隨著智能交通和自動駕駛技術(shù)的快速發(fā)展，智能互聯(lián)汽車的測試評價已成為關(guān)鍵問題之一。然而，由于安全和經(jīng)濟成本等原因，道路測試無法滿足測試需求。因此，車載系統(tǒng)（Vehicle-in-the-Loop, VIL）應(yīng)運而生。VIL是將ADAS系統(tǒng)集成到真實車輛中，通過實時模擬器和仿真軟件模擬道路和交通場景以及傳感器信號，從而構(gòu)建一個完整的測試環(huán)境，實現(xiàn)整車ADAS功能的驗證和多場景虛擬測試。本文將介紹VIL測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理。

一、測試系統(tǒng)的軟件和硬件結(jié)構(gòu)

如圖1所示，VIL測試系統(tǒng)由實時仿真系統(tǒng)、虛擬場景生成系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航組合系統(tǒng)、信號轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和真實車輛等組成。其中，主要設(shè)備如下：

實時仿真系統(tǒng)：主要由LabVIEW和CompactRIO（Compact Reconfigurable Input/Output）硬件平臺構(gòu)成。CompactRIO是由NI公司開發(fā)的一種高性能工業(yè)嵌入式控制器，具有實時性能和可編程性能，可實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集和處理。

虛擬場景生成系統(tǒng)：主要由CarMaker HIL+主機構(gòu)成，可實現(xiàn)復(fù)雜場景的仿真，同時也可以將仿真數(shù)據(jù)與實際車輛運行數(shù)據(jù)進行整合，從而實現(xiàn)仿真和實際測試的無縫銜接。

電源系統(tǒng)：提供系統(tǒng)所需的電力和電能，保證整個測試系統(tǒng)的正常運行。

慣性導(dǎo)航組合系統(tǒng)：由GPS和IMU兩個模塊組成，可以提供車輛的位置、姿態(tài)和速度等信息。

信號轉(zhuǎn)換系統(tǒng)：主要由下位機組成，將仿真系統(tǒng)中生成的信號轉(zhuǎn)換為傳感器信號，并發(fā)送到被測功能的控制決策模塊。

真實車輛：提供真實的車輛環(huán)境，用于測試整車ADAS功能。

圖1 VIL測試系統(tǒng)的軟件和硬件結(jié)構(gòu)

二、系統(tǒng)的測試原理

VIL測試系統(tǒng)的原理是將ADAS系統(tǒng)集成到真實車輛中，通過實時仿真器和虛擬場景生成系統(tǒng)模擬道路和交通場景，以及傳感器信號，從而構(gòu)建一個完整的測試環(huán)境。測試過程如下：

1.真實車輛在一個開放的、足夠安全的平地上運行，OXTS的差分定位系統(tǒng)獲得主車輛的初始運動狀態(tài)。

2.實時仿真系統(tǒng)計算出主車在虛擬環(huán)

境中的位置信息、速度、加速度、姿態(tài)等數(shù)據(jù)，以及周圍環(huán)境信息，例如其他車輛、行人、障礙物等。這些信號被轉(zhuǎn)換為傳感器信號，并被發(fā)送到被測功能的控制決策模塊。

3.控制決策模塊根據(jù)傳感器信號進行計算，生成相應(yīng)的控制信號。這些信號被傳輸?shù)紺AN總線上，用于車輛控制，從而改變車輛的實際運行狀況。同時，仿真系統(tǒng)不斷更新車輛狀態(tài)和周圍環(huán)境信息，并根據(jù)實時反饋不斷調(diào)整仿真參數(shù)，使仿真和實際測試保持同步。

4.測試結(jié)果被記錄下來，經(jīng)過分析和處理，用于評估和改進被測功能的性能和可靠性。

VIL測試系統(tǒng)的優(yōu)點在于可以在實際車輛環(huán)境中進行測試，同時又不受時間和空間限制，可以進行多次、多場景的測試，大大提高了測試效率和可靠性。同時，通過虛擬場景生成系統(tǒng)可以模擬復(fù)雜的交通場景和各種天氣條件，對ADAS系統(tǒng)進行全面的測試和驗證。

三、智能互聯(lián)汽車VIL測試平臺的應(yīng)用實例

數(shù)據(jù)資源中心的智能互聯(lián)汽車VIL測試平臺是一個基于NI硬件和軟件平臺的完整測試系統(tǒng)，包括車輛控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和測試結(jié)果分析等功能。該平臺已成功應(yīng)用于多個項目中，例如：

1.自動駕駛系統(tǒng)測試：通過模擬真實的交通場景和車輛運行狀態(tài)，測試自動駕駛系統(tǒng)的可靠性和安全性。

2.自動泊車系統(tǒng)測試：通過模擬不同停車場景，測試自動泊車系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

3.車道偏離預(yù)警系統(tǒng)測試：通過模擬不同路況和車速，測試車道偏離預(yù)警系統(tǒng)的靈敏度和準(zhǔn)確性。

4.前碰撞預(yù)警系統(tǒng)測試：通過模擬不同車速和距離，測試前碰撞預(yù)警系統(tǒng)的反應(yīng)時間和準(zhǔn)確性。

智能互聯(lián)汽車VIL測試平臺是一種重要的測試評價方法，可以提高ADAS系統(tǒng)的可靠性和安全性，促進智能交通和自動駕駛技術(shù)的發(fā)展。