當(dāng)前，汽車行業(yè)的變化速度非比尋常。隨著“快速”“高階”成為自動(dòng)駕駛行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵詞，如何精進(jìn)技術(shù)、提升測(cè)試效率和加快落地速度，成為行業(yè)迫切需要解決的問(wèn)題。

道路測(cè)試周期長(zhǎng)、成本高，覆蓋的場(chǎng)景工況有限，尤其是對(duì)于Corner Case很難復(fù)現(xiàn)，且安全性也無(wú)法保障。相比之下，仿真測(cè)試場(chǎng)景配置靈活，場(chǎng)景覆蓋率高，測(cè)試過(guò)程安全，能夠復(fù)現(xiàn)Corner Case進(jìn)行再測(cè)試，通過(guò)自動(dòng)化仿真測(cè)試能夠顯著降本增效。

近年來(lái)，隨著智能駕駛發(fā)展提速，硬件在環(huán)HIL仿真測(cè)試技術(shù)開始彰顯其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，逐漸成為一大藍(lán)海市場(chǎng)。在此背景下，昆易電子把握市場(chǎng)先機(jī)，推出AD HIL、數(shù)據(jù)回注系統(tǒng)等一系列智駕測(cè)試工具，為打造自主可控的測(cè)試鏈提供有力支撐。

HIL測(cè)試鏈國(guó)產(chǎn)化：火熱市場(chǎng)下的現(xiàn)實(shí)困境

昆易電子技術(shù)研發(fā)總監(jiān)、創(chuàng)始人李康此前曾向蓋世汽車透露，“根據(jù)國(guó)外機(jī)構(gòu)的預(yù)測(cè)，明年全球的仿真市場(chǎng)總量可以達(dá)到一百億美元。”

在仿真測(cè)試中，硬件在環(huán)（HIL）仿真便占據(jù)了相當(dāng)重要的地位。據(jù)環(huán)洋市場(chǎng)咨詢此前統(tǒng)計(jì)，2020年全球HIL仿真收入大約680.4百萬(wàn)美元，預(yù)計(jì)2026年達(dá)到853.1百萬(wàn)美元。從產(chǎn)品來(lái)看，HIL仿真市場(chǎng)可分為系統(tǒng)和服務(wù)，其中系統(tǒng)占據(jù)了約85.5%的市場(chǎng)份額，2020年規(guī)模為565.06百萬(wàn)美元。

當(dāng)前，HIL仿真技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)、航空航天、電子電力領(lǐng)域。汽車領(lǐng)域作為其最大的下游客戶，2020年的市場(chǎng)份額就達(dá)到了70.8%。

在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)研發(fā)中，硬件在環(huán)測(cè)試技術(shù)是研究汽車制動(dòng)系統(tǒng)性能的重要手段。測(cè)試系統(tǒng)可以將實(shí)際系統(tǒng)中模擬困難或在純仿真實(shí)驗(yàn)中非線性因素難以表現(xiàn)的硬件設(shè)備通過(guò)計(jì)算機(jī)連接到仿真環(huán)境中，進(jìn)行車輛制動(dòng)性能的試驗(yàn)。通過(guò)HIL測(cè)試研究汽車制動(dòng)性能，在保障人員安全的同時(shí)，能夠縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，降低開發(fā)成本。

雖然HIL仿真測(cè)試近幾年才開始于國(guó)內(nèi)進(jìn)入公眾視野，但在全球，這一領(lǐng)域的市場(chǎng)爭(zhēng)奪戰(zhàn)早已打響。

以美國(guó)為首的歐美發(fā)達(dá)國(guó)家廠商dSpace、National Instruments、Vector Informatik、ETAS等憑借先發(fā)優(yōu)勢(shì)和成熟仿真產(chǎn)品，已在全球范圍內(nèi)的硬件在環(huán)仿真市場(chǎng)占據(jù)領(lǐng)先地位。

然而與歐美相比，我國(guó)硬件在環(huán)仿真測(cè)試行業(yè)起步較晚，目前尚處于發(fā)展初期。且由于我國(guó)道路環(huán)境和交通構(gòu)成相對(duì)復(fù)雜，駕駛行為多樣化，自動(dòng)駕駛汽車正確識(shí)別環(huán)境并做出準(zhǔn)確響應(yīng)本就面臨挑戰(zhàn)，針對(duì)我國(guó)的復(fù)雜路況搭建道路場(chǎng)景庫(kù)難度則更大，可見我國(guó)仿真測(cè)試的發(fā)展道路并非坦途。

但正如李康所言，“我們產(chǎn)業(yè)鏈的核心不可能永遠(yuǎn)依靠國(guó)外”，在如今不確定事件愈演愈烈的大環(huán)境下，國(guó)產(chǎn)替代或?qū)⒊蔀槲磥?lái)我國(guó)汽車零部件行業(yè)的根本性演變邏輯。

面對(duì)先發(fā)制人的“大廠”，國(guó)內(nèi)本土廠商該如何在激烈競(jìng)爭(zhēng)中取勝？

技術(shù)創(chuàng)新或許是一條出路。在此背景下，我國(guó)本土汽車電子工具鏈供應(yīng)商昆易電子以高精度同步、可定制化方案、高度集成、自主研發(fā)等優(yōu)勢(shì)為核心競(jìng)爭(zhēng)力，其AD HIL、數(shù)據(jù)回注系統(tǒng)等一系列智駕測(cè)試工具已獲得廣泛應(yīng)用。

HIL測(cè)試：自動(dòng)駕駛開發(fā)的加速器

硬件在環(huán)測(cè)試是V模型開發(fā)流程中的重要一環(huán)。硬件在環(huán)Hardware-In-the-Loop，簡(jiǎn)稱HIL。其中“in-the-loop”強(qiáng)調(diào)被測(cè)控制器需處于閉環(huán)中。

簡(jiǎn)單而言，其原理就是使用HIL設(shè)備接收控制指令，模擬狀態(tài)信息并發(fā)回控制器，讓控制器以為自己在控制真實(shí)的測(cè)試對(duì)象，形成測(cè)試閉環(huán)。如此一來(lái)，就能直接在測(cè)試閉環(huán)中驗(yàn)證功能算法的邏輯性。

此外，面對(duì)自動(dòng)駕駛，控制器需要能夠妥善處理故障情況，例如信號(hào)丟失、線路短路等。這些故障情況在實(shí)車上難以設(shè)置和復(fù)現(xiàn)，且具有一定危險(xiǎn)性。通過(guò)HIL測(cè)試，能夠方便地對(duì)多種故障進(jìn)行取值、組合并進(jìn)行測(cè)試，不僅能提升測(cè)試效率，也降低了實(shí)車路測(cè)的安全性風(fēng)險(xiǎn)。

因此，硬件在環(huán)通常用于系統(tǒng)集成測(cè)試，驗(yàn)證自動(dòng)駕駛車輛環(huán)境感知等重要模塊的功能有效性。

以昆易電子的HIL系統(tǒng)為例，HIL測(cè)試系統(tǒng)通常由實(shí)時(shí)仿真硬件系統(tǒng)、實(shí)時(shí)模型、管理軟件、外部設(shè)備組成。智駕路采HIL方案的數(shù)據(jù)流如下：

圖片來(lái)源：昆易電子

如圖所示，若要形成測(cè)試閉環(huán)，數(shù)據(jù)注入是其中必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

高階自動(dòng)駕駛需要怎樣的數(shù)據(jù)回注方案？

HIL測(cè)試是智駕回注設(shè)備的一大典型需求場(chǎng)景。自動(dòng)駕駛數(shù)據(jù)回注系統(tǒng)作為高階自動(dòng)駕駛閉環(huán)測(cè)試流程中的重要一環(huán)，承擔(dān)著測(cè)試域控制器性能和功能的重要任務(wù)。

昆易電子數(shù)據(jù)回注設(shè)備 圖片來(lái)源：昆易電子

這意味著，數(shù)據(jù)注入方案需要解決控制器測(cè)試過(guò)程中數(shù)據(jù)來(lái)源的問(wèn)題，將高度還原的傳感器數(shù)據(jù)注入給域控制器。該方案不僅需要支持?jǐn)?shù)采的場(chǎng)景數(shù)據(jù)回灌，實(shí)現(xiàn)Corner Case的快速?gòu)?fù)現(xiàn)，同時(shí)還需支持大規(guī)模的自動(dòng)化回歸測(cè)試。此外，還需實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景仿真軟件生成的虛擬傳感器內(nèi)容注入，拓展控制器測(cè)試場(chǎng)景的豐富性。

具體而言，在自動(dòng)駕駛中，往往存在著交通事故、車輛加塞、動(dòng)物在馬路上亂竄、卡車后的紅綠燈、雪地陽(yáng)光產(chǎn)生的逆光等長(zhǎng)尾場(chǎng)景。對(duì)于這些Corner Case的復(fù)現(xiàn)，是自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試長(zhǎng)期以來(lái)的一大痛點(diǎn)。

對(duì)此，昆易智駕回注設(shè)備能夠讓這些Corner Case的素材形成數(shù)據(jù)原型，模擬仿真場(chǎng)景并注入到域控制器中，域控制器便能利用上述數(shù)據(jù)形成開環(huán)感知結(jié)果的輸出，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的復(fù)現(xiàn)。

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此外，如今OTA使得回歸測(cè)試驗(yàn)證在整車的生命周期內(nèi)成為必需，且隨著時(shí)間累計(jì)，需驗(yàn)證的場(chǎng)景集數(shù)據(jù)量越來(lái)越龐大，僅憑單個(gè)HIL驗(yàn)證將難以滿足時(shí)效要求，如何滿足仿真閉環(huán)測(cè)試的時(shí)間和效率需求成為難題。

針對(duì)上述痛點(diǎn)，昆易智駕回注設(shè)備可基于自動(dòng)化腳本自動(dòng)測(cè)試輸出報(bào)告，并基于私有集群，同步并行驗(yàn)證數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)集群化回歸測(cè)試。同時(shí)，昆易回注設(shè)備集合大量總線、視頻、以太網(wǎng)接口，支持多板卡同步，能夠由域控制器觸發(fā)響應(yīng)，高效、快速地形成測(cè)試閉環(huán)。

昆易智駕路采注入HIL方案有何優(yōu)勢(shì)？

數(shù)據(jù)回注系統(tǒng)在HIL測(cè)試中往往容易出現(xiàn)各種適配問(wèn)題，如控制器對(duì)不同串行解串器有適配要求、視頻數(shù)據(jù)帶寬太大導(dǎo)致系統(tǒng)性能產(chǎn)生瓶頸、控制器需要接入的攝像頭通道數(shù)多等等。

對(duì)此，昆易憑借對(duì)接各種串行器和解串器的豐富經(jīng)驗(yàn)，可以快速適配握手協(xié)議、仿真攝像頭模塊的視頻數(shù)據(jù)傳輸方式。面對(duì)大帶寬的視頻數(shù)據(jù)，昆易的應(yīng)對(duì)方案是，在視頻數(shù)據(jù)的處理過(guò)程中，盡量將計(jì)算和圖像處理放在GPU中完成，直接輸出到HDMI接口，減輕大數(shù)據(jù)量來(lái)回搬運(yùn)帶來(lái)的系統(tǒng)性能負(fù)擔(dān)。

此外，對(duì)于自定義數(shù)據(jù)格式的要求，昆易的智駕回注系統(tǒng)支持客戶自定義的視頻、總線、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)格式解析，并能快速適配到回注系統(tǒng)，如支持仿真數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)DDS中間件以發(fā)布訂閱模式傳輸。

為應(yīng)對(duì)控制器需接入的大量攝像頭通道，昆易智駕回注系統(tǒng)可快速堆疊擴(kuò)展板卡，在板卡間通過(guò)PTP實(shí)現(xiàn)高精度的時(shí)間源同步。并且支持控制器端發(fā)出的IO觸發(fā)信號(hào)，保證高質(zhì)量的視頻數(shù)據(jù)同步傳輸?shù)娇刂破鳎涌炜刂破魉惴ǖ拈_發(fā)驗(yàn)證進(jìn)程。

昆易具有豐富的自研板卡，面對(duì)多種類的硬件接口，可進(jìn)行視頻轉(zhuǎn)換、總線數(shù)據(jù)注入、車載以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)注入，并能根據(jù)客戶需求靈活配置板卡接口數(shù)量和類型。

圖片來(lái)源：昆易電子

談到昆易的自研板卡，就不得不提昆易智駕回注系統(tǒng)的又一項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)——視頻注入板卡。大帶寬的視頻注入，也為數(shù)據(jù)回注系統(tǒng)帶來(lái)了高性能的視頻注入板卡需求。

昆易自研的視頻注入板卡工作模式包括仿真注入和路采回灌，支持各類分辨率，最大支持800W像素30fps，且支持視頻幀故障模擬、I2C故障模擬。該板卡可將HDMI的信號(hào)轉(zhuǎn)換為MIPI/DVP信號(hào)，值得一提的是，該板卡還能根據(jù)控制器要求，將MIPI信號(hào)組裝封包，添加需要的附加信息。面對(duì)需要多路板卡的情況，能多卡同步將數(shù)據(jù)發(fā)出。

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總而言之，昆易智駕回注設(shè)備結(jié)合回灌軟件和場(chǎng)景仿真軟件，通過(guò)視頻注入、總線注入、車載以太網(wǎng)注入等方式，能夠高效完成控制器的開環(huán)測(cè)試和回歸測(cè)試。

從容應(yīng)對(duì)研發(fā)測(cè)試挑戰(zhàn) 昆易全棧能力助力產(chǎn)業(yè)發(fā)展

昆易電子科技（上海）有限公司成立于2011年，從事嵌入式軟硬件開發(fā)測(cè)試、總線開發(fā)測(cè)試設(shè)備研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，服務(wù)于汽車、軌道交通、電力等市場(chǎng)，助力全球企業(yè)研發(fā)。自成立以來(lái)，昆易電子致力于自主研發(fā)核心技術(shù)，構(gòu)建研發(fā)工具鏈和產(chǎn)品開發(fā)的生態(tài)系統(tǒng)搭建。

近年來(lái)昆易電子著重于自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，在自駕數(shù)據(jù)采集、圖像處理算法、數(shù)據(jù)注入、虛擬仿真測(cè)試等方面開發(fā)了一系列高性能工具與定制化解決方案，以應(yīng)對(duì)汽車電氣智能化帶來(lái)的變化與挑戰(zhàn)，已成為多家國(guó)內(nèi)自駕一線企業(yè)的工具供應(yīng)商。目前，其數(shù)據(jù)回注系統(tǒng)已服務(wù)于蔚來(lái)、路特斯、百度等造車企業(yè)的路采回注，以及德賽西威等Tier1的仿真閉環(huán)注入。

以昆易為德賽西威提供的AD HIL方案為例，該方案的首要特點(diǎn)就是仿真閉環(huán)注入。且能實(shí)現(xiàn)前視攝像頭視頻+前向毫米波雷達(dá)注入，場(chǎng)景設(shè)計(jì)搭建，并提供實(shí)時(shí)系統(tǒng)車輛動(dòng)力學(xué)模型原型。

在同客戶的項(xiàng)目合作中，昆易還通過(guò)路采回灌集群測(cè)試系統(tǒng)、仿真開環(huán)注入測(cè)試、整車VIL轉(zhuǎn)轂實(shí)驗(yàn)室閉環(huán)測(cè)試等項(xiàng)目展現(xiàn)了一系列相應(yīng)的技術(shù)能力。其中，在仿真開環(huán)注入測(cè)試項(xiàng)目中，昆易提供的注入板卡單元通過(guò)場(chǎng)景仿真、開環(huán)注入和I2C故障模擬，有效助力客戶完成了域控制器HIL仿真的開環(huán)驗(yàn)證，這也體現(xiàn)著昆易電子的理念——“讓研發(fā)更簡(jiǎn)單”。

下一步，昆易電子將繼續(xù)于自動(dòng)駕駛領(lǐng)域發(fā)力。具體而言，在智駕數(shù)據(jù)回注產(chǎn)品方面，昆易將繼續(xù)打造更多注入產(chǎn)品，并使之與不同傳感器實(shí)現(xiàn)適配，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)HIL對(duì)不同控制器或不同應(yīng)驗(yàn)系統(tǒng)的適配。并在數(shù)據(jù)采集等產(chǎn)品方面同步發(fā)力，最終打通測(cè)試鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)。

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近年來(lái)，“國(guó)產(chǎn)替代”呼聲漸起，以芯片為首的零部件率先成為了供應(yīng)鏈本土化的話題焦點(diǎn)。

但實(shí)際上，在如今的國(guó)產(chǎn)替代潮下產(chǎn)業(yè)鏈中的每一環(huán)節(jié)都不容忽視。工具鏈作為產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)，更是對(duì)于打造具有韌性和競(jìng)爭(zhēng)力的自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)鏈至關(guān)重要。正如昆易電子所堅(jiān)信的那樣，自主可控的汽車電子研發(fā)工具鏈?zhǔn)瞧嚠a(chǎn)業(yè)發(fā)展的剛需，也一定會(huì)成為主流。

可以預(yù)見的是，在未來(lái)的智能電動(dòng)車時(shí)代，以昆易電子為代表的中國(guó)本土測(cè)試工具鏈廠商必將占有一席之地。