ADAS验证的关键技术:HIL测试系统

智能汽车设计 2023-11-21 07:45


作者介绍


Thomas Herpel博士

ZF Mobility Solutions测试系统开发高级经理,德国因戈尔施塔特


Michael Vogt

ZF Active Safety GmbH HIL开发工程主管,德国科布伦茨


案例分析要点



  • 借助NI开放式、数据驱动型、软件互连的生态系统以及PXI功能,采埃孚能够开发可扩展的ADAS HIL系统,在满足未来需求的同时与测试项目的步伐保持一致。 

  • 采埃孚的ADAS HIL测试系统原型已复制至HIL集群的多个系统中,在多个软件测试周期中构建了全自动化验证系统。

  • 凭借出色的专业能力,采埃孚的团队开发了功能强大的模块化HIL软件库,为未来项目奠定了基础,同时为成为“NI卓越中心”铺平了道路。


挑战



ADAS硬件在环(HIL)测试系统必须满足自动驾驶车辆中高级驾驶辅助系统ADAS和自动驾驶AD复杂功能方面日新月异的验证和确认要求,为人类提供所需的安全保障。


解决方案



采埃孚ZF ADAS验证部门利用NI产品与服务来开发和定制可扩展、灵活且高度网络化的HIL测试系统,该系统可用于重复测试ADAS和AD系统的ECU,并节省大量开发时间。

采埃孚的下一代移动性能



作为全球最大的汽车一级供应商之一,采埃孚致力于实现“零愿景”,即零事故、零死亡和零排放。实现这一目标的主要方法是提高驾驶过程的安全性、效率和舒适度。
采埃孚的未来战略重点是打造“下一代移动出行”,即推出切实可行、经济实惠的移动出行解决方案并囊括电动、智能、互联、可持续、安全、自动驾驶等功能。

图1:采埃孚的下一代移动性能 图片由采埃孚公司提供

采埃孚凭借其专业知识和产品组合,赋予车辆全方位的感知、决策和执行能力,在市场上处于领先地位。其企业座右铭“感知-决策-执行(See-Think-Act)”简明扼要地概括了企业的发展主题。例如,采埃孚将摄像头与传感器系统(雷达或激光雷达)互连,提供360度全景视图(感知)。此外,采埃孚还通过电子控制单元网络或中央高性能计算平台开发、生成和连接车辆交换中心的数据(决策)。当然,该公司还连接了驱动、底盘或转向系统中的机电一体化系统,以创建现代化驱动功能(执行)。这不仅增强车辆安全性,而且还提高了车辆效率。


ZF Mobility Solutions测试系统开发


作为全球最大的汽车一级供应商之一,采埃孚致力于实现“零愿景”,即零事故、零死亡和零排放。实现这一目标的主要方法是提高驾驶过程的安全性、效率和舒适度。

ZF Mobility Solutions(ZMS)是采埃孚集团旗下的全资子公司,总部位于德国的因戈尔施塔特。其使命是通过开发和实施自主交通系统,提供清洁、高效、舒适且价格合理的出行方式。

ZMS测试系统开发部的愿景是开发出富有创新性的高质量测试系统,以满足复杂的ADAS和AD验证与确认的特定需求。

该任务是为采埃孚公司构建基于HIL的测试系统原型,其中包括可用于串行开发项目的硬件、软件和流程。


ADAS验证挑战



图2:ZF ADAS图片由采埃孚公司提供

ADAS需要在开发的各个阶段进行大量验证。必须在真实场景中针对高度网络化的复杂功能进行测试。但是ADAS的安全性应达到何种程度才能上路供消费者使用?实车测试需要大量时间,不但成本高昂,而且有时提供的信息价值很有限,尤其是在测试的可重复性方面。虽然仍有必要进行实车测试,但也迫切需要将其他测试方法纳入验证过程,从“行驶里程”转变为“待路测的里程质量”。
这个精心制定的验证策略率先成为符合ISO-26262标准或Automotive SPICE (ASPICE)等最先进规范和法规的重要支柱。
在开发中使用虚拟现实(VR)技术是主流趋势之一;这有利于在实际条件下测试早期阶段的系统。基于HIL的开环数据回放和闭环仿真测试系统特别适用于在目标硬件上验证ADAS功能以及确定功能性和非功能性关键性能指标(KPI)。
不同测试方法的要求和组合对于保证驾驶员和乘客的安全并最终实现车辆的自动驾驶至关重要。NI解决方案可构建有助于制定全面测试策略的测试系统,该策略包括真实世界的测试和基于VR的测试。


雷达HIL测试系统要求



ADAS对测试系统的开发有很高的要求,开发这些系统时,重点和需求不再仅仅是高计算能力,而是比以往任何时候都更注重可扩展性、灵活性和高度网络化系统运行的方方面面。待测系统(SUT)是一款采埃孚汽车级雷达传感器,适用于自适应巡航控制、防碰撞、碰撞前安全系统或副驾驶功能等典型ADAS应用。随着SUT的复杂性日益增加,开发新测试系统时必须要从平台角度出发。 

此类测试系统的关键方面包括:

  • 模块化:核心HIL和附加软件系统组件的即插即用性

  • 可扩展性:从单个ADAS ECU验证到高性能360°AD传感器数据回放和闭环虚拟现实仿真

  • 可靠性:具备最高可用性要求的全天候串行HIL集群运行

  • 兼容性:将新的HIL测试系统集成到与企业IT基础设施、现有工具和流程相关的现有生态系统中

  • 流畅的可操作性:HIL集群设置,用于远程访问、操作和维护以及诊断各种串行验证


方法



ZMS与NI合作的主要原因在于高性能的实时计算系统以及高精度的定时和同步功能。PXI平台极具吸引力,具有种类繁多的接口卡和模块,例如最新的汽车总线系统以及模拟和数字I/O卡。
NI的开放式软件平台还支持在HIL系统开发中生成模块化和特定应用的软件,尤其是在使用LabVIEW进行实时软件开发以及SystemLink™软件所涵盖的系统操作方面。
PXI平台支持模块化,可在不重设车轮的情况下,将工作从一个ADAS项目切换至另一个项目。这可以通过为每个测试用例设置新参数并依赖核心系统的现有基础来实现,其中核心系统可重复用于为ADAS和AD系统测试功能强大的ECU,同时节省时间。此外还提供可扩展性,目前可以测试具有5到10个总线连接和数据接口的ECU;未来测试还会扩展至30个或更多接口。
完整的HIL模拟器开发包括HIL试验台的机械和电气设计,涵盖了工作和产品安全的所有方面。
PXI系统的配置如下:
  • PXIe-1082机箱
  • PXIe-8840 Intel i7四核,8 GB RAM,320 GB硬盘 
  • PXI-6683定时和同步模块
  • 2个PXI-8512 CAN-FD总线接口
其他HIL系统组件:
  • 采用Ubuntu操作系统的19英寸HIL控制PC机
  • 12 V直流电源
  • 16安培电源插口
  • 外部MIPI/CSI-2和SPI再注入设备


    图3:HIL实时核心仿真系统

HIL实时操作和再注入数据流的软件架构包括:

  • ROS(C++)节点,用于处理记录的雷达数据

  • LabVIEW组件,用于HIL实时操作、总线通信和同步

  • 脚本和其他软件组件,用于启用远程控制和操作,以及连接至SystemLink服务器

凭借ZMS和采埃孚公司各自的竞争优势,NI协助建立了软件流程和维护。这有助于构建一个功能强大的模块化HIL软件库,从而为未来的HIL项目奠定基础,并为2022年成为“NI卓越中心”铺平了道路。

ZMS的软件开发依赖于基于Scrum的敏捷软件开发以及持续的集成和部署(CI/CD)的现有流程,如下图所示。

图4: 软件开发流程

下图概述了HIL测试系统设置中数据流和通信之间的依赖关系。

图5: 软件开发流程


结果



随着HIL系统原型的开发并可复制至HIL集群中运行的多个HIL系统中,可以在全自动化HIL运行中通过大量的雷达软件测试周期实现雷达系统验证。这不仅赋予了在目标ECU平台上即时测试新软件版本更大的灵活性,而且还扩大了测试覆盖范围。
在雷达系统的开发过程中,相当于在HIL集群成功地再处理了600余天试验场测试操作的数据。

下图描述了将各种HIL测试系统作为一个HIL集群集成至系统开发和验证过程的流程。

图6:系统开发和验证流程

将HIL原型开发扩展至全天候HIL集群时,SystemLink的远程HIL实时软件部署、系统操作和维护功能就有了用武之处。NI的解决方案可帮助采埃孚节省时间并实现可扩展性。这意味着采埃孚的测试计划可以与自身的创新时间表保持一致。

在雷达HIL开发项目中,ZMS的测试系统开发部门获得“NI卓越中心”认证是其中的一项显著成就。该团队具有出色的工程技术水平,并提供了省时的软件开发流程、可扩展和扩充的软件设计和架构,以及持续开展培训、指导和学习。 

我们的战略合作伙伴关系会支持我们在未来能够成功地将安全可靠的ADAS和AD系统推向市场。


“ADADAS需要结合不同测试方法,虽然很有挑战性,对于保证驾驶乘客安全最终实现自动驾驶汽车重要。借助NI解决方案,我们可以系统,朝着实现真实虚拟测试结合全面测试策略进一步。”

——Thomas Herpel博士,ZF Mobility Solutions测试系统开发高级经理,德国戈尔塔特


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    大家好,今天我将给大家分享关于如何开发一个数据库系统的知识,将从0到1手把手带着一步步去开发这个项目,希望我的分享对大家的学习和工作有所帮助,如果有不足的地方还请大家多多指正。

    一、什么是数据库系统
    数据库系统一般由数据库、数据库管理系统(及其开发工具)、应用系统、数据库管理员构成 

    二、数据库管理系统的主要功能包括
    数据定义功能:DBMS提供数据定义语言(Data Definition Language,DDL),用户通过它可以方便地对数据库中的对象进行定义
    数据组织、存储和管理:DBMS要分类组织、存储和管理各种数据,包括数据字典、用户数据、数据的存取路径等。
    数据操纵功能:DBMS提-供数据操纵语言(Data Manipulation Language,DML),用户可以使用DML操纵数据,实现对数据库的基本操作,如查询、插入、删除和修改等
    数据库的事务管理和运行管理:数据库在建立、运用和维护时由数据管理系统统一管理、统一控制,以保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用以及发生故障后的系统恢复
    数据库建立和维护功能:数据库初始数据的输入、转换功能,数据库的转储、恢复功能,数据库的重组织功能和性能监视、分析功能等。

    三、数据库系统结构
    1.1模式(概念模式或逻辑模式)
    定义:数据库中全体数据的逻辑结构特征的描述,是所有用户的公用数据库结构。

    特性:

    一个数据库只有一个模式
    模式与应用程序无关,只是数据的一个框架
    1.2子模式(外模式或用户模式)
    定义:数据库用户所见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述,是用户所用的数据库结构

    特性:

    子模式是模式的子集
    一个数据库有多个子模式,每个用户至少使用一个子模式
    同一个用户可以使用不同的子模式,每个子模式可为不同的用户所用
    1.3内模式(存储模式)
    定义:是数据物理结构和存储方法的描述。它是整个数据库的最低层结构的表示。

    特性:

    一个数据库只有一个内模式,内模式对用户透明
    一个数据库由多种文件组成,如用户数据文件,索引文件及系统文件
    内模式设计直接影响数据库的性能

    以下是开发流程:
    在idea中构建如下几个子模块工程:
    @PostMapping("/doLogin")
    @ApiOperation(value = "一键注册登录接口", notes = "一键注册登录接口", httpMethod = "POST")
    public GraceJSONResult doLogin(HttpServletRequest request,
                                   HttpServletResponse response,
                                   @RequestBody @Valid RegisterLoginBO registerLoginBO,
                                   BindingResult result);
    验证的字段上方可以写一些相关的注解,系统识别后会自动检查
    RegisterLoginBO.java
    public class RegisterLoginBO {

        @NotBlank(message = "手机号不能为空")
        private String mobile;
        @NotBlank(message = "短信验证码不能为空")
        private String smsCode;

        public String getMobile() {
            return mobile;
        }

        public void setMobile(String mobile) {
            this.mobile = mobile;
        }

        public String getSmsCode() {
            return smsCode;
        }

        public void setSmsCode(String smsCode) {
            this.smsCode = smsCode;
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "RegisterLoginBO{" +
                    "mobile='" + mobile + '\'' +
                    ", smsCode='" + smsCode + '\'' +
                    '}';
        }
    }

    如果校验有问题,那么可以直接获得并且放回给前端即可。
    BaseController.java
    /**
     * 验证beanBO中的字段错误信息
     * @param result
     * @return
     */
    public Map<String, String> getErrors(BindingResult result) {
        Map<String, String> map = new HashMap<>();
        List<FieldError> errorList = result.getFieldErrors();
        for (FieldError error : errorList) {
            // 发生验证错误所对应的某一个属性
            String errorField = error.getField();
            // 验证错误的信息
            String errorMsg = error.getDefaultMessage();
            map.put(errorField, errorMsg);
        }
        return map;
    }
    一般来说,admin系统不会有主动注册功能,账号都是分配的,那么默认就会存在一个基本账户,这也是预先通过代码生成用户名和密码的。直接手动生成即可:
    <dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
    </dependency>

    同理,查询操作也是类似JPA的操作,再继承Repository后直接使用其内置api即可:
    FriendLinkMngControllerApi.java
    @PostMapping("getFriendLinkList")
    @ApiOperation(value = "查询友情链接列表", notes = "查询友情链接列表", httpMethod = "POST")
    public GraceJSONResult getFriendLinkList();
    首先可以在数据库通过写sql脚本实现查询
    SELECT
    c.id as commentId,
    c.father_id as fatherId,
    c.article_id as articleId,
    c.comment_user_id as commentUserId,
    c.comment_user_nickname as commentUserNickname,
    c.content as content,
    c.create_time as createTime,
    f.comment_user_nickname as quoteUserNickname,
    f.content as quoteContent
    FROM
    comments c
    LEFT JOIN
    comments f
    on
    c.father_id = f.id
    WHERE
    c.article_id = '2006117B57WRZGHH'
    order by
    c.create_time
    desc
    目前我们所搭建的eureka是单机单实例的注册中心,如果挂了,那么整个微服务体系完全不可以,这是不应该的,所以为了实现eureka的高可用,我们可以搭建集群。
    在进行集群构建之前,大家先参照目前的eureka再去构建一个一模一样的工程,可以取名为 springcloud-eureka-cluster。
    为集群中各个eureka节点配置host
    eureka:
      instance:
        hostname: eureka-cluster-${port:7001}    # 集群中每个eureka的名字都要唯一
      # 自定义eureka集群中另外的两个端口号
      other-node-port2: ${p2:7002}
      other-node-port3: ${p3:7003}
      client:
    #    register-with-eureka: false
    #    fetch-registry: false
        service-url:
          # 集群中的每个eureka单实例,都需要相互注册到其他的节点,在此填入集群中其他eureka的地址进行相互注册
          defaultZone: http://eureka-cluster-${eureka.other-node-port2}:${eureka.other-node-port2}/eureka/,http://eureka-cluster-${eureka.other-node-port3}:${eureka.other-node-port3}/eureka/
    我们自己测试的时候时间可以设置为10秒内有10次,我认定非法请求,直接限制这个ip访问15秒,15秒后释放。(像有的网站会出现二维码让你扫描通过,或者手机验证码或者人机交互判断你当前是否是人还是机器,因为有可能是爬虫请求)
    开发步骤:
    首先在yml中设置基本参数:
    @Override
    public Object run() throws ZuulException {
        System.out.println("执行【IP黑名单】Zuul过滤器...");

        // 获得上下文对象requestContext
        RequestContext requestContext = RequestContext.getCurrentContext();
        HttpServletRequest request = requestContext.getRequest();

        // 获得ip
        String ip = IPUtil.getRequestIp(request);

        /**
         * 需求:
         * 判断ip在10秒内请求的次数是否超过10次,
         * 如果超过,则限制访问15秒,15秒过后再放行
         */
        final String ipRedisKey = "zuul-ip:" + ip;
        final String ipRedisLimitKey = "zuul-ip-limit:" + ip;

        // 获得剩余的限制时间
        long limitLeftTime = redis.ttl(ipRedisLimitKey);
        // 如果剩余时间还存在,说明这个ip不能访问,继续等待
        if (limitLeftTime > 0) {
            stopRequest(requestContext);
            return null;
        }

        // 在redis中累加ip的请求访问次数
        long requestCounts = redis.increment(ipRedisKey, 1);

        // 从0开始计算请求次数,初期访问为1,则设置过期时间,也就是连续请求的间隔时间
        if (requestCounts == 1) {
            redis.expire(ipRedisKey, timeInterval);
        }

        // 如果还能取得到请求次数,说明用户连续请求的次数落在10秒内
        // 一旦请求次数超过了连续访问的次数,则需要限制这个ip了
        if (requestCounts > continueCounts) {
            // 限制ip访问一段时间
            redis.set(ipRedisLimitKey, ipRedisLimitKey, limitTimes);

            stopRequest(requestContext);
        }

        return null;
    }

    private void stopRequest(RequestContext requestContext){
        // 停止继续向下路由,禁止请求通信
        requestContext.setSendZuulResponse(false);
        requestContext.setResponseStatusCode(200);
        String result = JsonUtils.objectToJson(
                GraceJSONResult.errorCustom(
                        ResponseStatusEnum.SYSTEM_ERROR_BLACK_IP));
        requestContext.setResponseBody(result);
        requestContext.getResponse().setCharacterEncoding("utf-8");
        requestContext.getResponse().setContentType(MediaType.APPLICATION_JSON_VALUE);
    }
    上面这些都是通过不同key要执行多次才能得到结果,一般来说我们会使用es的aggs功能做聚合统计,会更好。
    通过一个脚本来统计男女数量:
    POST http://192.168.1.203:9200/fans/_doc/_search
    {
        "size": 0,
        "query":{
            "match":{
                "writerId":"201116760SMSZT2W"
            }
        },
        "aggs": {
            "counts": {
                "terms": {
                    "field": "sex"
                }
            }
        }
    }

    以下就是数据库系统开发的整个流程讲解,感谢大家的阅读

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  • 非接触精密洁净设备在锂电池领域有广泛的应用,主要用于生产制造过程中的Roll to Roll及sliting工艺、电芯预处理等环节。针对卷板、薄膜、膜片制造工艺中的大宽幅、裁切后边部处理再清洁、除异物、毛刺等需求,非接触精密洁净设备通过高旋轴与特制气嘴的优化排列,可满足现有干燥炉、再复合、精度提升等新工艺中的洁净度要求。具体的应用环节如下:锂电池生产过程中的Roll to Roll工艺和sliting工艺,非接触精密洁净设备通过高精度的洁净环境和控制,保证了锂电池的制造质量和安全性。电芯预处理过
    SHLZ 2023-11-30 11:49 146浏览
  •    电源连接器的插针遭受损坏的情况非常普遍,这种故障会让连接器的电流传输受到影响,进而影响设备的正常使用,那是什么因素导致电源连接器的插针遭到损坏呢?下面Amass将为您分析其中的原因。   1、应用环境高温 1. 在高温环境下,电源连接器插针易受腐蚀影响,形成氧化层,损失接触压力,甚至可能发生接头烧损情况。对于这种环境,电源连接器需要具备耐高温性能,不仅需满足环境温度要求,还须考虑其在工作状态下的热量散发。  
    艾迈斯电子 2023-11-30 16:33 125浏览
  • Achronix推出基于FPGA的加速自动语音识别解决方案 提供超低延迟和极低错误率(WER)的实时流式语音转文本解决方案,可同时运行超过1000个并发语音流2023年11月——高性能FPGA芯片和嵌入式FPGA(eFPGA IP)领域的领先企业Achronix半导体公司日前自豪地宣布:正式推出Achronix与Myrtle.ai合作的最新创新——基于Speedster7t FPGA的自动语音识别(ASR)加速方案。这一变革性的解决方案,实现了高精度和快速响应,可将超过1000个并发的实时
    电子科技圈 2023-11-30 11:52 157浏览
  • 听力危机不可不慎,助听器市场的发展概况根据世界卫生组织WHO于2021年所发布的世界听力报告(World report on hearing)统计,全球目前有20%左右的听损人口;其中「轻度」与「中度」听损人口就占了大约15亿人左右。台湾方面,根据2021年卫生福利部统计处的数据显示,台湾则约有12万人有听力损失的问题,其中更有高达56% (约71,543人)确诊为轻度听损。足以看出听力受损问题已逐渐成为全球新兴的健康议题。听力损失的成因及轻重程度因人而异,但无论如何,或多或少都会影响到我们的日
    百佳泰测试实验室 2023-11-30 17:26 118浏览
  • 前言 在网络部署之后和业务开展之前,运营商迫切希望了解当前网络的性能状态,以便为商业规划和业务推广提供必要的基础数据支持。因此,高可靠性和高精确度的性能测试方法对于运营商评判网络性能的优劣,显得尤为重要,而RFC 2544等传统测试标准已不足于鉴定当今的服务等级协议(SLA)。SLA是服务提供商(如ISP)及其最终用户之间的协议,它规定以太网服务的开通或验证必须进行测量,且必须达到SLA的规范要求。目前,对以太网服务进行测试和故障诊断的最佳选择无疑是ITU-T Y.1564标准。 &
    信而泰市场部 2023-11-30 15:06 89浏览
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