硬件在環測試
關注創建者：經緯恒潤 創建時間：2023-10-11
硬件在環測試的視頻教程
向零原型開發邁進：通過離線和駕駛員在環HiL測試
主要主題和收獲： ·探討汽車制造業的當前挑戰，尤其是OEM與供應商之間的合作問題 ·理解以人為本開發方法的重要性 ·解析離線和駕駛員在環（DIL）應用中硬件在環（HiL）測試的關鍵成功因素和有效方法
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VI-grade AutoHawk-面向汽車應用的HiL硬件在環仿真解決方案
引言： 隨著具有先進駕駛輔助系統(ADAS)和高級底盤電控功能的車輛的發展，硬件在環(HiL)測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證車輛的電子控制單元。
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使用靈活強大的XiL系統克服汽車開發挑戰
使用靈活強大的XiL系統克服汽車開發挑戰（免費）【已結束】 直播時間：2023-06-30 19:30 當今汽車行業所面臨的挑戰是復雜的車輛系統，先進的測試能力以及更短的開發周期。 在本次網絡研討會中，VI-grade的工程師將解釋如何使用離線仿真、硬件在環測試、駕駛模擬器以及車載應用等靈活的XiL系統來克服車輛開發、測試和驗證的挑戰。
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硬件在環測試的實例教程
挑戰一
衛星導航硬件在環GNSS HiL
在各種可能的條件和變化下驗證自動駕駛和車聯網功能對汽車開發領域提出了重大挑戰。例如，自動緊急制動 (AEB) 和自適應巡航控制 (ACC) 之類的功能，甚至是在高速公路自動駕駛條件下的全自動功能，都需要在多種場景和車輛配置下，對車輛進行大量的功能性和非功能性的驗證和優化。
目前，ADAS 和 AD 驗證主要采用兩種方法：在公共道路或試驗場上進行駕駛測試和基于硬件在環 (HiL)或者整車在環ViL的測試。
圖1：自動駕駛汽車的硬件在環HiL和整車在環ViL測試平臺
挑戰二
高精度衛星導航
GNSS市場在很多因素的驅動下正在快速發展，由于車聯網市場、無人駕駛的出現，車載導航的要求也在不斷增加，從最初的標準定位SPS（Standard Positioning System）需求，發展到現在的高精度定位PPS（Precise Positioning System）需求。
展開 五、總結
在該項目中，清華大學智能電網運行與優化實驗室與上海遠寬能源科技有限公司共同合作完成了功率硬件在環平臺的設計工作，實時仿真器采用NI公司的PXI硬件和上海遠寬能源科技有限公司的StarSim電磁暫態仿真軟件加以實現。通過有功實驗和電壓不對稱實驗測試雙饋發電機組接入功率硬件在環平臺的可行性。為后續更多設備的測試和實驗提供了平臺設計基礎。
“我們很高興為致力于在海事行業提供高質量和可靠洗滌塔的上海匯舸提供HIL測試服務。 通過利用基于模擬器的測試而不是實際系統的物理測試，使得數字孿生技術得以現實應用。利用標準的HIL測試工作，我們還可以為洗滌塔供應商的服務工程師和船上船員提供量身定制的數字化培訓模擬器。”DNV GL大中華區技術中心總經理陸福凱/Mr.FalkRothe表示。
“國際海事組織的法規旨在限制船舶運營中有害物質排放到空氣和水中。 為應對這一要求，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險對他們來說尤其重要，因為國內的洗滌塔供應商常常面臨著證明其產品集成到船上系統的功能性的挑戰，HIL測試是確保高質量控制系統的一個非常好的途徑，并有利于各方。”DNV GL認證業務商務經理陳建新先生表示。
與ContiOcean上海匯舸在HIL測試方面的合作涵蓋了一系列船舶，雙方都期待著在這個項目和未來的長期開展友好的合作。
關于HiL（硬件在環）測試
采用硬件在環（HIL）技術對控制系統軟件進行驗證和測試將減少軟件帶來的問題，從而實現更安全，更可靠的自動化系統和更短的調試時間。到目前為止，我們只對洗滌塔進行Scheme B測試，這需要整個系統在船上進行測試。但是，船東/船廠在海上試航期間將對順利按時交付有著巨大壓力。 這就是為什么他們希望提前進行模擬測試的原因。HIL測試將在FAT（工廠驗收測試）期間進行，該工具也可用于培訓船員。任何控制系統都可以進行HIL測試，例如洗滌塔，選擇性催化還原系統（SCR），LNG雙燃料，能源管理系統，壓載水處理系統等。
通過在供應商的場所將模擬器連接到目標控制系統來執行洗滌塔 HIL測試，從而可以在受控環境中進行測試。HIL仿真器通過模擬必要的執行器，動態反應和各類傳感器，充當控制系統的虛擬控制目標。
展開 對智能汽車的駕駛輔助系統提升安全性能的需求不斷提高，多傳感器信息融合是駕駛輔助系統的應用趨勢，硬件在環仿真測試平臺能對駕駛輔助系統安全性進行深度測試。通過分析汽車典型駕駛輔助系統主要傳感器構成和傳感器仿真特點，介紹先進的駕駛輔助系統硬件在環仿真測試平臺構架。根據未來汽車多傳感器融合環境感知發展趨勢，總結未來自動駕駛汽車硬件在環仿真測試評價技術存在的挑戰和發展方向，為行業應用提供參考。
先進駕駛員輔助系統（ADAS）可以協助駕駛員提高行車安全性和駕駛舒適性，被認為是提升出行效率、解決交通事故頻發問題的有效措施。駕駛輔助系統依靠傳感器采集車輛行駛四周的環境，并根據環境目標威脅而作出橫向、縱向控制，可有效降低道路交通事故發生的概率。傳統的場地測試是以假人、假車、環境模擬器等測試設備構建有限測試場景，測試決策控制算法的合理性和控制算法與車輛匹配的優劣。駕駛輔助系統連續感知、決策、執行，全天候持續運行，傳統測試評價手段已難有效覆蓋自動駕駛新特征。智能駕駛輔助系統在開發的過程中，每一階段功能和性能的測試評價將通過多樣化的試驗結果相互組合印證，需要進行實車道路測試、公開道路測試，功能安全測試、信息安全測試、仿真測試等，硬件在環仿真測試平臺是智能網聯汽車“V”型開發過程中不可缺少的工具鏈。
駕駛輔助系統功能及傳感器原理
駕駛輔助系統構成和原理
汽車駕駛輔助系統的構成和系統原理，如圖1所示。目前，駕駛輔助系統主要裝備毫米波雷達、攝像頭、360°環視系統、超聲波雷達，實現自動泊車（APA）、自適應巡航（ACC）、緊急制動（AEB）、盲區監測（BSD）、車道保持輔助（LKA）、交通擁堵輔助（TJA）等功能，而激光雷達主要是在更高級別的自動駕駛汽車上裝備。
展開 測試軟件與工具鏈
仿真軟件：MATLAB/Simulink（建模）、dSPACE TargetLink（代碼生成）、vEOS（實時仿真平臺）；
自動化測試工具：LabVIEW（腳本編寫）、CANoe（總線分析與測試用例管理）；
故障注入工具：使用軟件直接修改仿真模型參數（如將車窗電機阻力設為異常值），或通過硬件板卡強制注入短路 / 開路信號。
四、車身電子 HIL 測試的行業應用案例
BCM 測試優化：
問題：實車測試中發現冬季低溫下車窗升降卡頓，排查耗時 2 個月；
HIL 方案：在臺架中模擬 - 25℃環境，注入玻璃導軌結冰導致的摩擦阻力模型，發現 BCM 未啟用低溫模式下的電機扭矩補償策略，48 小時內定位問題并優化參數。
新能源汽車燈光節能測試：
需求：降低電動車夜間燈光功耗以延長續航；
HIL 方案：通過仿真不同路況（城市道路、高速）的照明需求，優化大燈亮度動態調節邏輯，最終實現功耗降低 12%，同時滿足 ECE R123 燈光標準。
五、慧通測控汽車硬件在環車身電子測試設備
車窗升降耐久測試設備：可用于車身電子中車窗控制系統的測試，通過模擬車窗的反復升降動作，檢測車窗電機、控制器以及相關機械部件的耐久性，確保車窗系統在長期使用過程中的可靠性。
連接器類測試設備：汽車車身電子系統中有大量連接器，該公司的全自動插拔力試驗機可模擬實際使用環境中連接器的插拔過程，精確測量插拔力、插拔次數、接觸電阻等關鍵參數，以評估連接器的可靠性、耐用性和穩定性，可用于車身電子系統中連接器的耐久性測試，模擬不同路況下的插拔操作，為汽車廠商提供改進設計和材料選擇的依據。
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二、更強大的測試工具
本次更新帶來了完整的 HiL 硬件在環測試工具鏈，通過 Direct Camera Injection PCIe 卡將仿真或預先錄制的攝像頭數據直接注入目標 ECU，實現對車載攝像頭管線的真實驗證。同時，FMU 工具鏈可將最小化的 aiSim 客戶端打包為 FMU 3.0 CoSimulation 模型。
aiSim Web 的傳感器編輯能力大幅增強。
隨著可穿戴設備市場升溫，智能眼鏡已從消費級場景滲透至工業巡檢等專業領域。其集成顯示模組、傳感器等精密硬件，日常跌落、通勤振動、溫濕度波動易導致故障，因此跌落、振動、溫濕度環境測試成為產品上市的必經之路，更是保障用戶體驗與品牌口碑的關鍵。
智能眼鏡的硬件可靠性，是其在預期場景中抵御環境應力、維持正常功能的能力。因其體積小、結構特殊、重心不均，傳統電子設備測試標準無法套用，需制定專項方案確保測試貼合實際
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高級產品經理
編輯整理：劉宏鯤 | Ansys高級應用工程師
原始設備制造商（OEM）和供應商正在潛心研究、不懈努力地推進自動駕駛技術
隨著智能駕駛向 L3/L4 高階演進，傳感器配置密度激增、場景復雜度指數級提升，HIL（硬件在環）測試面臨核心痛點，如傳統方案仿真保真度不足難以匹配高階智駕感知需求、鏈路復雜導致升級成本高、邊緣場景覆蓋不全與低延遲傳輸矛盾凸顯、無法支撐高階系統全生命周期測試驗證。
（3）硬件在環與同步性要求
時延與同步：在硬件在環（HIL）測試中，多傳感器的渲染時鐘、數據傳輸鏈路的時延和時間戳必須嚴格同步。毫秒級的時鐘不同步或數據包丟失，就可能導致多傳感器融合算法在關鍵時刻故障，無法有效復現真實世界中的融合感知問題。
判定覆蓋)覆蓋率6
?靜態分析?：通過MISRA等編碼規則檢查代碼質量
?需求可追溯性?：確保每個測試用例都能追溯到具體需求
汽車ECU測試流程
傳統汽車ECU軟件測試遵循典型的V型開發流程1：
根據系統需求編寫軟件需求規格
進行軟件架構設計，確定模塊接口和數據流
實施單元測試，包括靜態測試和動態測試
進行軟件集成測試，驗證模塊間交互
執行硬件在環
現代測試工具如WinAMS、VectorCAST等則實現了質的飛躍：
?專業化程度提升?：工具針對汽車電子、航空航天等特定行業需求深度優化，內置合規性檢查模塊
?AI技術賦能?：具備AI生成測試用例、自修復腳本和缺陷預測能力
?全流程支持?：提供從單元測試到系統測試的一體化解決方案
?硬件在環測試?：能夠精準模擬真實硬件環境，時序精度達納秒級
1.2 測試方法的根本性變革
關于VI-BikeRealTime
VI-BikeRealTime是一款摩托車動力學實時仿真軟件，是軟件在環和硬件在環測試的理想平臺。該平臺通過MATLAB Simulink及主流HiL平臺接口，使工程師能夠先在安全環境中開發可靠的控制系統，繼而測試真實ECU與虛擬模型的交互效果，同時還可驗證ECU在模擬真實工況下的耐久性能。
硬件在環（HIL）測試：將IVI系統接入仿真環境，模擬車輛啟動、熄火、電壓波動、CAN消息注入等真實電氣環境，提前發現潛在問題。
3. 智能結果分析與報告：
客觀音頻分析：系統自動采集音頻輸出，客觀分析其各項指標（總諧波失真+噪聲THD+N、信噪比SNR），而非依賴主觀的“人耳聆聽”，保證評判標準一致。
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