硬件在環(huán)測(cè)試 (HiL)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-08-02
硬件在環(huán)測(cè)試 (HiL)的視頻教程
VI-grade AutoHawk-面向汽車應(yīng)用的HiL硬件在環(huán)仿真解決方案
引言： 隨著具有先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)和高級(jí)底盤電控功能的車輛的發(fā)展，硬件在環(huán)(HiL)測(cè)試的重要性日益增長，基于HiL解決方案可以用低成本的方式高效地驗(yàn)證車輛的電子控制單元。
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向零原型開發(fā)邁進(jìn)：通過離線和駕駛員在環(huán)HiL測(cè)試
主要主題和收獲： ·探討汽車制造業(yè)的當(dāng)前挑戰(zhàn)，尤其是OEM與供應(yīng)商之間的合作問題 ·理解以人為本開發(fā)方法的重要性 ·解析離線和駕駛員在環(huán)（DIL）應(yīng)用中硬件在環(huán)（HiL）測(cè)試的關(guān)鍵成功因素和有效方法
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硬件在環(huán)測(cè)試 (HiL)的實(shí)例教程
測(cè)試軟件與工具鏈
仿真軟件：MATLAB/Simulink（建模）、dSPACE TargetLink（代碼生成）、vEOS（實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)）；
自動(dòng)化測(cè)試工具：LabVIEW（腳本編寫）、CANoe（總線分析與測(cè)試用例管理）；
故障注入工具：使用軟件直接修改仿真模型參數(shù)（如將車窗電機(jī)阻力設(shè)為異常值），或通過硬件板卡強(qiáng)制注入短路 / 開路信號(hào)。
四、車身電子 HIL 測(cè)試的行業(yè)應(yīng)用案例
BCM 測(cè)試優(yōu)化：
問題：實(shí)車測(cè)試中發(fā)現(xiàn)冬季低溫下車窗升降卡頓，排查耗時(shí) 2 個(gè)月；
HIL 方案：在臺(tái)架中模擬 - 25℃環(huán)境，注入玻璃導(dǎo)軌結(jié)冰導(dǎo)致的摩擦阻力模型，發(fā)現(xiàn) BCM 未啟用低溫模式下的電機(jī)扭矩補(bǔ)償策略，48 小時(shí)內(nèi)定位問題并優(yōu)化參數(shù)。
新能源汽車燈光節(jié)能測(cè)試：
需求：降低電動(dòng)車夜間燈光功耗以延長續(xù)航；
HIL 方案：通過仿真不同路況（城市道路、高速）的照明需求，優(yōu)化大燈亮度動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)邏輯，最終實(shí)現(xiàn)功耗降低 12%，同時(shí)滿足 ECE R123 燈光標(biāo)準(zhǔn)。
五、慧通測(cè)控汽車硬件在環(huán)車身電子測(cè)試設(shè)備
車窗升降耐久測(cè)試設(shè)備：可用于車身電子中車窗控制系統(tǒng)的測(cè)試，通過模擬車窗的反復(fù)升降動(dòng)作，檢測(cè)車窗電機(jī)、控制器以及相關(guān)機(jī)械部件的耐久性，確保車窗系統(tǒng)在長期使用過程中的可靠性。
連接器類測(cè)試設(shè)備：汽車車身電子系統(tǒng)中有大量連接器，該公司的全自動(dòng)插拔力試驗(yàn)機(jī)可模擬實(shí)際使用環(huán)境中連接器的插拔過程，精確測(cè)量插拔力、插拔次數(shù)、接觸電阻等關(guān)鍵參數(shù)，以評(píng)估連接器的可靠性、耐用性和穩(wěn)定性，可用于車身電子系統(tǒng)中連接器的耐久性測(cè)試，模擬不同路況下的插拔操作，為汽車廠商提供改進(jìn)設(shè)計(jì)和材料選擇的依據(jù)。
展開 挑戰(zhàn)一
衛(wèi)星導(dǎo)航硬件在環(huán)GNSS HiL
在各種可能的條件和變化下驗(yàn)證自動(dòng)駕駛和車聯(lián)網(wǎng)功能對(duì)汽車開發(fā)領(lǐng)域提出了重大挑戰(zhàn)。例如，自動(dòng)緊急制動(dòng) (AEB) 和自適應(yīng)巡航控制 (ACC) 之類的功能，甚至是在高速公路自動(dòng)駕駛條件下的全自動(dòng)功能，都需要在多種場(chǎng)景和車輛配置下，對(duì)車輛進(jìn)行大量的功能性和非功能性的驗(yàn)證和優(yōu)化。
目前，ADAS 和 AD 驗(yàn)證主要采用兩種方法：在公共道路或試驗(yàn)場(chǎng)上進(jìn)行駕駛測(cè)試和基于硬件在環(huán) (HiL)或者整車在環(huán)ViL的測(cè)試。
圖1：自動(dòng)駕駛汽車的硬件在環(huán)HiL和整車在環(huán)ViL測(cè)試平臺(tái)
挑戰(zhàn)二
高精度衛(wèi)星導(dǎo)航
GNSS市場(chǎng)在很多因素的驅(qū)動(dòng)下正在快速發(fā)展，由于車聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)、無人駕駛的出現(xiàn)，車載導(dǎo)航的要求也在不斷增加，從最初的標(biāo)準(zhǔn)定位SPS（Standard Positioning System）需求，發(fā)展到現(xiàn)在的高精度定位PPS（Precise Positioning System）需求。
展開 這種基于物理的解決方案現(xiàn)在與NI提供的基于RoCE（基于融合以太網(wǎng)的遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪問）的HiL基礎(chǔ)架構(gòu)相兼容，以支持驗(yàn)證更高級(jí)別感知所需的大規(guī)模、實(shí)時(shí)和低時(shí)延數(shù)據(jù)交換。由于Ansys攝像頭仿真已經(jīng)在生產(chǎn)環(huán)境中與芯片上的工業(yè)級(jí)感知軟件配合使用，因此RDMA兼容性將進(jìn)一步提高該解決方案的實(shí)用性。
使用合成仿真數(shù)據(jù)的HiL工作臺(tái)測(cè)試將優(yōu)先考慮安全合規(guī)性
由于緊鄰生產(chǎn)環(huán)節(jié)，復(fù)雜軟件系統(tǒng)的測(cè)試和驗(yàn)證將不可避免地包括HiL工作臺(tái)測(cè)試。HiL測(cè)試臺(tái)匯總了來自攝像頭、激光雷達(dá)和雷達(dá)等各種傳感器的合成仿真數(shù)據(jù)輸入，能夠更準(zhǔn)確地評(píng)估自動(dòng)駕駛汽車（AV）系統(tǒng)。
利用HiL測(cè)試，可以解決系統(tǒng)驗(yàn)證中最具挑戰(zhàn)性的方面：基于經(jīng)過數(shù)據(jù)訓(xùn)練的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來評(píng)估傳感器感知功能。該測(cè)試是研發(fā)過程中的寶貴工具，因?yàn)樗蔷嚯x大規(guī)模生產(chǎn)最近的前置步驟。HiL測(cè)試中出現(xiàn)的任何問題，都可以通過在此階段負(fù)責(zé)控制特定功能的電子控制單元（ECU）或嵌入式系統(tǒng)來解決。
由于感知算法的復(fù)雜性，我們無法依靠以理論分析為主的傳統(tǒng)驗(yàn)證方法來驗(yàn)證，也無法依賴像OTA攝像頭和顯示器硬件在環(huán)等已顯示出局限性的測(cè)試方式。相反，感知算法必須根據(jù)大量合成仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試。此時(shí)，就需要通過仿真進(jìn)行直接數(shù)據(jù)注入，以確保注入數(shù)據(jù)在傳輸過程中保持質(zhì)量，同時(shí)還無需用攝像頭進(jìn)行監(jiān)控校準(zhǔn)。
通過仿真進(jìn)行直接數(shù)據(jù)注入可提高工作臺(tái)測(cè)試的準(zhǔn)確性
如今，高分辨率傳感器為HiL工作臺(tái)帶來了技術(shù)限制，而這一挑戰(zhàn)，與通過HDMI或DisplayPort將合成視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)?em>HiL工作臺(tái)的傳統(tǒng)方法有關(guān)。這些端口造成了全高清分辨率和數(shù)據(jù)傳輸限制，無法滿足自動(dòng)駕駛環(huán)境對(duì)實(shí)時(shí)響應(yīng)率的需求。
基于仿真原始信號(hào)的直接數(shù)據(jù)注入，則提供了一種可行的解決方案，可實(shí)現(xiàn)在HiL工作臺(tái)上測(cè)試感知功能。
展開 “我們很高興為致力于在海事行業(yè)提供高質(zhì)量和可靠洗滌塔的上海匯舸提供HIL測(cè)試服務(wù)。 通過利用基于模擬器的測(cè)試而不是實(shí)際系統(tǒng)的物理測(cè)試，使得數(shù)字孿生技術(shù)得以現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。利用標(biāo)準(zhǔn)的HIL測(cè)試工作，我們還可以為洗滌塔供應(yīng)商的服務(wù)工程師和船上船員提供量身定制的數(shù)字化培訓(xùn)模擬器?！盌NV GL大中華區(qū)技術(shù)中心總經(jīng)理陸福凱/Mr.FalkRothe表示。
“國際海事組織的法規(guī)旨在限制船舶運(yùn)營中有害物質(zhì)排放到空氣和水中。 為應(yīng)對(duì)這一要求，許多船東選擇安裝洗滌塔，繼而降低船上安裝洗滌塔過程中帶來的風(fēng)險(xiǎn)對(duì)他們來說尤其重要，因?yàn)閲鴥?nèi)的洗滌塔供應(yīng)商常常面臨著證明其產(chǎn)品集成到船上系統(tǒng)的功能性的挑戰(zhàn)，HIL測(cè)試是確保高質(zhì)量控制系統(tǒng)的一個(gè)非常好的途徑，并有利于各方?！盌NV GL認(rèn)證業(yè)務(wù)商務(wù)經(jīng)理陳建新先生表示。
與ContiOcean上海匯舸在HIL測(cè)試方面的合作涵蓋了一系列船舶，雙方都期待著在這個(gè)項(xiàng)目和未來的長期開展友好的合作。
關(guān)于HiL（硬件在環(huán)）測(cè)試
采用硬件在環(huán)（HIL）技術(shù)對(duì)控制系統(tǒng)軟件進(jìn)行驗(yàn)證和測(cè)試將減少軟件帶來的問題，從而實(shí)現(xiàn)更安全，更可靠的自動(dòng)化系統(tǒng)和更短的調(diào)試時(shí)間。到目前為止，我們只對(duì)洗滌塔進(jìn)行Scheme B測(cè)試，這需要整個(gè)系統(tǒng)在船上進(jìn)行測(cè)試。但是，船東/船廠在海上試航期間將對(duì)順利按時(shí)交付有著巨大壓力。 這就是為什么他們希望提前進(jìn)行模擬測(cè)試的原因。HIL測(cè)試將在FAT（工廠驗(yàn)收測(cè)試）期間進(jìn)行，該工具也可用于培訓(xùn)船員。任何控制系統(tǒng)都可以進(jìn)行HIL測(cè)試，例如洗滌塔，選擇性催化還原系統(tǒng)（SCR），LNG雙燃料，能源管理系統(tǒng)，壓載水處理系統(tǒng)等。
通過在供應(yīng)商的場(chǎng)所將模擬器連接到目標(biāo)控制系統(tǒng)來執(zhí)行洗滌塔 HIL測(cè)試，從而可以在受控環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試。HIL仿真器通過模擬必要的執(zhí)行器，動(dòng)態(tài)反應(yīng)和各類傳感器，充當(dāng)控制系統(tǒng)的虛擬控制目標(biāo)。
展開 電力電子HIL仿真設(shè)備調(diào)研
一、調(diào)研背景
隨著電力電子技術(shù)在新能源、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域的深入應(yīng)用，高校與科研機(jī)構(gòu)對(duì)相關(guān)教學(xué)科研設(shè)備的需求日益增長。HIL（硬件在環(huán)）仿真器作為電力電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)的核心工具，其性能、適配性及性價(jià)比成為關(guān)注重點(diǎn)。本次調(diào)研聚焦市場(chǎng)主流設(shè)備，重點(diǎn)研究森木磊石最新推出的 單價(jià)2.48萬的EGBox Nano 入門級(jí) HIL 仿真器，探究其在電力電子教學(xué)科研場(chǎng)景中的應(yīng)用價(jià)值。
二、電力電子教學(xué)科研設(shè)備市場(chǎng)現(xiàn)狀
目前，電力電子教學(xué)科研設(shè)備市場(chǎng)品牌多樣，既有國外的 Opal-RT、dSPACE、Typhoon 等老牌廠商，也有國內(nèi)森木磊石等企業(yè)。國外產(chǎn)品技術(shù)成熟，但價(jià)格高昂、售后響應(yīng)慢；部分國內(nèi)產(chǎn)品在功能適配性上存在不足。高校與科研機(jī)構(gòu)亟需一款兼具性能、教學(xué)適配性與高性價(jià)比的設(shè)備，以滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科研創(chuàng)新的需求。
三、EGBox Nano 產(chǎn)品分析
（一）核心優(yōu)勢(shì)突出性價(jià)比
1、極致便攜，顛覆傳統(tǒng)
EGBox Nano 外觀尺寸僅為 84mm（長）×181mm（寬）×51mm（高），小巧輕便，打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的笨重形態(tài)，便于課堂移動(dòng)教學(xué)與學(xué)生自主實(shí)踐。
2、聚焦教學(xué)，全面實(shí)用
精準(zhǔn)適配高校電力電子與電機(jī)控制課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，涵蓋 單相橋式可控整流、三相橋式有源逆變、永磁同步電機(jī)控制 等 20 + 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，覆蓋電氣工程及其自動(dòng)化、自動(dòng)化、電子信息工程等專業(yè)需求。
3、價(jià)格親民，資源普及
售價(jià)僅 ￥2.48w，相比進(jìn)口設(shè)備成本大幅降低，助力高校以更低投入實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的普及，緩解教學(xué)設(shè)備經(jīng)費(fèi)壓力。
展開 
硬件在環(huán)測(cè)試 (HiL)的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
硬件在環(huán)測(cè)試 (HiL)的最新內(nèi)容
本文原刊登于Ansys.com：《Ansys AVxcelerate Sensors Software Leverages NI-RDMA for Hardware-in-the-loop (HiL) Testing》
作者：Lionel Bennes | Ansys高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理
編輯整理：劉宏鯤 | Ansys高級(jí)應(yīng)用工程師
原始設(shè)備制造商（OEM）和供應(yīng)商正在潛心研究、不懈努力地推進(jìn)自動(dòng)駕駛技術(shù)
汽車硬件在環(huán)（HIL）之車身電子測(cè)試解析10個(gè)月前
一、車身電子系統(tǒng)與 HIL 測(cè)試的結(jié)合背景
車身電子系統(tǒng)涵蓋數(shù)十個(gè)控制器及執(zhí)行器，傳統(tǒng)物理測(cè)試面臨三大痛點(diǎn)：
場(chǎng)景復(fù)現(xiàn)難：如極端溫度下的車窗結(jié)冰、雨夜燈光控制等場(chǎng)景難以隨時(shí)模擬；
故障注入風(fēng)險(xiǎn)高：直接在實(shí)車上進(jìn)行短路、通信中斷等故障測(cè)試可能損壞硬件；
效率低下：多控制器聯(lián)動(dòng)測(cè)試需反復(fù)拆裝實(shí)車，耗時(shí)耗力。
HIL 測(cè)試通過 “虛擬環(huán)境 + 真實(shí)控制器” 的模式，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)車身電子的復(fù)雜工況
電力電子HIL仿真設(shè)備調(diào)研
一、調(diào)研背景
隨著電力電子技術(shù)在新能源、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域的深入應(yīng)用，高校與科研機(jī)構(gòu)對(duì)相關(guān)教學(xué)科研設(shè)備的需求日益增長。HIL（硬件在環(huán)）仿真器作為電力電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)的核心工具，其性能、適配性及性價(jià)比成為關(guān)注重點(diǎn)。本次調(diào)研聚焦市場(chǎng)主流設(shè)備，重點(diǎn)研究森木磊石最新推出的 單價(jià)2.48萬的EGBox Nano 入門級(jí) HIL 仿真器，探究其在電力電子教學(xué)科研場(chǎng)景中的應(yīng)用價(jià)值
可以覆蓋電控系統(tǒng)的整個(gè)開發(fā)周期，包括早期的算法仿真測(cè)試（MIL/SIL），控制器的硬件在環(huán)測(cè)試（HIL），半實(shí)物臺(tái)架測(cè)試（如電機(jī)臺(tái)架、動(dòng)力系統(tǒng)臺(tái)架、整車臺(tái)架等），以及車輛在環(huán)測(cè)試（VIL）。目前已應(yīng)用于一汽、東風(fēng)、蔚來等50余個(gè)項(xiàng)目中。
經(jīng)緯恒潤是一家綜合型的電子系統(tǒng)科技服務(wù)商，專注于為汽車、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的客戶，提供電子產(chǎn)品、研發(fā)服務(wù)和高級(jí)別智能駕駛系統(tǒng)開發(fā)級(jí)運(yùn)營服務(wù)。
硬件在環(huán)測(cè)試 (HiL)
福特一直是 Adams 車輛動(dòng)力學(xué)模型的長期用戶。隨著2017 年 Adams Real Time（RT）的發(fā)布，福特公司發(fā)現(xiàn)了一個(gè)機(jī)會(huì)，可以在開發(fā)周期中，進(jìn)一步順勢(shì)利用現(xiàn)有的 Adams 知識(shí)庫進(jìn)行車輛測(cè)試和標(biāo)定。
MSC 和福特一起，在 HIL 測(cè)試環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了物理組件和 Adams 實(shí)時(shí)模型的結(jié)合，以評(píng)估多個(gè)車輛平臺(tái)的換檔質(zhì)品質(zhì)。
固定步長積分器，滿足實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)要求
提供用于生成更高效率車輛模型的自動(dòng)化實(shí)用程序
支持 Concurent、dSPACE 實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)
支持 VTD 集成交互，提供用于 VTD 自動(dòng)駕駛仿真所需的車輛模型
應(yīng)用 & 案例
- 福特運(yùn)用 Adams Real Time 減少物理樣機(jī)
福特公司傳統(tǒng)的變速箱標(biāo)定方法包含大量物理樣機(jī)測(cè)試，通過與 MSC 合作開發(fā)硬件在環(huán)測(cè)試流程
可以覆蓋電控系統(tǒng)的整個(gè)開發(fā)周期，包括早期的算法仿真測(cè)試（MIL/SIL），控制器的硬件在環(huán)測(cè)試（HIL），半實(shí)物臺(tái)架測(cè)試（如電機(jī)臺(tái)架、動(dòng)力系統(tǒng)臺(tái)架、整車臺(tái)架等），以及最終的車輛在環(huán)測(cè)試（VIL）。
硬件在環(huán)測(cè)試 (HiL)
福特一直是Adams車輛動(dòng)力學(xué)模型的長期用戶。隨著2017年Adams Real Time（RT）的發(fā)布，福特公司發(fā)現(xiàn)了一個(gè)機(jī)會(huì)，可以在開發(fā)周期中，進(jìn)一步順勢(shì)利用現(xiàn)有的Adams知識(shí)庫進(jìn)行車輛測(cè)試和標(biāo)定。
目前，ADAS 和 AD 驗(yàn)證主要采用兩種方法：在公共道路或試驗(yàn)場(chǎng)上進(jìn)行駕駛測(cè)試和基于硬件在環(huán) (HiL)或者整車在環(huán)ViL的測(cè)試。
MIL（Model in the Loop）模型在環(huán)測(cè)試是一種模型在環(huán)仿真平臺(tái)，用在需求分析概念階段，實(shí)現(xiàn)算法開發(fā)與驗(yàn)證優(yōu)化，是一種在開發(fā)的初期階段及建模階段中進(jìn)行的仿真測(cè)試方式。與HIL測(cè)試(硬件在環(huán)測(cè)試)不同，HIL測(cè)試是用于代碼驗(yàn)證的方法，而MIL測(cè)試是一種設(shè)計(jì)驗(yàn)證的方法。
MIL測(cè)試過程是通過輸入一系列的測(cè)試用例，驗(yàn)證模型是否滿足了設(shè)計(jì)的功能需求。
