理解硬件在环测试中的时延

研报总结

核心观点
硬件在环（HIL）测试中，延迟是关键因素，直接影响测试的实时性和准确性。延迟主要来源于网络传输、采样不确定性和模型更新，需在不同测试配置下进行评估和控制。

测试配置

1. 开环配置

   • 预设所有命令，模拟器无需实时反馈，延迟可忽略不计。
   • 部分命令动态调整，延迟影响较小，不改变预定义运动。

2. 闭环配置

   • 运动和控制命令未知，需实时反馈，延迟直接影响测试结果。

延迟定义与测量

• 网络延迟：消息传输至模拟器的延迟，受网络配置影响。
• 采样不确定性：数字输入采样间隔导致的延迟，取决于模拟器迭代率（SIR）。
• 更新延迟：消息接收后模型更新所需时间，为整数倍的SIR。
• 输出延迟：模型更新至RF信号输出的延迟，受硬件和固件性能影响。

零有效延迟

• 模拟器通过预测轨迹数据，在静态或低动态场景下可实现零有效延迟，但不可靠。
• 仅适用于无速度或姿态变化场景，需评估是否需实时运动。

延迟重要性

• 实时运动测试（如自动驾驶、导弹制导）需低延迟，否则引入误差。
• 非实时运动测试（如预定义轨迹）可忽略延迟，提高效率。

测试床配置

• 网络延迟：通过通信协议、线缆质量、交换机性能优化。
• 采样不确定性：使用外部1PPS信号同步模拟器周期，减少延迟。

模拟器选择

• Spirent模拟器：基于FPGA，延迟低且一致，如PNT X和GSS7000系列。
• 系统延迟：取决于硬件和更新率，需明确最佳和最差情况。
• 高动态应用（如导弹、炮弹）需高SIR/HUR以捕捉轨迹细节，避免延迟累积。

自动驾驶HIL测试

• 多模拟器（驾驶、环境、GNSS）协同，需同步各模块以减少综合采样延迟。
• 举例：100ms延迟在120km/h下导致3.3m误差，凸显延迟影响。

结论

• HIL测试需低且一致的延迟，需全面评估各环节延迟。
• Spirent模拟器通过FPGA技术实现可预测的低延迟，提高测试效率。