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5G、物联网、自动驾驶,《NI趋势展望报告2019》透露出哪些新风向?

2018-12-19
王洁
电子技术应用

2018年,5G标准正式发布,商用进程不断加速;物联网产业进一步融合与落地;我国人工智能政策不断落地,技术应用商业化进程加快;自动驾驶路测不断涌现,智能汽车势发展进程不可挡……半导体产业呈现全新的态势,传统的测试测量技术以及不能满足行业的飞速发展。作为测试测量领域的佼佼者,近期美国国家仪器公司(National Instruments,简称NI)又发布了新一年度的《NI趋势展望报告2019》,新形势下测试领域出现了不少的挑战,当然报告中透露出了一些应对挑战的创造性的解决方案。

今年是NI进入中国的第20个年头,一年一度的NI days也成功举办了19届,恰逢NI中国总部乔迁新址,在今年举办的NI days活动前一日,NI向业内媒体发布了《NI趋势展望报告2019》,该报告探讨了日新月异的技术发展所面临的关键工程趋势和挑战,包括物联网(IoT)、从原型验证到商业化部署的5G技术推进以及大众自动驾驶等领域。

NI市场营销副总裁 John Pasquarette介绍:“报告是NI从全球35000多家客户的一线服务数据中提炼出来的,NI从不断变化的技术环境中洞察出最关键的工程趋势和挑战,与各行业用户以及媒体一起来分享,共同寻找应对挑战的创造性的解决方案。”

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NI市场营销副总裁 John Pasquarette

NI每年发布的趋势展望报告可谓是测试测量行业的“风向标”,NI大中华区市场经理刘旭阳对NI 趋势展望预报告做了详细的分享,今年的报告有五大方向的重点信息:5G、自动驾驶、测试开发标准化、IoT、多行业融合。

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NI大中华区市场经理刘旭阳介绍NI趋势展望2019

5G无线测试关键技术——OTA测试

5G应用有三个经典的场景:高速率、高容量、低延迟。相比于3G、4G,5G会采用一些更新的技术,MU-MIMO和mmWave技术的物理实现需要使用比前几代蜂窝标准更多的天线元件,测试工程师面临到的是频率范围增加、封装技术更新和天线数量更多三方面的困难, 5G设备的测试需要新的测试技术。NI认为需要成本更低的空口(OTA)测试技术,以保证5G产品和解决方案在多行业和应用中的商业化可行性。

NI市场营销副总裁 John Pasquarette指出:“即使是OTA技术里面,也会有很多新的挑战,这个是我们不曾遇到的,因为在微波暗室里,怎么去控制电磁环境、怎么去仿真它的星道、怎么去测试它的天线参数,都是我们在5G里面最为难、也最为挑战的一些点。”

刘旭阳指出,OTA会在5G时代大面积推广,除了测试手机的终端,未来可穿戴设备以及工业领域的嵌入式设备都会加入一些OTA的测试,因为他们都需要做一些工业互联网的连接。

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OTA测试设置

另外,由于5G目前尚未真正量产,很多的技术原型都还在研发和验证阶段,对于技术的通用性和可迁移性都提出了很高的要求。NI更多的是从原型到量产这个过程中,怎么把前阶段的测试验证复制到量产阶段中来,同时覆盖像OTA这样一些关键的测试技术。这是NI在2018年所看到关于5G测试的一个亮点。

自动驾驶需要在成本、技术和战略之间进行权衡

自动驾驶要求车辆具有感知外界的能力功能。现在一些主流的汽车对外界探测方法主要依靠摄像头和微波雷达。雷达主要针对移动的目标,对于它的速度和方位会有很好的判断。另外还有精度更高的激光雷达。目前没有一种方案能够完美地解决我们对于未来汽车自动驾驶的一些设想。摄像头很难在视线不足的情况下识别,激光雷达在各方面的性能都比较均衡,但是最大的问题是非常昂贵,应用一套激光雷达会很显著地增加整个自动驾驶的成本。

对于汽车制造商而言,这意味着在成本、技术和战略这三个关键要素之间进行权衡,以达到适当的平衡。NI认为可以采用冗余与互补传感器,每种传感器都有其独特的优势和劣势,需要进行传感器融合,冗余可以克服每个传感器的缺陷。

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冗余与互补传感器

同时,NI认为集中式处理架构将是未来自动驾驶的一个趋势,将全车的雷达和探测设备集中到一个中央处理单元来处理。会很显著地提高整个传感器的融合度,这对于中间处理单元的要求非常高。在未来,更多汽车企业或主机厂会选择Hybrid,既有前端的探测和处理,也有中央的集中处理。通过这种方式去兼顾性能和处理能力,从而实现真正意义上的L5级的自动驾驶。

对于测试来说,测试系统需要一种可兼容性的,而且可以适应未来扩展的一种方案。自动驾驶汽车不仅会涉及到机械动力总成的问题,还有电池性能、网络连接能力等,这些都会涵盖到NI新的测试平台里,所以说对汽车领域测试系统的要求会更加开放和模块化。

开发过程标准化——加强软件标准化

在军工领域、航空航天领域,很多技术自有一套体系,很少看会出现显著的变化。而近年来,国内出现了很多民营的商业航天,实际上整个军工行业也发生了一些渐进式的变化。

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标准化的价值不断增加

军工领域的测试对象比较特殊,服役周期往往很长,有的十年,有的二十年,甚至有的是五十年。前不久美国刚刚宣布把B52轰炸机延寿到2050年,将会成为世界上第一款服役100年的飞机。对于飞机的测试,要怎么满足几十年的跨度?前期的方法是通过硬件标准化,通过硬件的标准化和抽象化搭建一套标准化的测试设备,适用于不同的型号的设备,甚至不同的地面装备都可以做一些相关的测试。NI在这方面做了很多的努力,VXI平台就是在这个背景下诞生的,现在已经过渡到PXI平台上。

然而,NI发现在现在的体系下,标准化硬件设备已经远远不能满足未来的需求。一架飞机上控制命令代码有几百万套,怎么对一架飞机的控制软件进行测试?在整个军工行业,软件所扮演的角色会越来越重要。

对于飞机来讲,它的被测对象没有很显著的变化,地面上还是做一些结构和试飞测试。但是它的测试内容发生了很显著的变化,需要从软件上对一些测试内容进行升级和拓展。

此外,NI在军工领域提出了一个安全工艺的标准,叫作ATML,就是为了便于进行这一阶段的标准化。

以前强调硬件综合,现在已经进入第四和第五个阶段,就是要标准化软件和软件架构,NI正在做相关工程开发。

商业航天方面,NI的合作伙伴长光卫星在2016年、2017年发射了两颗商用卫星,用的就是NI提供的模块化测试方案和标准化软件平台,来加速研发和验证的测试,从而将地面实验测试到发射时间缩短到仅八个月,这在以往是远远不够的。

用IoT思维管理测试系统

NI认为IoT的思维和方法是可以用来管理自动化测试系统的。

自动化测试系统中,对数据的格式和管理存在不统一的问题,可以借助IoT的一些想法和思维去解决这些问题。

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自动化测试的智能互联

一方面可以通过集中式的管理软件去管理系统,NI有一款SystemLink软件,可以远程地配置和管理测试系统。另外,可以通过专业的数据管理软件来标准化、统一化数据格式和数据软件,使数据资源的价值充分利用。最后是测试管理,对于自动化测试而言,测试管理是最关键的,以前更加强调软件加硬件,未来会看到在软件、硬件之上会有更多IoT的服务在里面。

NI亚太区市场总监汤敏指出:“我们一直在强调数据对于这个行业的重要性,但是对于测试数据,当前大概只有10%的测试数据是真正的派上用场了,还有90%的测试数据会被存到类似于“孤岛”上的节点,远没有发挥他们应有的作用。所以如何能够发挥物联网的特点,把我们的测试系统能够互联再管理起来,把剩下的90%的测试数据利用起来,其中的价值能够最终应用到我们测试系统的改进,能够反馈到我们的一些决策制定上,我们觉得这是非常重要的一些趋势,比较值得关心。”

多行业融合趋势不可挡

每个行业都在变化,都在发生交叉,NI认为测试领域最大的趋势是融合。

随着自动驾驶汽车的到来,汽车已经不再是一个纯机械的东西,开始慢慢向着通信、电气化逐步过渡,而且是包含了人工智能的趋势;5G芯片包含很多天线在里面,已经慢慢与半导体领域发生融合;IoT也会有一些专用的芯片,整个行业都在交叉、融合。由于传统的测试更多是对于特定的功能实现特定的测试,已经不能满足未来的需求。

融合是大趋势,想要在未来获得持续的增长,不能仅关注自身的行业,NI最新发布的测试趋势展望最核心的建议还是希望大家可以多多观察其他相邻行业的发展,不只针对测试行业,对通信、半导体等行业也同样适用。