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《ADAS和自动驾驶汽车测试解决方案合集》 

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高级驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶汽车(AV)将全新技术引入汽车行业，这要求其测试系统具有灵活性，能够适应未来的各种需求。NI提供面向汽车测试的软件互联工具链，涵盖数据记录、数据回放、硬件和软件在环，乃至传感器融合和传感器特性分析以及制造测试应用，以应对当今和未来的ADAS和自动驾驶(AD)技术。

一、ADAS和AD的数据记录

在道路测试期间记录传感器数据和地面实况数据，以验证传感器功能并训练ADAS和自动驾驶汽车(AV)算法。自动驾驶(AD)软件需要多个高带宽传感器，推动了数据量和数据移动呈指数级增长。为了以经济高效的方式跟上技术发展的步伐，如今的数据记录解决方案必须同时具有高性能、前瞻性和适应性。

1、客户需求

•  同步－为传感器和汽车网络接口提供微秒级精度。

•  日新月异的需求－适应不断发展的汽车技术，以满足当前和未来监管要求。

•  数据量－管理以GB/s为单位的数据创建和捕捉，每天每辆车存储数据量为数百TB，同时确保在道路测试期间将其可视化。

•  数据质量和成本－在数据生命周期初期实现I/O精确测量、无损数据处理和数据精简。

•  集成系统－在多个相互独立的传感器记录解决方案之间建立联系，避免复杂的安装过程并降低故障风险。

2、NI解决方案

•  更高的数据质量－仪器级I/O、吞吐量、定时和同步以及边缘计算能力，可实现智能数据精简

•  出色的数据安全性和更低的数据成本－完全加密的企业级存储解决方案和

经济高效的存储即服务(STaaS)订阅模式

•  超低的系统复杂性－使用一个系统，可减小占用空间、降低功耗并减少潜在错误

“ 我们通常将PXI机箱部署在车辆中，并将其连接到实况摄像头、超声波、车辆总线和常见驾驶环境的环境传感器数据。接着使用这些实时数据在测试台上训练并验证我们的计算机视觉深度学习算法。"

——Derek O’DeaValeo，测量设备和工具开发经理

图1 数据记录应用框图

3、NI的优势

•  面向未来的系统－硬件和软件自定义、灵活性和第三方开放性

•  不只是记录仪－适用于数据记录、数字孪生创建、数据回放、软件在环(SIL)和硬件在环(HIL)的单个统一工具链

•  系统集成和演进－NI合作伙伴Konrad Technologies以及庞大的IT和云主题ADAS生态系统专家支持

二、基于场景生成的传感器融合HIL测试

将场景生成工具与硬件I/O集成，以回放仿真场景，验证ADAS控制器中的传感器融合和决策算法。可以通过各种仿真环境(完全的合成数据)和将记录数据转换为数字孪生，生成场景，进而扩大测试覆盖范围。

1、客户需求

•  将硬件I/O与IPG CarMaker、Ansys VRXPERIENCE、VIRES VTD、Siemens的Simcenter Prescan或NI monoDrive仿真器AD等场景生成工具集成。

•  同步生成I/O信号，从而连接ADAS控制器。通过严格的定时控制，可测试帧延迟或相位相干等故障。

•  确保系统足够灵活可满足未来的I/O需求，使系统能不断集成更多I/O类型，如摄像头、雷达和激光雷达等。

图2 传感器融合HIL应用框图

“ NI系统具有灵活性、模块化和可扩展性等特点，因此用户能够轻松将其与其他I/O集成，构建完整hil测试系统，以满足雷达设计和测试应用的需求。同时NI系统兼具目标仿真和雷达设备测量功能，使用户无需购买多个系统，从而降低设备和系统测试的成本。”

——Giuseppe DoronzoAltran Italia，高级架构师

2、NI解决方案

•  VeriStand实时测试软件可集成各种第三方场景生成工具，以便您可以选择最适合自己的工具，并充分利用过去的投资。

•  PXI模块化硬件可生成OTA雷达信号、摄像头信号、车载总线流量以及通用I/O，同时还具有硬件和软件故障插入功能以及纳秒级同步和定时控制。

•  TestStand自动化测试软件或Python脚本可助您执行测试序列，以实现测试自动化，并在加快测试进度的情况下扩大测试覆盖范围。

3、NI的优势

•  利用NI工具链的开放性，实现并保持对测试系统的直接控制，并在最大程度上扩大测试覆盖范围。

•  无需高昂成本或大幅更换硬件，即可更换摄像头接口、注入比特流故障，并利用实际空口(OTA)反射技术测试雷达传感器，或添加新传感器类型。

•  通过将PXI与VeriStand相结合，采用模块化软件互联系统为您的验证测试策略提供未来保障。您可以根据自身需求的变化，轻松向系统中添加I/O模块。

三、用于超高保真感知仿真和测试的软件在环

在自动驾驶和自动驾驶车辆领域，验证工程师的任务是进一步向真实场景扩展其测试过程(也称为前端负载)，以缩短产品上市时间，并在覆盖需求和测试

成本之间取得平衡。软件在环(SIL)是实现这些需求的一种典型方法，但无限的感知用例、复杂的工作流程以及建模和仿真技术方面的差距使其难以成功。

1、客户需求

•  最大程度的真实性－提升传感器和仿真器的保真度，以真正实现前端负载测试，并尽可能减少对昂贵原型的依赖。

•  经验证的开放式传感器模型－提供白盒(white-box)但值得信赖的模型，以减少并最终避免模型验证的额外负担。

•  对第三方工具链开放－保留对仿真工具和架构的现有投资，并接入一流的解决方案。

•  云端和就地部署(ON-PREMISE)－通过数千个并行测试实例充分利用并扩大

验证测试覆盖范围。

•  工作流简化－降低设置和执行SIL流程的复杂程度，从而能够以测试为重点。

图3 基于NI monoDrive仿真器AD的软件在环(SIL)应用框图

“ JLR的辅助和自动驾驶验证和确认(V&V)部门与NI紧密合作，在V&V方法和工具之间形成协同效应。我们能够为ADAS数据记录、SIL、HIL和VIL使用相同的数据以及通用硬件和软件平台，这无疑提高了我们的V&V测试能力，让我们能够更可靠、更有效地实现更好的质量。我们根据流程调整工具，而不是根据工具调整流程！”

——Marek Krezalek捷豹路虎(Jaguar Land Rover)，辅助和自动驾驶V&V，高级技术专家

2、NI解决方案

•  利用NI monoDrive仿真器AD生成超高保真场景，并生成用于感知和规划系统验证的传感器信息。

•  集成并执行所选基于物理的高保真传感器模型(激光雷达、雷达、摄像头、RPM、GPS、IMU)，最大限度地增强真实性并提高产品质量。

•  在几分钟内创建虚拟测试的感知案例，以加快验证开发过程，并专注于完成测试。

•  虚幻引擎是世界上尖端的实时3D创建工具，将其作为NI monoDrive仿真器AD的基础，以保持技术的前沿性。

•  接入并融合第三方环境仿真和建模工具，如Ansys VRXPERIENCE、CARLA、IPG CarMaker、VIRES VTD、Simcenter Prescan、SCANeR等。

3、NI的优势

•  一流的支持－入门指南、测试启动和持续维护，为您成功安装和实现SIL做好准备

•  经验证的传感器模型－使用成熟且经适当特性分析的基于物理模型，可减少验证模型的额外负担

•  集成现有的仿真基础设施－利用现有工具链，并借助备受信赖的第三方技术，增强可用功能

•  NI ADAS和AD生态系统－汇集最睿智的主题专家、最具创意的想法和一流的技术，提高保真度和真实性

•  不仅仅是SIL－通过单个统一的工具链进行数据记录、回放、SIL、HIL、XIL和其他V&V应用，最大限度地提高测试重用和数据关联性

四、4 GHZ汽车雷达测试

自动紧急制动(AEB)或倒车侧后方预警系统(RCTA)等安全和ADAS功能都需要依靠雷达才能正常工作。随着汽车雷达发展到4 GHz的带宽，参数测试和仿真测试的测试内容不断增多，测试也就变得更具挑战性。此外，要满足可靠性需求，测试系统需要具有更高的精度和可重复性。同时，组织还必须考虑到未来需求的变化，如更高带宽的传感器或不同的天线设计。

1、客户需求

•  在77 GHz和79 GHz，以及1 GHz和4 GHz带宽下进行参数测量并仿真雷达障碍物。

•  执行可重复、准确和可靠的测试，以便符合验证和生产测试的原始设备制造商要求。

•  在仿真和测量仪器仪表中集成处理、驱动和消声室功能。

图4 雷达测试应用框图

“ NI的毫米波雷达技术实现了业界超高带宽和低延迟的软件，有助于我们更深入地进行汽车雷达技术研究。此外，NI灵活的平台化方法同时适用于雷达性能测试和雷达仿真，可帮助我们加快自动驾驶的研发进程。”

——吉利汽车(Geely Auto)

2、NI解决方案

•  4 GHz车载雷达测试系统(VRTS)能并行执行高度可重复且准确的雷达障碍物仿真和参数测量，从而缩短测试时间。

•  基于NI的雷达测试解决方案经济实惠且易于升级，具有模块化和灵活性等特点，并且能够满足所有验证及生产测试和测量的需求。

•  VRTS集成合作伙伴提供了基于NI RF测试系统的集成解决方案，将消声室、机电一体化、驱动和软件开发集于一体。

3、NI的优势

•  通过并行执行77 GHz和79 GHz汽车雷达的参数和仿真测试，减少节拍时间(takt time)、资本支出和占用空间。

•  模块化解决方案可随未来需求而升级，以添加更多测量类型、角度和对象，让您的投资免遭时代淘汰。

•  使用统一的工具链和API，连通设计、验证和生产环节，使各个环节之间可复用工作成果，从而加快产品推广上市。

五、HPC验证测试

自动驾驶汽车(AV)是当今最复杂的测试系统之一。强大的高性能计算(HPC)或多域计算平台是AV的核心所在，涵盖车辆的感知、规划和控制，辅助车辆在行驶中采取适当的行动，从而确保车辆及周围环境的安全。HPC平台必须能够从多个传感器获取同步数据；检测物体、相隔距离、车道和环境；并规划车辆的路线和轨迹。各家公司纷纷开始设计和构建自己的AV超级计算机，将特定于汽车的网络和传感器与消费类电子产品组件相结合，这样一来，他们必须在高计算能力和足够的效率之间取得平衡，这一点至关重要。测试这种平衡对于构建安全可靠的AV至关重要。

1、客户需求

•  验证HPC平台的功能，例如：

a、热性能

b、功耗

c、汽车网络功能

d、AV传感器接口功能

e、PCB电气测量

f、GNSS功能

•  根据HPC平台的设计变更，快速调整系统

•  满足AV产品的上市时间要求

图5 高性能计算(HPC)和多域控制器验证测试应用框图

“ NI与自动化V&V测试系统团队合作超40年，是值得信赖的顾问，可帮助测试工程团队最大限度地提高测试效率，使他们能够高效而自信地发布高质量产品。”

——Chad ChesneyNI，交通业务部，总经理兼副总裁

2、NI解决方案

•  借助适用于CAN、汽车以太网、电流和电压测量、电流和电压生成的模块化硬件，可定制满足确切I/O需求的系统。

•  灵活且可与第三方硬件共同操作，以便利用您现有的硬件和/或满足您要求的硬件来完善系统。利用可与PXI系统轻松连接的NI或第三方RAID存储设备,以高达15 GB/s的速率传输数万亿字节数据

3、NI的优势

•  NI提供了灵活的软件互联系统，该平台具备模块化硬件和一组可配置的I/O。

•  NI的解决方案只需使用一个系统，即可测试计算平台的多种功能，包括汽车网络、网络接口、热性能、功率测量、电气测量等。

•  NI的模块化和软件互联系统，可随新要求或设计变更快速进行调整。

六、C-V2X开环测试系统

许多业内人士认为，没有大规模的4G/5G蜂窝连接，全自动驾驶汽车就不可能实现。C-V2X(蜂窝车联网)将基于3GPP LTE-V或802.11标准，以构建直接的网络独立通信。

为了在这个新兴市场中保持竞争力，汽车原始设备制造商和供应商从基本的安全和效率应用入手，开发如紧急制动警告和交叉路口移动辅助系统等应用。他们也在紧锣密鼓地开发高级安全功能，以制造安全高效的车辆。随着新标准的快速批准，要将车辆与其他基础设施集成，进行C-V2X的原型验证和技术可行性以及互操作性验证是重要步骤。

1、客户需求

•  在所有场景中通过PC5直接接口验证V2X DUT行为，制造更安全的汽车

•  根据欧盟、美国、中国和其他区域标准，验证V2X应用的互操作性和功能

•  部署灵活的软件定义测试平台架构，以集成现有技术和即将推出的技术，如LTE-V2X、基于5G NR的V2X、DSRC和GNSS

•  缩短测试平台的开发时间，加快技术尽职调查的速度

图6 C-V2X开环测试应用框图

“ 通过与我们的合作伙伴S.E.A.和NI进行密切合作，我们能够验证和确认V2X设备是否符合大陆集团(Continental)对高质量的要求。在软件和硬件中实现802.11p/DSRC和C-V2X的V2X通信、RF测量和信道仿真，使我们在开发初期就可以使用V2X技术和独特的测试功能。基于SDR的通信实现和与S.E.A.的合作，确保我们能够在短时间内对新要求做出反应。总的来说，借助开放式NI平台所提供的V2X，我们能够成为V2X技术的领先者。”

——Ingolf Koch大陆集团(Continental)，系统测试和硬件工程主管

2、NI＋S.E.A.解决方案

•  V2X Day 1场景目录和一站式系统为用户定义的测试场景定义提供高效启动和全面功能

•  NI PXI和USRP平台确保将现有或新的必要标准与软件定义的架构集成

•  更高级别V2X信令堆栈可支持美国(WAVE)、欧盟(ITS-G5)和中国(CSAE)的区域标准

3、NI＋S.E.A.的优势

•  使用预定义的Day 1用例和客户定义的用例，通过同步仿真驾驶场景，测试V2X设备的功能，也可以用于高负载情况(道路拥堵)

•  灵活的软件无线电V2X开环测试解决方案适应当前和发展中的标准(如5G-NR)

•  可进行扩展以包含RF测量和闭环HIL测试，用于与其他流量对象和传感器进行动态控制/交互

4、采样配置

NI＋S.E.A.C-V2X开环测试系统可进行配置，以在最大程度上实现可扩展性、成本效益和部署选项。可灵活满足客户需求。扩展模块可用于：

•  Day 1用例测试目录可用于通过一站式测试系统立即开始执行测试

•  可仿真V2X周边交通环境，并仿真多达数百个对象(道路拥堵)

•  J 包括物理失真的GNSS信号仿真

•  仿真无线电波物理失真(8抽头信道仿真)

•  RF合规性测量符合3GPP

•  使用S.E.A.的V2X探查器/记录器系统回放现场记录的真实数据

七、C-V2X一致性测试系统

V2X(车联网)通信技术将改变移动出行行业，提高车辆和自动驾驶系统的安全性和效率。

对于此应用，V2X接口必须符合通信标准和RF法规。这些标准包括基于3GPP物理标准的4G/5G蜂窝连接，以及SAE、IEEE等机构的协议、安全性和其他应用标准。汽车供应商、设备制造商和其他参与V2X技术的公司需要具备以下功能的测试系统：

•  随着蜂窝技术的快速发展而适应最新标准

•  支持物理、协议和应用层测试

•  提供并可靠执行由OmniAir Consortium®等联合企业定义的一致性测试程序，以确保与V2X基础设施和RF环境之间的互操作性

•  除了RF物理层支持外，还包括用于时间、位置信息和同步的集成式GNSS仿真器

“ 动态通信技术需要深厚的技术能力和灵活的系统概念。我们选择NI模块化硬件平台及其基于SDR的无线电技术，联同我们的模块化测试软件和S.E.A. V2X软件模块，从而能够为V2X测试和测量应用提供高质量、高效的V2X测试解决方案。我们十分荣幸，我们的方法成功地获得了OmniAir认证。OmniAir的认证确保了互操作性在成功实现V2X技术中的关键作用。”

——Gerd Schmitz博士S.E.A.，首席执行官兼联合创始人

1、NI＋S.E.A.的优势

•  首款经OmniAir OQTE认证的C-V2X模块化台式测试仪，可实现全面的C-V2X一致性测试

•  模块化架构可扩展至HIL测试或大型道路/交通/车辆系统中的其他测试和测量需求

•  开环测试和闭环测试系统一站式解决方案，包括动态控制和与其他流量对象、传感器和ADAS应用的交互，可用于功能和V2X应用级

•  基于S.E.A.在V2X、汽车集成方面的 测试多年经验，以及与NI在RF和无线专业方面的多年合作经验

•  使用相同基础平台的802.11p/DSRC测试解决方案

2、NI＋S.E.A.解决方案

•  凭借软件定义的架构和模块化平台，PXI系统与VST2和USRP2相结合，确保集成现有或新的必要标准。

•  一站式解决方案可提供用于不同标准的即用型测试目录，并在客户设备、认证和插拔测试等诸多测试案例中得到证明。

•  开放系统框架可包括额外的接口扩展，如汽车以太网、摄像头和数据管理。该系统可扩展为开环或闭环系统，用于功能和应用级测试，包括动态控制和与其他ADAS应用的交互。

图7 C-V2X一致性测试应用框图

根据您的需求进行系统集成

NI提供了各种集成解决方案供您选择，满足您特定应用的需求。您可以将系统集成工作完全交给公司内部的集成团队，也可寻求我们遍布全球的NI合作伙伴联盟的帮助，获得完整的一站式解决方案。

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