《电子技术应用》

ADAS 新能源引领汽车测试根本巨变

NI平台化方案一统多领域融合需求

2017/10/25 18:35:31

  ——新奥迪A8、斯巴鲁全球首款混动、吉利、吉大…都在为我们做背书

  近日,Intel宣布与Alphabet旗下的自动驾驶公司Waymo展开合作,共同打造适用于任何路况的Level 4级和Level 5级自动驾驶计算平台。前不久,配备了Audi AI自动驾驶系统的新一代奥迪A8全球首发,作为全球首款具备Level 3级自动驾驶功能的量产车型备受业界瞩目……目前,科技企业和传统整车巨头正抢滩自动驾驶,而ADAS是从传统汽车向无人驾驶进发的关键。

  NI 数据采集和控制全球业务和技术总监James Smith在汽车测试及质量监控博览会(中国)(Automotive Testing Expo CHINA 2017)表示,ADAS的持续演进,不仅使得汽车中传感器的种类和数量持续增加,更加速推进了基于不同传感器的融合技术(Sensor Fusion),这一切都将使得汽车测试的复杂度大幅提升,效率及成本挑战随之而来。

1.jpg

  图1. NI专家在汽车测试及质量监控博览会(中国)上受访畅谈未来汽车测试的挑战

  右一为NI 数据采集和控制全球业务和技术总监James Smith,左一为NI资深技术市场工程师杨千惠

  ADAS测试也讲“Fusion”,平台化解决方案渐成王牌

  近年来,ADAS系统渗透率迅速提升,据中信证券研究部预测,得益于政策法规推动传统厂商普及前装以及互联网跨界竞争者倒逼等驱动力,2020年中国ADAS市场规模有望达到2,000亿元,其中前装市场渗透率达到30%。

2.jpg

  图2. 中信证券研究部预测2020年中国ADAS市场规模有望达到2000亿元

  作为感知单元,基于摄像头图像识别的环视系统,以及叠加雷达的综合感知应用是ADAS的硬件核心,据NI资深技术市场工程师杨千惠介绍,根据国际自动机械工程师学会(SAE)设置的L0~L5的智能驾驶分级定义,目前整个汽车行业还处于L2~L3的过渡阶段,而随着智能驾驶的等级越高,传感器在整车中的分布会更广,融合应用也会更深入。James Smith强调:“随着传感器数量的增加,仅各传感器的单独测试已经涌现出不少新需求,而考虑到智能驾驶所需的传感器融合技术,在系统级层面对各个传感器进行同步、整体性能的测试更将对测试本身以及测试成本提出挑战。”

  有别于其他测试厂商,NI以软件为中心的平台化测试解决方案在ADAS测试方面有着自己的独有优势:

  1.NI在射频测试以及图像形成领域有着多年积累,随着雷达在ADAS系统中的分量越来越重,这也使得NI汽车测试解决方案的专业性突出;

  2.同时,基于PXI的灵活测试平台,NI测试解决方案可以实现微秒级的精准同步测试,这也是NI PXI平台能够无缝衔接到传感器融合测试中的原因;

  3.不论射频测试,还是同步性能测试……这些优势都是基于NI统一的软硬件平台,而NI的平台化测试解决方案同样能够贯穿到汽车测试的整个流程中,例如前期的模型在环(MIL)、软件测试,中期的硬件在环(HIL)仿真,以及最终的整车场景测试。

3.png

  图3. NI统一的平台化解决方案贯穿整个汽车测试流程

  因此,“无论是对测试工程师,还是对验证工程师,无论是实验室测试,还是最终的整车场景测试,NI解决方案都是提供统一的平台,其中的代码更可以高度复用,这不仅简化了工程师的开发难度,提升了测试效率,更能有效控制测试成本,” 杨千惠补充道。

  目前,NI的这套测试方案已经经历市场验证。正如文章开头提到震动业界的全球首款具备L3级自动驾驶功能的量产车型新一代奥迪A8的发布,NI和奥迪基于ADAS测试的合作早已展开。在基于NI PXI平台的解决方案实现雷达测试后,Niels Koch(Component Owner of Radar Systems,Audi AG)对NI在汽车电子和软件测试的高能效给予了高度评价:“得益于具备业界最宽带宽以及最低延迟软件特性的PXI矢量信号收发仪,NI帮助我们更好地测试了自动驾驶雷达传感器,同时帮助我们在产品设计早期发现问题,这在以前是无法想象的。”

4.png

  图4. NI携贯穿研发验证到产线测试的ADAS汽车测试整体解决方案亮相展会

  对标国内ADAS渗透率的迅速提升,中国市场一直是NI全力布局的重点,据杨千惠介绍,吉利已经和NI合作开展针对77GHz汽车毫米波雷达的测试。除了整车厂以外,NI同样和中国的多所高校及研究机构,例如吉林大学,展开前沿研究合作。

  基于高性能运算处理模块FlexRIO FPGA,NI同样制胜新能源汽车测试

  当然,汽车产业格局的变化不只自动驾驶,NI平台化的测试解决方案更不仅适用于ADAS测试。除了以ADAS为核心的自动驾驶之外,新能源以及车联网这两大版块正在撬动汽车行业发生根本巨变,同时,也带动传统汽车测试与面向未来的汽车测试之间存在巨大gap。

  James Smith认为:“目前,中国已经超过北美,成为世界上最大的新能源汽车市场,极具前景。”确实,在众多国家优惠政策的助推下,新能源汽车已经成为中国汽车市场的生力军。根据中国汽车工业协会公布的数据显示,2016年中国新能源车销量为50.7万辆,同比增长53%。今年4月25日公布的《汽车产业中长期发展规划》中也明确将节能汽车列入发展重点,预计到2020年,中国新能源车年产销达到200万辆。

  据James Smith介绍,相较于传统汽车,新能源汽车中的三电系统是核心,其中电机和电池的测试环节至关重要,例如,新能源汽车的电机转速非常快,大概是传统汽车中的500倍左右,而对于电池,也需要进行专门的高性能测试。针对这两个方面,NI也有实际案例站台。

  为了帮助斯巴鲁研发其全球首款跨界混动车型Subaru XV Crosstrek Hybrid,NI开发了一个全新的验证系统,由一个真实发动机ECU和一个仿真发动机运行的HIL系统组成。在测试期间,只需修改一个参数,HIL系统就可以轻松仿真复杂的测试情境。由于整个过程所需的计算性能非常高,斯巴鲁认为NI是唯一能够满足这些需求的供货商。

  据悉,斯巴鲁的核心系统硬件采用了NI FlexRIO FPGA模块,这是一款搭载FPGA芯片且基于PXI的控制器,用于模拟发动机运行的模型,所有程序均使用NI LabVIEW系统设计软件进行部署。斯巴鲁之所以决定采用NI FlexRIO平台主要是因为该平台使用FPGA进行控制和运算,给运算处理性能带来极大优势,可达到1.2 ?s的仿真速率,而其他厂商的大多数仿真平台都采用CPU执行运算,导致循环速率仅为5 ?s ~ 50 ?s之间。

  “基于NI FlexRIO FPGA平台,斯巴鲁所有开发出来的测试模式仅在118个小时内就能自动执行完毕,而手动执行所有测试的话大约需要2,300个小时,NI的解决方案为客户节省了95%的时间,” 杨千惠基于客户的反馈分享到。

  汽车测试融合未来,“统一”正成为行业关键词

5.png

  图5. NI汽车测试解决方案完全覆盖ADAS、新能源及车联网等测试需求

  提供一套以软件为核心的平台化测试方案,是NI解决方案的核心,而“统一”更成为NI测试解决方案的关键词,无论是ADAS、新能源还是车联网测试;无论是前期的模型在环、软件测试,还是中期的HIL仿真,抑或后期的整车场景测试,NI统一的解决方案贯穿汽车测试的各个细分领域,各个流程。

  James Smith谈到,即使面对基于不同标准协议通信的V2X领域,NI同样可以利用PXI平台完成例如802.11p,WiFi,以及未来5G等不同通信协议的测试。基于NI模块化的硬件平台,客户只需要对软件进行相应的修改,就可以非常方便地实现不同的功能。

  “面向未来的汽车测试,不仅需要NI在技术层面‘一路向前’,更离不开基于NI统一的软硬件平台的合作伙伴的发展以及生态系统的建立,例如此次参展我们特别Highlight了NI的合作伙伴——Konrad Technologies针对传感器融合测试的Demo,”杨千惠总结道:“就在V2X领域,NI基于自身的无线测试系统(WTS)携手合作伙伴NOFFZ,共同为HARMAN提供了完整的无线通信测试解决方案。”


继续阅读>>