ADAS、新能源引領(lǐng)汽車(chē)測(cè)試根本巨變，NI平臺(tái)化方案一統(tǒng)多領(lǐng)域融合需求

——新奧迪A8、斯巴魯全球首款混動(dòng)、吉利、吉大…都在為我們做背書(shū)

近日，Intel宣布與Alphabet旗下的自動(dòng)駕駛公司Waymo展開(kāi)合作，共同打造適用于任何路況的Level 4級(jí)和Level 5級(jí)自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺(tái)。前不久，配備了Audi AI自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的新一代奧迪A8全球首發(fā)，作為全球首款具備Level 3級(jí)自動(dòng)駕駛功能的量產(chǎn)車(chē)型備受業(yè)界矚目……目前，科技企業(yè)和傳統(tǒng)整車(chē)巨頭正搶灘自動(dòng)駕駛，而ADAS是從傳統(tǒng)汽車(chē)向無(wú)人駕駛進(jìn)發(fā)的關(guān)鍵。

NI 數(shù)據(jù)采集和控制全球業(yè)務(wù)和技術(shù)總監(jiān)James Smith在汽車(chē)測(cè)試及質(zhì)量監(jiān)控博覽會(huì)（中國(guó)）（Automotive Testing Expo CHINA 2017）表示，ADAS的持續(xù)演進(jìn)，不僅使得汽車(chē)中傳感器的種類(lèi)和數(shù)量持續(xù)增加，更加速推進(jìn)了基于不同傳感器的融合技術(shù)（Sensor Fusion），這一切都將使得汽車(chē)測(cè)試的復(fù)雜度大幅提升，效率及成本挑戰(zhàn)隨之而來(lái)。

圖1. NI專(zhuān)家在汽車(chē)測(cè)試及質(zhì)量監(jiān)控博覽會(huì)（中國(guó)）上受訪(fǎng)暢談未來(lái)汽車(chē)測(cè)試的挑戰(zhàn)

右一為NI 數(shù)據(jù)采集和控制全球業(yè)務(wù)和技術(shù)總監(jiān)James Smith，左一為NI資深技術(shù)市場(chǎng)工程師楊千惠

ADAS測(cè)試也講“Fusion”，平臺(tái)化解決方案漸成王牌

近年來(lái)，ADAS系統(tǒng)滲透率迅速提升，據(jù)中信證券研究部預(yù)測(cè)，得益于政策法規(guī)推動(dòng)傳統(tǒng)廠商普及前裝以及互聯(lián)網(wǎng)跨界競(jìng)爭(zhēng)者倒逼等驅(qū)動(dòng)力，2020年中國(guó)ADAS市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到2，000億元，其中前裝市場(chǎng)滲透率達(dá)到30%。

圖2. 中信證券研究部預(yù)測(cè)2020年中國(guó)ADAS市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到2000億元

作為感知單元，基于攝像頭圖像識(shí)別的環(huán)視系統(tǒng)，以及疊加雷達(dá)的綜合感知應(yīng)用是ADAS的硬件核心，據(jù)NI資深技術(shù)市場(chǎng)工程師楊千惠介紹，根據(jù)國(guó)際自動(dòng)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)（SAE）設(shè)置的L0~L5的智能駕駛分級(jí)定義，目前整個(gè)汽車(chē)行業(yè)還處于L2~L3的過(guò)渡階段，而隨著智能駕駛的等級(jí)越高，傳感器在整車(chē)中的分布會(huì)更廣，融合應(yīng)用也會(huì)更深入。James Smith強(qiáng)調(diào)：“隨著傳感器數(shù)量的增加，僅各傳感器的單獨(dú)測(cè)試已經(jīng)涌現(xiàn)出不少新需求，而考慮到智能駕駛所需的傳感器融合技術(shù)，在系統(tǒng)級(jí)層面對(duì)各個(gè)傳感器進(jìn)行同步、整體性能的測(cè)試更將對(duì)測(cè)試本身以及測(cè)試成本提出挑戰(zhàn)?！?/p>

有別于其他測(cè)試廠商，NI以軟件為中心的平臺(tái)化測(cè)試解決方案在ADAS測(cè)試方面有著自己的獨(dú)有優(yōu)勢(shì)：

1. NI在射頻測(cè)試以及圖像形成領(lǐng)域有著多年積累，隨著雷達(dá)在ADAS系統(tǒng)中的分量越來(lái)越重，這也使得NI汽車(chē)測(cè)試解決方案的專(zhuān)業(yè)性突出；

2. 同時(shí)，基于PXI的靈活測(cè)試平臺(tái)，NI測(cè)試解決方案可以實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)的精準(zhǔn)同步測(cè)試，這也是NI PXI平臺(tái)能夠無(wú)縫銜接到傳感器融合測(cè)試中的原因；

3. 不論射頻測(cè)試，還是同步性能測(cè)試……這些優(yōu)勢(shì)都是基于NI統(tǒng)一的軟硬件平臺(tái)，而NI的平臺(tái)化測(cè)試解決方案同樣能夠貫穿到汽車(chē)測(cè)試的整個(gè)流程中，例如前期的模型在環(huán)（MIL）、軟件測(cè)試，中期的硬件在環(huán)（HIL）仿真，以及最終的整車(chē)場(chǎng)景測(cè)試。

圖3. NI統(tǒng)一的平臺(tái)化解決方案貫穿整個(gè)汽車(chē)測(cè)試流程

因此，“無(wú)論是對(duì)測(cè)試工程師，還是對(duì)驗(yàn)證工程師，無(wú)論是實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，還是最終的整車(chē)場(chǎng)景測(cè)試，NI解決方案都是提供統(tǒng)一的平臺(tái)，其中的代碼更可以高度復(fù)用，這不僅簡(jiǎn)化了工程師的開(kāi)發(fā)難度，提升了測(cè)試效率，更能有效控制測(cè)試成本，” 楊千惠補(bǔ)充道。

目前，NI的這套測(cè)試方案已經(jīng)經(jīng)歷市場(chǎng)驗(yàn)證。正如文章開(kāi)頭提到震動(dòng)業(yè)界的全球首款具備L3級(jí)自動(dòng)駕駛功能的量產(chǎn)車(chē)型新一代奧迪A8的發(fā)布，NI和奧迪基于ADAS測(cè)試的合作早已展開(kāi)。在基于NI PXI平臺(tái)的解決方案實(shí)現(xiàn)雷達(dá)測(cè)試后，Niels Koch（Component Owner of Radar Systems，Audi AG）對(duì)NI在汽車(chē)電子和軟件測(cè)試的高能效給予了高度評(píng)價(jià)：“得益于具備業(yè)界最寬帶寬以及最低延遲軟件特性的PXI矢量信號(hào)收發(fā)儀，NI幫助我們更好地測(cè)試了自動(dòng)駕駛雷達(dá)傳感器，同時(shí)幫助我們?cè)?a target="_blank">產(chǎn)品設(shè)計(jì)早期發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，這在以前是無(wú)法想象的?！?/p>

圖4. NI攜貫穿研發(fā)驗(yàn)證到產(chǎn)線(xiàn)測(cè)試的ADAS汽車(chē)測(cè)試整體解決方案亮相展會(huì)

對(duì)標(biāo)國(guó)內(nèi)ADAS滲透率的迅速提升，中國(guó)市場(chǎng)一直是NI全力布局的重點(diǎn)，據(jù)楊千惠介紹，吉利已經(jīng)和NI合作開(kāi)展針對(duì)77GHz汽車(chē)毫米波雷達(dá)的測(cè)試。除了整車(chē)廠以外，NI同樣和中國(guó)的多所高校及研究機(jī)構(gòu)，例如吉林大學(xué)，展開(kāi)前沿研究合作。

基于高性能運(yùn)算處理模塊FlexRIO FPGA，NI同樣制勝新能源汽車(chē)測(cè)試

當(dāng)然，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)格局的變化不只自動(dòng)駕駛，NI平臺(tái)化的測(cè)試解決方案更不僅適用于ADAS測(cè)試。除了以ADAS為核心的自動(dòng)駕駛之外，新能源以及車(chē)聯(lián)網(wǎng)這兩大版塊正在撬動(dòng)汽車(chē)行業(yè)發(fā)生根本巨變，同時(shí)，也帶動(dòng)傳統(tǒng)汽車(chē)測(cè)試與面向未來(lái)的汽車(chē)測(cè)試之間存在巨大gap。

James Smith認(rèn)為：“目前，中國(guó)已經(jīng)超過(guò)北美，成為世界上最大的新能源汽車(chē)市場(chǎng)，極具前景?！贝_實(shí)，在眾多國(guó)家優(yōu)惠政策的助推下，新能源汽車(chē)已經(jīng)成為中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)的生力軍。根據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)公布的數(shù)據(jù)顯示，2016年中國(guó)新能源車(chē)銷(xiāo)量為50.7萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)53%。今年4月25日公布的《汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》中也明確將節(jié)能汽車(chē)列入發(fā)展重點(diǎn)，預(yù)計(jì)到2020年，中國(guó)新能源車(chē)年產(chǎn)銷(xiāo)達(dá)到200萬(wàn)輛。

據(jù)James Smith介紹，相較于傳統(tǒng)汽車(chē)，新能源汽車(chē)中的三電系統(tǒng)是核心，其中電機(jī)和電池的測(cè)試環(huán)節(jié)至關(guān)重要，例如，新能源汽車(chē)的電機(jī)轉(zhuǎn)速非?？?，大概是傳統(tǒng)汽車(chē)中的500倍左右，而對(duì)于電池，也需要進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的高性能測(cè)試。針對(duì)這兩個(gè)方面，NI也有實(shí)際案例站臺(tái)。

為了幫助斯巴魯研發(fā)其全球首款跨界混動(dòng)車(chē)型Subaru XV Crosstrek Hybrid，NI開(kāi)發(fā)了一個(gè)全新的驗(yàn)證系統(tǒng)，由一個(gè)真實(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU和一個(gè)仿真發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的HIL系統(tǒng)組成。在測(cè)試期間，只需修改一個(gè)參數(shù)，HIL系統(tǒng)就可以輕松仿真復(fù)雜的測(cè)試情境。由于整個(gè)過(guò)程所需的計(jì)算性能非常高，斯巴魯認(rèn)為NI是唯一能夠滿(mǎn)足這些需求的供貨商。

據(jù)悉，斯巴魯?shù)暮诵南到y(tǒng)硬件采用了NI FlexRIO FPGA模塊，這是一款搭載FPGA芯片且基于PXI的控制器，用于模擬發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的模型，所有程序均使用NI LabVIEW系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行部署。斯巴魯之所以決定采用NI FlexRIO平臺(tái)主要是因?yàn)樵撈脚_(tái)使用FPGA進(jìn)行控制和運(yùn)算，給運(yùn)算處理性能帶來(lái)極大優(yōu)勢(shì)，可達(dá)到1.2 μs的仿真速率，而其他廠商的大多數(shù)仿真平臺(tái)都采用CPU執(zhí)行運(yùn)算，導(dǎo)致循環(huán)速率僅為5 μs ~ 50 μs之間。

“基于NI FlexRIO FPGA平臺(tái)，斯巴魯所有開(kāi)發(fā)出來(lái)的測(cè)試模式僅在118個(gè)小時(shí)內(nèi)就能自動(dòng)執(zhí)行完畢，而手動(dòng)執(zhí)行所有測(cè)試的話(huà)大約需要2，300個(gè)小時(shí)，NI的解決方案為客戶(hù)節(jié)省了95%的時(shí)間，” 楊千惠基于客戶(hù)的反饋分享到。

汽車(chē)測(cè)試融合未來(lái)，“統(tǒng)一”正成為行業(yè)關(guān)鍵詞

圖5. NI汽車(chē)測(cè)試解決方案完全覆蓋ADAS、新能源及車(chē)聯(lián)網(wǎng)等測(cè)試需求

提供一套以軟件為核心的平臺(tái)化測(cè)試方案，是NI解決方案的核心，而“統(tǒng)一”更成為NI測(cè)試解決方案的關(guān)鍵詞，無(wú)論是ADAS、新能源還是車(chē)聯(lián)網(wǎng)測(cè)試；無(wú)論是前期的模型在環(huán)、軟件測(cè)試，還是中期的HIL仿真，抑或后期的整車(chē)場(chǎng)景測(cè)試，NI統(tǒng)一的解決方案貫穿汽車(chē)測(cè)試的各個(gè)細(xì)分領(lǐng)域，各個(gè)流程。

James Smith談到，即使面對(duì)基于不同標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議通信的V2X領(lǐng)域，NI同樣可以利用PXI平臺(tái)完成例如802.11p，WiFi，以及未來(lái)5G等不同通信協(xié)議的測(cè)試。基于NI模塊化的硬件平臺(tái)，客戶(hù)只需要對(duì)軟件進(jìn)行相應(yīng)的修改，就可以非常方便地實(shí)現(xiàn)不同的功能。

“面向未來(lái)的汽車(chē)測(cè)試，不僅需要NI在技術(shù)層面‘一路向前’，更離不開(kāi)基于NI統(tǒng)一的軟硬件平臺(tái)的合作伙伴的發(fā)展以及生態(tài)系統(tǒng)的建立，例如此次參展我們特別Highlight了NI的合作伙伴——Konrad Technologies針對(duì)傳感器融合測(cè)試的Demo，”楊千惠總結(jié)道：“就在V2X領(lǐng)域，NI基于自身的無(wú)線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)（WTS）攜手合作伙伴NOFFZ，共同為HARMAN提供了完整的無(wú)線(xiàn)通信測(cè)試解決方案?！?/p>

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