2023自动驾驶测试解决方案白皮书

自动驾驶测试 了解NI解决方案 自动驾驶将全新技术引入汽车行业，汽车需要更为灵活和面向未来的测试系统。NI提供以软件为核心，开放平台为基础的自动驾驶测试方案，涵盖数据采集、数据回灌、SIL、HIL,以及传感器融合、传感器特性分析、电子零部件下线测试(EOL)，以应对当今和未来的自动驾驶技术。 03自动驾驶数据采集系统05自动驾驶数据回灌和HIL测试系统07域控制器验证测试系统09毫米波雷达测试系统11紧缩场(CATR)测试系统13车联网(V2X)功能测试系统15车联网(V2X)一致性测试系统17车联网(V2X)嗅探器19传感器融合HIL测试系统 VIDYARAMADOSSADAS首席产品经理 自动驾驶数据采集系统 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自动驾驶算法。自动驾驶系统需要多个高带宽传感器，每秒产生大量数据，准确高效的采集、储存和转移这些数据。需要采集系统在保证质量情况下做到成本可控，同时紧跟行业技术发展。整个采集系统具有设备性能高，技术前瞻性好以及可扩展性强的特点。 NI解决方案 客户需求 01 01 更好的数据质量―仪表级I/O，高带宽，高精度定时和同步，边缘计算能力实现智能数据压缩。 同步―为传感器和汽车网络接口提供微秒级精度。 02 02 不断变化的需求－技术需要适应不断变化和迭代的汽车规范要求。 更安全且低成本的数据存储－完全加密的企业级存储解决方案和高性价比的存储即服务(STaaS)订阅模式。 03 03 数据量－管理以GB/s为量级的数据创建和捕捉，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数据的可视化。 更集成化的系统－使用一个系统，可减小占用空间、降低功耗并减少出错风险。 04 数据质量和成本－在数据生命周期一开始即实现I/O精确测量、无损数据处理和数据精简。 05 集成系统―不再每种传感器使用一个独立的采集解决方案，避免复杂的安装过程，降低故障风险。 “我们通常将PXI机箱部署在车辆中，并将其连接到常见驾驶场景的实况摄像头、超声波、车辆总线和环境传感器数据。接着使用这些实况数据在测试台上训练并验证计算机的视觉深度学习算法。” Derek O'Dea法雷奥(Valeo)测量设备和工具开发经理 图01数据采集应用程序的示意图 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仅仅是采集—用于数据采集、回灌和自动驾驶HIL的统一工具链系统集成和升级－NI强大的合作伙伴体系、以及来自IT厂商和云服务厂商等生态系统专家支持 将回灌和HIL测试集成到单个系统来提高测试效率 自动驾驶数据回灌和HIL测试系统 验证自动驾驶域控制器上运行的感知、规划和控制算法是确保自动驾驶功能能够安全、可靠地投放到市场的关键。行业需要通过实施不同的测试方法（如回灌和HIL）来有效地扩展测试覆盖能力，从而将大部分测试从外场测试转移到实验室，从而提高测试覆盖率。 回灌测试需求 常见的测试需求 01 01 通过多个I/O和汽车总线信号连接自动驾驶域控制器，严格控制定时和数据同步。 以与实际试驾期间相同的车辆处理方式向系统回灌外部数据。 HIL测试需求 在域控制器上测试复杂的算法需要通过准确地注入从车辆中采集的真实道路数据来复现场景。测试还必须扩大覆盖范围，以纳入路测时遇到的极端困难或危险场景。借助仿真，能够创建几乎数量无限的边缘场景，从而确保自动驾驶功能的安全运行。 02 确保系统的可扩展性，使系统能够不断集成更多的摄像头、雷达、激光雷达等自动驾驶传感器，满足未来的I/O和测试要求。 01 使用仿真场景激励感知系统，使域控制器相信它正在处理真实世界的场景。 03 02 通过直接注入技术将故障、帧延迟等插入传感器的比特流，提高测试覆盖范围的可靠性和可重复性。 将硬件I/O与多种场景仿真软件和模型工具集成。 NI自动驾驶数据回灌/HIL系统：优势 NI统一的工具链能够可靠地完成从设计到验证等各个阶段的测试，帮助工程师加快开发速度。借助NI用于摄像头、雷达、V2X、激光雷达和GNSS传感器及总线的一系列I/O，满足快速增长的测试需求。提供统一的测试系统架构，在同一系统中实现数据回灌和HIL测试之间的来回切换，同时提供统一的数据采集平台。 确保来自NI采集系统或其他有时间戳的记录文件的同步数据回灌。集成场景仿真软件和模型，并注入不同来源的信号，从而充分提高测试工具之间的互操作性。通过在实验室仿真环境中运行更多的测试用例和场景，尽可能扩大实验室测试覆盖范围，减少外场道路测试项目。开放的软硬件平台，兼容第三方开发工具。灵活配置系统组成并具有可扩展性，确保系统可以满足未来需求。 ReplayandHILAD软件功能包括：数据吞吐、定时和同步、与域控制器连接、完全自定义、数据存储，与仿真环境的接口。 PXI技术可提供硬件和软件故障处理能力，可实现低至纳秒级同步和定时控制，从而能够可靠地执行各种测试用例。 03 模块化硬件可生成信号来仿真自动驾驶传感器接口、汽车总线通信和通用I/O，从而测试自动驾驶域控制器上的各种传感器的协调情况。 04 具备硬件集成开放性，可与Hexagon(Vires)、AppliedIntuition、IPG、Ansys、aiMotive及更多仿真和建模软件提供商进行交互。 图02 05 一种以软件为中心的开放式方法，用于连接和获取IT基础结构和云服务提供商（如MicrosoftAzure、AWS、Seagate等）的数据。 “AD和ADAS需要结合不同的测试方法，这虽然很有挑战性，但对于保证驾驶员和乘客的安全并最终实现自动驾驶汽车至关重要。借助NI解决方案，我们可以构建系统，并朝着实现真实和虚拟测试相结合的全面测试策略迈进一步。” Thomas Herpel博士高级经理，ZFMobilitySolutions 域控制器验证测试系统 自动驾驶汽车是当今最复杂的待测系统之一。自动驾驶域控制器是自动驾驶汽车的核心所在，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。域控制器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自动驾驶域控制器，将汽车网络和传感器与消费类电子产品组件相结合，汽车制造厂商必须在高算力和高效率之间找到平衡点。测试这种平衡对于制造可靠的自动驾驶汽车至关重要。 客户需求 03满足自动驾驶汽车的上市时间要求 02根据域控制器的设计变更，快速调整系统 01 验证域控制器平台的功能，例如： 热性能功耗汽车网络功能自动驾驶传感器接口功能PCB电气测量GNSS功能 NI解决方案 01 用于CAN、车载以太网、电流和电压测量/生成等的模块化硬件，可根据您的I/O需求定制系统。 02 灵活且可与第三方硬件互操作，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或第三方磁盘阵列(RAID)存储设备,以高达15GB/s的速率传输数万亿字节数据。 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I/O。NI的解决方案只需使用一个系统，即可测试域控制器的多种功能，包括汽车总线、网络接口、热性能、功率测量、电气测量等。NI的模块化硬件和互联软件架构，确保系统具有可扩展性，可根据未来的设计要求快速进行调整。 毫米波雷达测试系统 自动紧急制动(AEB)或倒车侧后方预警系统(RCTA)等安全和自动驾驶功能都需要依靠雷达才能正常工作。随着汽车雷达的发展，测试变得更具挑战性，因为参数测试和仿真测试都需要更多的测试覆盖率。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，组织也不能忽视未来的需求，例如更高带宽的传感器或不同的天线设计。 客户需求 02 03 01 针对77GHz或79GHz频段雷达在1GHz或4GHz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、驱动和微波暗箱功能。 “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 NI解决方案 01 03 基于NI的雷达测试解决方案性价比高，易于升级，采用模块化、灵活的收发双置或收发一体雷达天线配置，能够满足所有验证和生产测试及测量需求。 VRTS集成合作伙伴提供了基于NIRF测试系统的集成解决方案，将微波暗箱、机电一体化、驱动和软件开发集于一体。 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。 NI的优势 通过并行执行77GHz和79GHz汽车雷达的参数和仿真测试，减少节拍时间(takttime)、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。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。 紧缩场(CATR)测试系统 雷达传感器技术在自动驾驶中发挥着重要作用。具体来说，成像雷达因具备以下特性而越来越受欢迎：高分辨率；多输入多输出(MIMO)天线；以及宽孔径、更高的远距离目标识别能力和更长的远场距离。所有这些新的测试挑战都需要更采用复杂的测试设备。为了经济高效地跟上技术发展的步伐，当今的雷达测试解决方案必须快速、准确、智能、紧凑且可扩展性强。 客户需求 NI+NOFFZ优势 为您的特定测试和自动化需求量身定制的紧凑型测试台，能够适应您的生产环境灵活且可扩展性强的模块化雷达测试系统，可满足新的测试需求，以适应未来的变化，实现高投资回报即用型一站式解决方案，提供全球现场支持和丰富的服务，制造周期短专为生产而优化的快速、准确且高效的测试系统，可从雷达传感器开发测试扩展到经济型大规模生产测试 01 紧缩场(CATR)微波暗箱，在短距离内创造高质量静区 02在校准过程中，沿单个双轴轨迹同时移动，并具有高精度的待测雷达运动 03 NI和NOFFZTechnologies联手，专为生产测试开发一款快速准确的CATR测试系统。该系统将NOFFZUTP5069测试室、自动化功能和软件与NIVRTS相结合，可测试下一代雷达技术，有助于节省成本、更有效地利用空间并轻松适应新要求。 测试和校准实现快速循环，多个待测雷达可以并行处理 04空间狭小无法容纳远场大型微波暗室 05高度灵活的测试控制和应用软件，方便集成到现有生产环境中 “创新的紧缩场(CATR)微波暗箱设计与NI的技术相得益彰，让我们的UTP雷达测试系统更上一层楼。下一代成像和3D/4D雷达传感器现在可以在先进的测试环境中进行批量校准和测试。” Oliver PoosNOFFZTechnologiesADAS首席工程师 图05 CATR测试系统内部框图设置 NI与NOFFZ联合推出的解决方案 03 01 05 UTP5069下线检测(EOL)雷达传感器测试系统在紧缩场(CATR)微波暗箱中具有出色的反射抑制能力，且占地面积小，适用于大型成像雷达传感器 基于NOFFZUTP套件的独立应用软件可帮助您实现同步待测雷达运动、并行测量、变量管理、独立数据库连接等 可选的双爪上下料工作站有助于缩短测试周期 04 机械臂将待测雷达非常精确地放置在静区内，并允许待测雷达在方位角和仰角上进行高度准确的运动，从而获得理想校准结果 4GHz带宽车载雷达测试系统(VRTS)可帮助您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