這是一系列文章中的第二部分，這些文章解決了與自動(dòng)和半自動(dòng)車輛的驗(yàn)證和確認(rèn)相關(guān)的工程挑戰(zhàn)和機(jī)遇。單擊此處閱讀第 1 部分。

第二部分：XIL 測(cè)試臺(tái)中的可擴(kuò)展保真度

在電氣/電子 （E/E） 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面，開發(fā)方法和驗(yàn)證與確認(rèn) （V&V） 工具在過去幾十年中取得了顯著進(jìn)步。如今，模型驅(qū)動(dòng)開發(fā) （MDD） 方法和“X”在環(huán) （XIL） 驗(yàn)證方法已成為開發(fā)安全可靠的車輛 E/E 系統(tǒng)的有效手段。

XIL 設(shè)備代表所謂的“數(shù)字孿生”，它是在連接到環(huán)境模型和測(cè)試的電子控制單元 （ECU） 網(wǎng)絡(luò)上執(zhí)行軟件功能的系統(tǒng)模型。通常用于創(chuàng)建數(shù)字雙胞胎的兩個(gè)關(guān)鍵行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是功能模型接口 （FMI） 和 AUTOSAR。

FMI 是一個(gè)開放的、獨(dú)立于工具的標(biāo)準(zhǔn)，受到許多工具供應(yīng)商的廣泛支持，可用于動(dòng)態(tài)模型的模型交換任務(wù)（外部求解器）和協(xié)同仿真（內(nèi)部求解器）。FMI 指定 XML 文件和編譯的 C 代碼的組合，所有這些都捆綁到功能模型單元 （FMU） 中，代表分布式 E/E 系統(tǒng)周圍的傳感器、執(zhí)行器和工廠環(huán)境。FMU 允許擴(kuò)展環(huán)境模型的保真度以滿足驗(yàn)證意圖，而無需更改測(cè)試臺(tái)接口。FMU 還可以在系統(tǒng)級(jí) FMI 主模擬中表示 ECU 本身。

AUTOSAR 合作伙伴關(guān)系是 OEM 制造商、一級(jí)汽車供應(yīng)商、半導(dǎo)體制造商、軟件供應(yīng)商和工具供應(yīng)商的聯(lián)盟。考慮到當(dāng)前和未來市場(chǎng)中不同的汽車 E/E 架構(gòu)，該合作伙伴關(guān)系為汽車軟件架構(gòu)建立了一個(gè)開放的、事實(shí)上的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。XIL 測(cè)試平臺(tái)中 AUTOSAR 的意義在于它提供了正式的平臺(tái)概念和硬件抽象，允許在流程中非常早地和持續(xù)地考慮數(shù)字雙胞胎的時(shí)序行為和信號(hào)通信，因?yàn)?ECU 模型的保真度得到擴(kuò)展。

在 MDD 系統(tǒng)工程過程中，ECU 的行為模型會(huì)根據(jù)車輛系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)、傳感器、執(zhí)行器和 ECU 周圍的工廠環(huán)境模型進(jìn)行測(cè)試——所有這些都包括所謂的 Model-In-the -Loop （MIL） 抽象級(jí)別。一旦驗(yàn)證了 MIL 級(jí)別的行為模型，它就會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為 C/C++ 代碼，然后重新測(cè)試——所有這些都代表了軟件在環(huán) （SIL） 抽象級(jí)別。最終，生成的代碼被集成到 ECU 硬件和平臺(tái)軟件（又名固件）中，并再次進(jìn)行重新測(cè)試——為我們提供了硬件在環(huán)“HIL”抽象級(jí)別。HIL 級(jí)別的測(cè)試也可以使用 ECU 硬件模型來執(zhí)行——為我們提供了一個(gè)虛擬硬件在環(huán) （“vHIL”） 抽象級(jí)別。

為了滿足測(cè)試的目的，XIL 配置的準(zhǔn)確度必須足以提供足夠的覆蓋率和置信度。各種 XIL 配置的保真度范圍可能非常廣泛。利用虛擬 ECU 仿真技術(shù)的 vHIL 配置涵蓋最廣泛的范圍。通過這種配置，ECU 硬件模型的準(zhǔn)確性可以擴(kuò)展，而平臺(tái)和應(yīng)用軟件是部署在最終車輛中的實(shí)際代碼（類似于 HIL）。這有助于在平臺(tái)上以相對(duì)于驗(yàn)證意圖的最佳精度測(cè)試最終生產(chǎn)軟件。這個(gè)概念被稱為“可擴(kuò)展保真度”。

可擴(kuò)展保真度很重要，因?yàn)樽钸m合測(cè)試駕駛性能的數(shù)字雙胞胎可能與最有效地驗(yàn)證嵌入式軟件是否滿足某些安全或安保要求的數(shù)字雙胞胎不同。要確定數(shù)字雙胞胎是否足夠準(zhǔn)確，需要明確而具體地說明必須準(zhǔn)確驗(yàn)證的內(nèi)容，以便確定所需的保真度“正確水平”。

正確的保真度很重要，因?yàn)檫^于簡(jiǎn)單的數(shù)字雙胞胎無法為每個(gè)驗(yàn)證問題提供足夠的細(xì)節(jié)，而高精度的數(shù)字雙胞胎還有其他權(quán)衡，例如開發(fā)周期長(zhǎng)、成本更高以及模擬性能可能不足。通常，速度最快且成本最低的數(shù)字孿生模型仍然可以提供足夠的保真度來解決問題。

為了有效地完成所需的大量測(cè)試，團(tuán)隊(duì)不能僅僅依賴基于硬件的裝備，因?yàn)轫?xiàng)目中每個(gè)軟件開發(fā)人員或驗(yàn)證工程師可用的裝備通常太少。此外，硬件裝備只能在實(shí)時(shí)掛鐘時(shí)間執(zhí)行?；蛘?，在 MIL、SIL 或虛擬 HIL （vHIL） 級(jí)別進(jìn)行測(cè)試可以顯著加快測(cè)試周期，使這些模型更適合許多驗(yàn)證要求。由于模型測(cè)試只需要一臺(tái) PC，因此可以保持成本效益。

確保測(cè)試框架支持在單個(gè)系統(tǒng)級(jí)仿真中混合 XIL 抽象級(jí)別的能力對(duì)效率而言也至關(guān)重要。這是有效驗(yàn)證大多數(shù)現(xiàn)代 ADAS、ADS 和 AV 車輛系統(tǒng)中常見的高度分布式、多核和多 ECU E/E 設(shè)計(jì)類型的關(guān)鍵。并非多 ECU 系統(tǒng)仿真場(chǎng)景中的每個(gè) ECU 數(shù)字孿生都需要具有該特定 ECU 可用的最高保真度。

最后，確保 XIL 測(cè)試平臺(tái)內(nèi)的可擴(kuò)展保真度提供了許多成本節(jié)約優(yōu)勢(shì)：

在汽車項(xiàng)目中更早發(fā)現(xiàn)問題，而這些問題的修復(fù)成本最低

增加 V&V 覆蓋范圍可提高安全性，增強(qiáng)安全性，并在問題部署到現(xiàn)場(chǎng)之前識(shí)別問題

利用混合保真度測(cè)試臺(tái)支持多 ECU 系統(tǒng)所需的大量 V&V 循環(huán)。

本系列的第三部分將討論測(cè)試重用和相關(guān)注意事項(xiàng)。

審核編輯：郭婷