ADAS、新能源引領(lǐng)汽車測試根本巨變，NI平臺化方案一統(tǒng)多領(lǐng)域融合需求

——新奧迪A8、斯巴魯全球首款混動、吉利、吉大…都在為我們做背書

近日，Intel宣布與Alphabet旗下的自動駕駛公司Waymo展開合作，共同打造適用于任何路況的Level 4級和Level 5級自動駕駛計算平臺。前不久，配備了Audi AI自動駕駛系統(tǒng)的新一代奧迪A8全球首發(fā)，作為全球首款具備Level 3級自動駕駛功能的量產(chǎn)車型備受業(yè)界矚目……目前，科技企業(yè)和傳統(tǒng)整車巨頭正搶灘自動駕駛，而ADAS是從傳統(tǒng)汽車向無人駕駛進發(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在汽車測試及質(zhì)量監(jiān)控博覽會（中國）（Automotive Testing Expo CHINA 2017）表示，ADAS的持續(xù)演進，不僅使得汽車中傳感器的種類和數(shù)量持續(xù)增加，更加速推進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測試的復(fù)雜度大幅提升，效率及成本挑戰(zhàn)隨之而來。

圖1. NI專家在汽車測試及質(zhì)量監(jiān)控博覽會（中國）上受訪暢談未來汽車測試的挑戰(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)市場工程師楊千惠

ADAS測試也講“Fusion”，平臺化解決方案漸成王牌

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

圖2. 中信證券研究部預(yù)測2020年中國ADAS市場規(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)市場工程師楊千惠介紹，根據(jù)國際自動機械工程師學(xué)會（SAE）設(shè)置的L0~L5的智能駕駛分級定義，目前整個汽車行業(yè)還處于L2~L3的過渡階段，而隨著智能駕駛的等級越高，傳感器在整車中的分布會更廣，融合應(yīng)用也會更深入。James Smith強調(diào)：“隨著傳感器數(shù)量的增加，僅各傳感器的單獨測試已經(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)級層面對各個傳感器進行同步、整體性能的測試更將對測試本身以及測試成本提出挑戰(zhàn)?！?/p>

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

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

2. 同時，基于PXI的靈活測試平臺，NI測試解決方案可以實現(xiàn)微秒級的精準(zhǔn)同步測試，這也是NI PXI平臺能夠無縫銜接到傳感器融合測試中的原因；

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

圖3. NI統(tǒng)一的平臺化解決方案貫穿整個汽車測試流程

因此，“無論是對測試工程師，還是對驗證工程師，無論是實驗室測試，還是最終的整車場景測試，NI解決方案都是提供統(tǒng)一的平臺，其中的代碼更可以高度復(fù)用，這不僅簡化了工程師的開發(fā)難度，提升了測試效率，更能有效控制測試成本，” 楊千惠補充道。

目前，NI的這套測試方案已經(jīng)經(jīng)歷市場驗證。正如文章開頭提到震動業(yè)界的全球首款具備L3級自動駕駛功能的量產(chǎn)車型新一代奧迪A8的發(fā)布，NI和奧迪基于ADAS測試的合作早已展開。在基于NI PXI平臺的解決方案實現(xiàn)雷達(dá)測試后，Niels Koch（Component Owner of Radar Systems，Audi AG）對NI在汽車電子和軟件測試的高能效給予了高度評價：“得益于具備業(yè)界最寬帶寬以及最低延遲軟件特性的PXI矢量信號收發(fā)儀，NI幫助我們更好地測試了自動駕駛雷達(dá)傳感器，同時幫助我們在產(chǎn)品設(shè)計早期發(fā)現(xiàn)問題，這在以前是無法想象的。”

圖4. NI攜貫穿研發(fā)驗證到產(chǎn)線測試的ADAS汽車測試整體解決方案亮相展會

對標(biāo)國內(nèi)ADAS滲透率的迅速提升，中國市場一直是NI全力布局的重點，據(jù)楊千惠介紹，吉利已經(jīng)和NI合作開展針對77GHz汽車毫米波雷達(dá)的測試。除了整車廠以外，NI同樣和中國的多所高校及研究機構(gòu)，例如吉林大學(xué)，展開前沿研究合作。

基于高性能運算處理模塊FlexRIO FPGA，NI同樣制勝新能源汽車測試

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

James Smith認(rèn)為：“目前，中國已經(jīng)超過北美，成為世界上最大的新能源汽車市場，極具前景?！贝_實，在眾多國家優(yōu)惠政策的助推下，新能源汽車已經(jīng)成為中國汽車市場的生力軍。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會公布的數(shù)據(jù)顯示，2016年中國新能源車銷量為50.7萬輛，同比增長53%。今年4月25日公布的《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》中也明確將節(jié)能汽車列入發(fā)展重點，預(yù)計到2020年，中國新能源車年產(chǎn)銷達(dá)到200萬輛。

據(jù)James Smith介紹，相較于傳統(tǒng)汽車，新能源汽車中的三電系統(tǒng)是核心，其中電機和電池的測試環(huán)節(jié)至關(guān)重要，例如，新能源汽車的電機轉(zhuǎn)速非?？?，大概是傳統(tǒng)汽車中的500倍左右，而對于電池，也需要進行專門的高性能測試。針對這兩個方面，NI也有實際案例站臺。

為了幫助斯巴魯研發(fā)其全球首款跨界混動車型Subaru XV Crosstrek Hybrid，NI開發(fā)了一個全新的驗證系統(tǒng)，由一個真實發(fā)動機ECU和一個仿真發(fā)動機運行的HIL系統(tǒng)組成。在測試期間，只需修改一個參數(shù)，HIL系統(tǒng)就可以輕松仿真復(fù)雜的測試情境。由于整個過程所需的計算性能非常高，斯巴魯認(rèn)為NI是唯一能夠滿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)動機運行的模型，所有程序均使用NI LabVIEW系統(tǒng)設(shè)計軟件進行部署。斯巴魯之所以決定采用NI FlexRIO平臺主要是因為該平臺使用FPGA進行控制和運算，給運算處理性能帶來極大優(yōu)勢，可達(dá)到1.2 μs的仿真速率，而其他廠商的大多數(shù)仿真平臺都采用CPU執(zhí)行運算，導(dǎo)致循環(huán)速率僅為5 μs ~ 50 μs之間。

“基于NI FlexRIO FPGA平臺，斯巴魯所有開發(fā)出來的測試模式僅在118個小時內(nèi)就能自動執(zhí)行完畢，而手動執(zhí)行所有測試的話大約需要2，300個小時，NI的解決方案為客戶節(jié)省了95%的時間，” 楊千惠基于客戶的反饋分享到。

汽車測試融合未來，“統(tǒng)一”正成為行業(yè)關(guān)鍵詞

圖5. NI汽車測試解決方案完全覆蓋ADAS、新能源及車聯(lián)網(wǎng)等測試需求

提供一套以軟件為核心的平臺化測試方案，是NI解決方案的核心，而“統(tǒng)一”更成為NI測試解決方案的關(guān)鍵詞，無論是ADAS、新能源還是車聯(lián)網(wǎng)測試；無論是前期的模型在環(huán)、軟件測試，還是中期的HIL仿真，抑或后期的整車場景測試，NI統(tǒng)一的解決方案貫穿汽車測試的各個細(xì)分領(lǐng)域，各個流程。

James Smith談到，即使面對基于不同標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議通信的V2X領(lǐng)域，NI同樣可以利用PXI平臺完成例如802.11p，WiFi，以及未來5G等不同通信協(xié)議的測試?；贜I模塊化的硬件平臺，客戶只需要對軟件進行相應(yīng)的修改，就可以非常方便地實現(xiàn)不同的功能。

“面向未來的汽車測試，不僅需要NI在技術(shù)層面‘一路向前’，更離不開基于NI統(tǒng)一的軟硬件平臺的合作伙伴的發(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針對傳感器融合測試的Demo，”楊千惠總結(jié)道：“就在V2X領(lǐng)域，NI基于自身的無線測試系統(tǒng)（WTS）攜手合作伙伴NOFFZ，共同為HARMAN提供了完整的無線通信測試解決方案?！?/p>

關(guān)于NI

自1976年以來，NI （www.ni.com） 一直致力于提供各種強大的基于平臺的系統(tǒng)來幫助工程師和科學(xué)家提高效率和加速創(chuàng)新，以解決全球面臨的重大工程挑戰(zhàn)。 從醫(yī)療、汽車、消費電子產(chǎn)品到粒子物理等各行各業(yè)的客戶正在使用NI的集成軟硬件平臺來改善我們生活的環(huán)境。