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智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)和仿真、測(cè)試及評(píng)價(jià)

2020-07-28 13:39:27·  來(lái)源：線束世界  
　
智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)(Intelligent and Connected Vehicle, ICV)是指搭載先進(jìn)的車(chē)載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，以車(chē)輛為主體和主要節(jié)點(diǎn)，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，
智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)(Intelligent and Connected Vehicle, ICV)是指搭載先進(jìn)的車(chē)載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，以車(chē)輛為主體和主要節(jié)點(diǎn)，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具備復(fù)雜環(huán)境感知、智能化決策、自動(dòng)化控制功能，使車(chē)輛與外部節(jié)點(diǎn)間實(shí)現(xiàn)信息共享與控制協(xié)同，實(shí)現(xiàn)“零傷亡、零擁堵”，達(dá)到安全、有序、高效、節(jié)能行駛的下一代汽車(chē)。依照規(guī)劃的路線圖，在2020年，我國(guó)需掌握智能輔助駕駛總體技術(shù)和各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，到2025年，需掌握自動(dòng)駕駛總體技術(shù)和各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
 
智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括環(huán)境感知技術(shù)、智能互聯(lián)技術(shù)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能應(yīng)用技術(shù)，產(chǎn)業(yè)鏈涉及汽車(chē)、電子、通信、互聯(lián)網(wǎng)、交通等多個(gè)領(lǐng)域，主要包括芯片廠商、傳感器廠商、汽車(chē)電子/通信系統(tǒng)供應(yīng)商、整車(chē)企業(yè)、平臺(tái)開(kāi)發(fā)和運(yùn)營(yíng)商以及內(nèi)容提供商。
 
智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)包括智能化和網(wǎng)聯(lián)化兩個(gè)技術(shù)層面，相應(yīng)的分級(jí)說(shuō)明如下：
 
智能化分級(jí)：
1，DA（Driving Assistant），駕駛輔助
2，PA（Partial Autonomous），部分自動(dòng)駕駛
3，CA（Conditional Autonomous），有條件自動(dòng)駕駛
4，HA（Highly Autonomous），高度自動(dòng)駕駛
5，F(xiàn)A（Fully Autonomous），完全自動(dòng)駕駛
 
網(wǎng)聯(lián)化分級(jí)：
1，網(wǎng)聯(lián)輔助信息交互
2，網(wǎng)聯(lián)協(xié)同感知
3，網(wǎng)聯(lián)協(xié)同決策與控制
 
傳統(tǒng)的汽車(chē)測(cè)試方法不能滿足智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的開(kāi)發(fā)和認(rèn)證需求，需要開(kāi)發(fā)全新的測(cè)試評(píng)價(jià)方法體系以及支撐工具平臺(tái)，智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的建設(shè)，以及測(cè)試評(píng)價(jià)和系統(tǒng)驗(yàn)證方法的推廣執(zhí)行是推動(dòng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)真正落地的重要組成部分。
 
圖1
智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)面臨近乎無(wú)限的運(yùn)行場(chǎng)景，為廠商和測(cè)試機(jī)構(gòu)提出了巨大的挑戰(zhàn)。在面對(duì)實(shí)際道路上各種交通標(biāo)識(shí)、道路參與者、路面標(biāo)識(shí)、基礎(chǔ)設(shè)施、道路類(lèi)型、交通參與者和瞬息萬(wàn)變的交通行為，智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)需要有極強(qiáng)的環(huán)境變量感知能力，智能決策能力，車(chē)輛控制能力。
 
智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的測(cè)試內(nèi)容可以分為模型在環(huán)測(cè)試、軟件在環(huán)測(cè)試、硬件在環(huán)測(cè)試、駕駛模擬器測(cè)試、車(chē)輛在環(huán)測(cè)試、封閉試驗(yàn)場(chǎng)測(cè)試和開(kāi)放道路測(cè)試。下面簡(jiǎn)要介紹下智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)測(cè)試評(píng)價(jià)中比較重要的智能駕駛仿真測(cè)試，網(wǎng)聯(lián)測(cè)試，以太網(wǎng)測(cè)試和關(guān)鍵零部件的測(cè)試。
 
智能駕駛仿真測(cè)試
 
智能駕駛仿真測(cè)試主要包括MiL（Model in Loop，驗(yàn)證控制算法模型是否準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)了功能需求，相當(dāng)于對(duì)算法的仿真），SiL（Software in Loop，驗(yàn)證代碼實(shí)現(xiàn)的功能是否與模型一致，是對(duì)依照算法產(chǎn)生的代碼進(jìn)行仿真驗(yàn)證），HiL（Hardware in Loop，在整套硬件系統(tǒng)上驗(yàn)證代碼實(shí)現(xiàn)的功能是否與需求定義一致，是進(jìn)行整車(chē)仿真測(cè)試和實(shí)車(chē)路試前重要的驗(yàn)證環(huán)節(jié)）。仿真測(cè)試（關(guān)鍵部件/系統(tǒng)和整車(chē)）、封閉場(chǎng)地路試和實(shí)際場(chǎng)景路試需要緊密結(jié)合在一起，基于場(chǎng)景庫(kù)來(lái)梳理云-路-端的閉環(huán)關(guān)系。智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)測(cè)試評(píng)價(jià)的重點(diǎn)在于軟件層和系統(tǒng)集成這兩個(gè)維度，“仿真”+“系統(tǒng)原型”，針對(duì)難點(diǎn)進(jìn)行故障注入。把多種驗(yàn)證手段進(jìn)行有效的組合才能有效的完成智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的驗(yàn)證評(píng)價(jià)工作。
 
圖2
以下簡(jiǎn)要介紹下HiL仿真測(cè)試的系統(tǒng)組成，整個(gè)系統(tǒng)由以下組成部分：
· 視頻注入模塊
· 多方向多目標(biāo)毫米波雷達(dá)模擬器
· 超聲波雷達(dá)模擬器
· 激光點(diǎn)云仿真
· 交通流聯(lián)合仿真
· 高級(jí)快速原型ARCP（Advanced Rapid Control Prototype）
· 駕駛模擬器及環(huán)幕
 
通過(guò)以上系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)智能駕駛?cè)珎鞲衅魅诤系乃惴?yàn)證
 
圖3
 
應(yīng)用場(chǎng)景仿真軟件，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜道路交通環(huán)境仿真，提供多種雨、雪、霧等復(fù)雜天氣模擬：
 
圖4
毫米波回波模擬系統(tǒng)：
 
圖5
激光雷達(dá)點(diǎn)云仿真：
 
圖6
六自由度駕駛模擬：
 
圖7
智能駕駛仿真測(cè)試的關(guān)鍵一環(huán)是搭建典型道路的場(chǎng)景庫(kù)，從而浮現(xiàn)宏觀及微觀交通流，設(shè)置各類(lèi)測(cè)試場(chǎng)景，以實(shí)現(xiàn)精細(xì)化測(cè)試：
 
 
 
圖9
網(wǎng)聯(lián)測(cè)試
網(wǎng)聯(lián)測(cè)試主要針對(duì)V2X系統(tǒng)進(jìn)行HiL仿真模擬測(cè)試，關(guān)鍵技術(shù)是蜂窩通訊基站仿真集成，蜂窩通訊信道模擬和企業(yè)后臺(tái)服務(wù)集成，通過(guò)基站模擬器和信道模擬器，實(shí)現(xiàn)車(chē)載終端與運(yùn)營(yíng)商通訊狀態(tài)下的測(cè)試，搭建測(cè)試場(chǎng)景，對(duì)模擬蜂窩網(wǎng)絡(luò)工況進(jìn)行路試。
需要模擬的通訊制式：
 
圖10
預(yù)期未來(lái)5G在V2X中的會(huì)得到廣泛應(yīng)用，5G 3GPP Protocol也會(huì)納入測(cè)試要求。
城市\(zhòng)鄉(xiāng)村\隧道\高速等仿真場(chǎng)景：
 
圖11
V2X測(cè)試方案：
 
圖12
V2V\V2P\V2I基于 “PC5” 通訊接口，在ITS帶寬（5.9G）提供短距離、低時(shí)延近場(chǎng)通信：
 
圖13
車(chē)載以太網(wǎng)測(cè)試
車(chē)載以太網(wǎng)測(cè)試的范圍，內(nèi)容和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：
 
圖14
車(chē)載以太網(wǎng)基本通訊性能測(cè)試系統(tǒng)圖：
 
圖15
DoIP測(cè)試系統(tǒng)圖：
 
圖16
關(guān)鍵零部件的測(cè)試
關(guān)鍵零部件的技術(shù)突破對(duì)于整個(gè)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展具有重要的決定意義，涉及到的關(guān)鍵技術(shù)如下：
車(chē)輛/設(shè)施關(guān)鍵技術(shù)
1. 環(huán)境感知
車(chē)載攝像頭
毫米波雷達(dá)
激光雷達(dá)
超聲波雷達(dá)
2. 智能決策
芯片
算法策略
3. 控制執(zhí)行
制動(dòng)系統(tǒng)
動(dòng)力系統(tǒng)
新能源動(dòng)力電池
電芯
電池管理系統(tǒng)
正負(fù)極材料
隔膜及其他部件
執(zhí)行系統(tǒng)
信息交互關(guān)鍵技術(shù)
1. V2X通信網(wǎng)絡(luò)
車(chē)載操作系統(tǒng)
汽車(chē)人機(jī)界面
通訊技術(shù)
通信芯片
2. 云平臺(tái)與大數(shù)據(jù)
3. 信息安全
·基礎(chǔ)支撐技術(shù)
1. 高精度地圖
2. 高精度定位
3. 慣性導(dǎo)航
關(guān)鍵技術(shù)在汽車(chē)電子和電氣系統(tǒng)中得到集中體現(xiàn)。
其中汽車(chē)電子系統(tǒng)主要可以分為傳感器、控制器和執(zhí)行器三個(gè)部分，涉及到汽車(chē)五大系統(tǒng)：高級(jí)輔助駕駛、動(dòng)力總成、底盤(pán)與安全、車(chē)身與便捷和信息娛樂(lè)系統(tǒng)，相應(yīng)的系統(tǒng)組成如下：
高級(jí)駕駛輔助：
自適應(yīng)巡航系統(tǒng)；緊急制動(dòng)系統(tǒng)；防碰撞預(yù)警系統(tǒng)；自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)；車(chē)道保持系統(tǒng)；全景和并線輔助系統(tǒng)；自動(dòng)跟車(chē)系統(tǒng)；
動(dòng)力總成：
發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制；變速器電子控制；在線診斷；
底盤(pán)與安全：
防抱死制動(dòng)系統(tǒng)；驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)；電子穩(wěn)定性系統(tǒng)；前照燈調(diào)節(jié)與清洗；刮水和清洗控制；燃油和磨損件監(jiān)控；安全氣囊、安全帶張緊器；汽車(chē)安全系統(tǒng)；胎壓控制；
車(chē)身與便捷：
加熱與空調(diào)控制；座椅自動(dòng)調(diào)節(jié)；車(chē)窗與天窗控制；中央閉鎖系統(tǒng)；車(chē)門(mén)與行李艙監(jiān)控系統(tǒng)；
信息娛樂(lè)系統(tǒng)：
電子語(yǔ)音合成；語(yǔ)音交互系統(tǒng)；音頻裝置；車(chē)載顯示；車(chē)載計(jì)算機(jī)；車(chē)載電話；導(dǎo)航；
汽車(chē)電氣系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)、一個(gè)或者多個(gè)蓄電池及電氣設(shè)備組成。
 
圖17
關(guān)鍵零部件需要進(jìn)行非常嚴(yán)格和充分的測(cè)試評(píng)估，涉及到的評(píng)價(jià)項(xiàng)目非常多，以下是部分項(xiàng)目：
環(huán)境可靠性評(píng)估測(cè)試：
氙燈光照測(cè)試
陽(yáng)光模擬
臭氧老化測(cè)試
高溫測(cè)試
溫濕度循環(huán)及持續(xù)高低溫
快速溫變
熱氧穩(wěn)定性
低溫測(cè)試
循環(huán)腐蝕
氣體腐蝕測(cè)試
附著力測(cè)試
耐久測(cè)試
振動(dòng)測(cè)試
機(jī)械沖擊測(cè)試
溫度沖擊
振動(dòng)噪音
濫用力測(cè)試
操作力測(cè)試
 
圖18
材料化學(xué)評(píng)估測(cè)試：
抗化學(xué)試劑-擦拭&浸泡
禁用物質(zhì)
高低溫拉伸、彎曲
插拔力
碎石沖擊
熱蒸汽沖擊
Gardner沖擊
杜邦沖擊
高壓水清洗
多軸沖擊
揮發(fā)性有機(jī)化合物測(cè)試
氣味測(cè)試
 
圖19
電磁兼容和電性能評(píng)估測(cè)試：
射頻輻射發(fā)射測(cè)試
射頻傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試
諧波和電壓波動(dòng)測(cè)試
瞬態(tài)傳導(dǎo)測(cè)試
磁場(chǎng)發(fā)射測(cè)試
靜電放電（ESD）測(cè)試
射頻輻射抗擾度測(cè)試
電快速瞬變脈沖群/脈沖群抗擾度測(cè)試
電壓浪涌抗擾度測(cè)試
射頻傳導(dǎo)抗擾度測(cè)試
磁場(chǎng)抗擾度測(cè)試
電源電壓變化/中斷抗擾度測(cè)試
大電流注入（BCI）測(cè)試
傳導(dǎo)瞬態(tài)抗擾度測(cè)試
電性能測(cè)試
絕緣測(cè)試
耐壓測(cè)試
 
以上簡(jiǎn)要說(shuō)明了智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)相關(guān)的測(cè)試評(píng)價(jià)方法，不管是常規(guī)測(cè)試，還是仿真測(cè)試和實(shí)車(chē)路試，都是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。未來(lái)的測(cè)試評(píng)價(jià)不再僅限于單純的檢測(cè)和認(rèn)證，而是通過(guò)對(duì)測(cè)試評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的收集和分析，真實(shí)的反映車(chē)輛性能、策略和功能等各個(gè)層面的綜合表現(xiàn)。
 
數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的深入應(yīng)用，可以為開(kāi)發(fā)過(guò)程提供重要的數(shù)據(jù)支撐，全面了解功能樣車(chē)的性能和控制策略及功能定義的合理性，為以后的技術(shù)整改和優(yōu)化方向提供指導(dǎo)性的支持，有效地推進(jìn)正向開(kāi)發(fā)的進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。
 
TV南德意志集團(tuán)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)測(cè)試評(píng)價(jià)和認(rèn)證領(lǐng)域有多年的技術(shù)積累，擁有全球化的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)資源，為交通運(yùn)輸行業(yè)提供全方位的測(cè)試，評(píng)價(jià)，咨詢和認(rèn)證服務(wù)。在當(dāng)今汽車(chē)行業(yè)新四化（電氣化，智能化，網(wǎng)聯(lián)化，共享化）的浪潮中，擁有一百五十余年歷史的TV南德會(huì)矢志不移地堅(jiān)持Add value，Inspire trust的立身之本，始終為智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的發(fā)展保駕護(hù)航。 
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