傳感器模型－使用成熟且經(jīng)適當特性分析的基于物理模型，可減少驗證模型的額外負擔

?  集成現(xiàn)有的仿真基礎(chǔ)設(shè)施－利用現(xiàn)有工具鏈，并借助備受信賴的第三方技術(shù)，增強可用功能

?  NI ADAS和AD生態(tài)系統(tǒng)－匯集最睿智的主題專家、最具創(chuàng)意的想法和一流的技術(shù)，提高保真度和真實性

?  不僅僅是SIL－通過單個統(tǒng)一的工具鏈進行數(shù)據(jù)記錄、回放、SIL、HIL、XIL和其他V&V應(yīng)用，最大限度地提高測試重用和數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性

四、4 GHZ汽車雷達測試

自動緊急制動(AEB)或倒車側(cè)后方預(yù)警系統(tǒng)(RCTA)等安全和ADAS功能都需要依靠雷達才能正常工作。隨著汽車雷達發(fā)展到4 GHz的帶寬，參數(shù)測試和仿真測試的測試內(nèi)容不斷增多，測試也就變得更具挑戰(zhàn)性。此外，要滿足可靠性需求，測試系統(tǒng)需要具有更高的精度和可重復(fù)性。同時，組織還必須考慮到未來需求的變化，如更高帶寬的傳感器或不同的天線設(shè)計。

1、客戶需求

?  在77 GHz和79 GHz，以及1 GHz和4 GHz帶寬下進行參數(shù)測量并仿真雷達障礙物。

?  執(zhí)行可重復(fù)、準確和可靠的測試，以便符合驗證和生產(chǎn)測試的原始設(shè)備制造商要求。

?  在仿真和測量儀器儀表中集成處理、驅(qū)動和消聲室功能。

圖4 雷達測試應(yīng)用框圖

“ NI的毫米波雷達技術(shù)實現(xiàn)了業(yè)界超高帶寬和低延遲的軟件，有助于我們更深入地進行汽車雷達技術(shù)研究。此外，NI靈活的平臺化方法同時適用于雷達性能測試和雷達仿真，可幫助我們加快自動駕駛的研發(fā)進程?！?

——吉利汽車(Geely Auto)

2、NI解決方案

?  4 GHz車載雷達測試系統(tǒng)(VRTS)能并行執(zhí)行高度可重復(fù)且準確的雷達障礙物仿真和參數(shù)測量，從而縮短測試時間。

?  基于NI的雷達測試解決方案經(jīng)濟實惠且易于升級，具有模塊化和靈活性等特點，并且能夠滿足所有驗證及生產(chǎn)測試和測量的需求。

?  VRTS集成合作伙伴提供了基于NI RF測試系統(tǒng)的集成解決方案，將消聲室、機電一體化、驅(qū)動和軟件開發(fā)集于一體。

3、NI的優(yōu)勢

?  通過并行執(zhí)行77 GHz和79 GHz汽車雷達的參數(shù)和仿真測試，減少節(jié)拍時間(takt time)、資本支出和占用空間。

?  模塊化解決方案可隨未來需求而升級，以添加更多測量類型、角度和對象，讓您的投資免遭時代淘汰。

?  使用統(tǒng)一的工具鏈和API，連通設(shè)計、驗證和生產(chǎn)環(huán)節(jié)，使各個環(huán)節(jié)之間可復(fù)用工作成果，從而加快產(chǎn)品推廣上市。

五、HPC驗證測試

自動駕駛汽車(AV)是當今最復(fù)雜的測試系統(tǒng)之一。強大的高性能計算(HPC)或多域計算平臺是AV的核心所在，涵蓋車輛的感知、規(guī)劃和控制，輔助車輛在行駛中采取適當?shù)男袆?，從而確保車輛及周圍環(huán)境的安全。HPC平臺必須能夠從多個傳感器獲取同步數(shù)據(jù)；檢測物體、相隔距離、車道和環(huán)境；并規(guī)劃車輛的路線和軌跡。各家公司紛紛開始設(shè)計和構(gòu)建自己的AV超級計算機，將特定于汽車的網(wǎng)絡(luò)和傳感器與消費類電子產(chǎn)品組件相結(jié)合，這樣一來，他們必須在高計算能力和足夠的效率之間取得平衡，這一點至關(guān)重要。測試這種平衡對于構(gòu)建安全可靠的AV至關(guān)重要。

1、客戶需求

?  驗證HPC平臺的功能，例如：

a、熱性能

b、功耗

c、汽車網(wǎng)絡(luò)功能

d、AV傳感器接口功能

e、PCB電氣測量

f、GNSS功能

?  根據(jù)HPC平臺的設(shè)計變更，快速調(diào)整系統(tǒng)

?  滿足AV產(chǎn)品的上市時間要求

圖5 高性能計算(HPC)和多域控制器驗證測試應(yīng)用框圖

“ NI與自動化V&V測試系統(tǒng)團隊合作超40年，是值得信賴的顧問，可幫助測試工程團隊最大限度地提高測試效率，使他們能夠高效而自信地發(fā)布高質(zhì)量產(chǎn)品?！?

——Chad ChesneyNI，交通業(yè)務(wù)部，總經(jīng)理兼副總裁

2、NI解決方案

?  借助適用于CAN、汽車以太網(wǎng)、電流和電壓測量、電流和電壓生成的模塊化硬件，可定制滿足確切I/O需求的系統(tǒng)。

?  靈活且可與第三方硬件共同操作，以便利用您現(xiàn)有的硬件和/或滿足您要求的硬件來完善系統(tǒng)。利用可與PXI系統(tǒng)輕松連接的NI或第三方RAID存儲設(shè)備,以高達15 GB/s的速率傳輸數(shù)萬億字節(jié)數(shù)據(jù)

3、NI的優(yōu)勢

?  NI提供了靈活的軟件互聯(lián)系統(tǒng)，該平臺具備模塊化硬件和一組可配置的I/O。

?  NI的解決方案只需使用一個系統(tǒng)，即可測試計算平臺的多種功能，包括汽車網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)接口、熱性能、功率測量、電氣測量等。

?  NI的模塊化和軟件互聯(lián)系統(tǒng)，可隨新要求或設(shè)計變更快速進行調(diào)整。

六、C-V2X開環(huán)測試系統(tǒng)

許多業(yè)內(nèi)人士認為，沒有大規(guī)模的4G/5G蜂窩連接，全自動駕駛汽車就不可能實現(xiàn)。C-V2X(蜂窩車聯(lián)網(wǎng))將基于3GPP LTE-V或802.11標準，以構(gòu)建直接的網(wǎng)絡(luò)獨立通信。

為了在這個新興市場中保持競爭力，汽車原始設(shè)備制造商和供應(yīng)商從基本的安全和效率應(yīng)用入手，開發(fā)如緊急制動警告和交叉路口移動輔助系統(tǒng)等應(yīng)用。他們也在緊鑼密鼓地開發(fā)高級安全功能，以制造安全高效的車輛。隨著新標準的快速批準，要將車輛與其他基礎(chǔ)設(shè)施集成，進行C-V2X的原型驗證和技術(shù)可行性以及互操作性驗證是重要步驟。

1、客戶需求

?  在所有場景中通過PC5直接接口驗證V2X DUT行為，制造更安全的汽車

?  根據(jù)歐盟、美國、中國和其他區(qū)域標準，驗證V2X應(yīng)用的互操作性和功能

?  部署靈活的軟件定義測試平臺架構(gòu)，以集成現(xiàn)有技術(shù)和即將推出的技術(shù)，如LTE-V2X、基于5G NR的V2X、DSRC和GNSS

?  縮短測試平臺的開發(fā)時間，加快技術(shù)盡職調(diào)查的速度

圖6 C-V2X開環(huán)測試應(yīng)用框圖

“ 通過與我們的合作伙伴S.E.A.和NI進行密切合作，我們能夠驗證和確認V2X設(shè)備是否符合大陸集團(Continental)對高質(zhì)量的要求。在軟件和硬件中實現(xiàn)802.11p/DSRC和C-V2X的V2X通信、RF測量和信道仿真，使我們在開發(fā)初期就可以使用V2X技術(shù)和獨特的測試功能?；赟DR的通信實現(xiàn)和與S.E.A.的合作，確保我們能夠在短時間內(nèi)對新要求做出反應(yīng)?？偟膩碚f，借助開放式NI平臺所提供的V2X，我們能夠成為V2X技術(shù)的領(lǐng)先者?！?

——Ingolf Koch大陸集團(Continental)，系統(tǒng)測試和硬件工程主管

2、NI＋S.E.A.解決方案

?  V2X Day 1場景目錄和一站式系統(tǒng)為用戶定義的測試場景定義提供高效啟動和全面功能

?  NI PXI和USRP平臺確保將現(xiàn)有或新的必要標準與軟件定義的架構(gòu)集成

?  更高級別V2X信令堆?？芍С置绹?WAVE)、歐盟(ITS-G5)和中國(CSAE)的區(qū)域標準

3、NI＋S.E.A.的優(yōu)勢

?  使用預(yù)定義的Day 1用例和客戶定義的用例，通過同步仿真駕駛場景，測試V2X設(shè)備的功能，也可以用于高負載情況(道路擁堵)

?  靈活的軟件無線電V2X開環(huán)測試解決方案適應(yīng)當前和發(fā)展中的標準(如5G-NR)

?  可進行擴展以包含RF測量和閉環(huán)HIL測試，用于與其他流量對象和傳感器進行動態(tài)控制/交互

4、采樣配置

NI＋S.E.A.C-V2X開環(huán)測試系統(tǒng)可進行配置，以在最大程度上實現(xiàn)可擴展性、成本效益和部署選項。可靈活滿足客戶需求。擴展模塊可用于：

?  Day 1用例測試目錄可用于通過一站式測試系統(tǒng)立即開始執(zhí)行測試

?  可仿真V2X周邊交通環(huán)境，并仿真多達數(shù)百個對象(道路擁堵)

?  J 包括物理失真的GNSS信號仿真

?  仿真無線電波物理失真(8抽頭信道仿真)

?  RF合規(guī)性測量符合3GPP

?  使用S.E.A.的V2X探查器/記錄器系統(tǒng)回放現(xiàn)場記錄的真實數(shù)據(jù)

七、C-V2X一致性測試系統(tǒng)

V2X(車聯(lián)網(wǎng))通信技術(shù)將改變移動出行行業(yè)，提高車輛和自動駕駛系統(tǒng)的安全性和效率。

對于此應(yīng)用，V2X接口必須符合通信標準和RF法規(guī)。這些標準包括基于3GPP物理標準的4G/5G蜂窩連接，以及SAE、IEEE等機構(gòu)的協(xié)議、安全性和其他應(yīng)用標準。汽車供應(yīng)商、設(shè)備制造商和其他參與V2X技術(shù)的公司需要具備以下功能的測試系統(tǒng)：

?  隨著蜂窩技術(shù)的快速發(fā)展而適應(yīng)最新標準

?  支持物理、協(xié)議和應(yīng)用層測試

?  提供并可靠執(zhí)行由OmniAir Consortium®等聯(lián)合企業(yè)定義的一致性測試程序，以確保與V2X基礎(chǔ)設(shè)施和RF環(huán)境之間的互操作性

?  除了RF物理層支持外，還包括用于時間、位置信息和同步的集成式GNSS仿真器

“ 動態(tài)通信技術(shù)需要深厚的技術(shù)能力和靈活的系統(tǒng)概念。我們選擇NI模塊化硬件平臺及其基于SDR的無線電技術(shù)，聯(lián)同我們的模塊化測試軟件和S.E.A. V2X軟件模塊，從而能夠為V2X測試和測量應(yīng)用提供高質(zhì)量、高效的V2X測試解決方案。我們十分榮幸，我們的方法成功地獲得了OmniAir認證。OmniAir的認證確保了互操作性在成功實現(xiàn)V2X技術(shù)中的關(guān)鍵作用?！?

——Gerd Schmitz博士S.E.A.，首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人

1、NI＋S.E.A.的優(yōu)勢

?  首款經(jīng)OmniAir OQTE認證的C-V2X模塊化臺式測試儀，可實現(xiàn)全面的C-V2X一致性測試

?  模塊化架構(gòu)可擴展至HIL測試或大型道路/交通/車輛系統(tǒng)中的其他測試和測量需求

?  開環(huán)測試和閉環(huán)測試系統(tǒng)一站式解決方案，包括動態(tài)控制和與其他流量對象、傳感器和ADAS應(yīng)用的交互，可用于功能和V2X應(yīng)用級

?  基于S.E.A.在V2X、汽車集成方面的 測試多年經(jīng)驗，以及與NI在RF和無線專業(yè)方面的多年合作經(jīng)驗

?  使用相同基礎(chǔ)平臺的802.11p/DSRC測試解決方案

2、NI＋S.E.A.解決方案

?  憑借軟件定義的架構(gòu)和模塊化平臺，PXI系統(tǒng)與VST2和USRP2相結(jié)合，確保集成現(xiàn)有或新的必要標準。

?  一站式解決方案可提供用于不同標準的即用型測試目錄，并在客戶設(shè)備、認證和插拔測試等諸多測試案例中得到證明。

?  開放系統(tǒng)框架可包括額外的接口擴展，如汽車以太網(wǎng)、攝像頭和數(shù)據(jù)管理。該系統(tǒng)可擴展為開環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng)，用于功能和應(yīng)用級測試，包括動態(tài)控制和與其他ADAS應(yīng)用的交互。

圖7 C-V2X一致性測試應(yīng)用框圖

根據(jù)您的需求進行系統(tǒng)集成

NI提供了各種集成解決方案供您選擇，滿足您特定應(yīng)用的需求。您可以將系統(tǒng)集成工作完全交給公司內(nèi)部的集成團隊，也可尋求我們遍布全球的NI合作伙伴聯(lián)盟的幫助，獲得完整的一站式解決方案。

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