近幾年，高級駕駛輔助系統（Advanced Driver Assistance Systems，簡稱“ADAS”）技術的研究和應用在各相關領域迅速開展進行，可以說汽車正快速進入全新的ADAS 世界。ADAS 的應用場景要求其相關功能必須經過足夠可靠的測試，以保證自動駕駛車輛能夠無風險地安全運行。因而針對ADAS系統的測試成為目前備受關注的問題。
自動駕駛（Autonomous Driving , AD）技術給汽車行業中ECU 的開發帶來了巨大的挑戰。汽車研發中越來越多地涉及AD技術，整個車載電子系統的複雜度也隨之大幅提升。一是硬件的複雜度：現在汽車中會大量使用到攝像頭、毫米波雷達、激光雷達這些高性能傳感器，為了在各種複雜的外界條件下儘可能準確地檢測車輛環境，相關傳感器的數量總是越多越好。二是軟件的複雜度：傳感器提供的數據需要通過AD ECU內的高性能處理器以及圖形處理器進行數據融合並實時處理。AD ECU 通常使用QNX、PikeOS 或者 INTEGRITY OS這些遵從POSIX規範的操作系統，這些操作系統可以搭載原先在汽車ECU 開發領域從未使用過的IT 行業軟件環境。例如在開發自動駕駛功能時就可以使用TensorFlow、ROS（Robot Operating System）這些用於人工智能分析和機器學習的架構環境。
自動駕駛系統中ECU 複雜的軟硬件環境最終都會映射到系統發佈流程中測試環節的工作，即使只是軟件本身及其相關的自動駕駛功能，需要的也遠遠不只是簡單的測試和驗證程序。
自動駕駛功能的驗證方法
據估計，自動駕駛功能的驗證需要在實際道路上進行數百萬甚至十億公里的駕駛測試，如果再考慮到對道路上行人可能造成的危險以及測試的可復現性，這種使用實車進行的真實路試工作量龐大、效率較慢，因此當前更傾向於在實驗室虛擬環境中進行高效率的自動駕駛功能測試。需要指出的是，在實驗室中使用的仿真模型只能提供真實物理環境的一些近似值，自動駕駛功能的驗證必須是充分結合虛擬平臺測試以及真實世界的路試。
ADAS 系統中ECU 的核心是控制算法或者說是軟件部分，因此有的ADAS系統仿真測試會採取僅針對軟件邏輯的虛擬測試，即所謂的軟件在環（Software-in-the-Loop, SiL）測試。SiL 的測試環境一方面需要能夠脫離ECU硬件獨立運行其軟件 ，另一方面需要模擬軟件的測試環境，包括目標車輛、車輛行為、車輛運行的外部環境以及相關的傳感器執行器等。此外還需要覆蓋一些像 “自動化執行” 這樣額外的測試需求。整體測試工作可以細分為多個單獨的子任務，針對單個子任務當前都有專業的工具能夠覆蓋實現，在測試過程中可以使用標準化的接口將各個專業工具結合起來搭建一個完整的測試環境，用戶甚至無需瞭解工具之間通信的技術細節。
圖一展示了基於Vector 工具鏈的ADAS 測試方案的典型配置，其中待測系統（System Under Test，SUT）由虛擬環境仿真實現。PREEvision支持需求管理和測試數據管理，在工具鏈中負責管理測試規範和測試結果；vTESTstudio 是自動化測試腳本集成開發環境，用於開發測試用例，生成可執行測試單元；CANoe支持總線分析、仿真以及測試，在系統中作為測試執行平臺，集成各工具交互數據，控制測試運行；DYNA4 是專業的虛擬道路測試和仿真解決方案工具，在工具鏈中負責自動駕駛環境的模擬。測試可以手動控制或自動執行，一旦測試執行完成，測試工具鏈將會自動創建測試報告並且將測試結果儲存在測試數據管理系統中。該方案確保了從測試需求到測試結果的端對端的可追溯性。
以緊急制動功能測試為例來說明SiL測試系統的搭建和設置。如圖2所示，SUT 是一個基於Linux系統的AUTOSAR Adaptive ECU，它需要通過SOME/IP 與傳感器和執行器進行通信。測試系統包含一個傳感器網關和一個執行器網關：傳感器網關從速度傳感器和距離傳感器接收數據並通過SOME/IP 與緊急制動ECU 通信；ECU發出的控制信號則通過執行器網關傳遞給制動和加速踏板。在整個測試系統中，使用DYNA4模擬行車環境和傳感器、執行器，CANoe 仿真節點模擬傳感器網關和執行器網關實現與SUT 的通信以及相關測試。
車道偏離警告HiL 測試系統
除了基於全仿真的SiL測試，ECU 軟件後續還需要與傳感器以及真實硬件進行集成測試。此時可採用半實物仿真的硬件在環（Hardware-in-the-Loop, HiL）測試方案。HiL測試需要在模擬的車輛環境中集成真實的ECU 以及真實的傳感器。ADAS 系統要求ECU 與傳感器之間能夠實時進行數據交互，這就需要搭建一個高性能的實時仿真系統，比如可以通過Vector 的VT System、VN系列總線接口卡來建立ECU、傳感器和測試上位機之間的電氣連接。
下面以車道偏離警告功能測試系統為例介紹利用Vector 工具搭建的高效、可擴展的HiL 測試系統，當然該HiL 系統架構同樣適用於測試其他ADAS ECU。車道偏離警告（Lane Departure Warning, LDW）系統旨在當車輛從當前車道異常偏移時以視覺、聽覺或振動等方式警告駕駛員，主要由LDW ECU 和攝像頭組成，一般安置在車身側面或後視鏡位置。
測試系統中主要包含 CANoe、DYNA4、LDW ECU、力反饋方向盤（Force Feedback Wheel）和總線接口卡五個主要組件，各個組件之間協同溝通實現測試功能。
CANoe 作為測試的執行平臺，提供測試的模擬環境，控制整個測試的運行。
DYNA4 軟件實現自動駕駛環境的模擬，負責搭建虛擬化行車環境，包括車輛模型、駕駛員模型、交通環境模型以及傳感器模型等，模型的各個參數可以通過軟件進一步細化設置。在測試過程中，顯示器同步顯示具體的動畫細節，比如各種景觀細節或其他道路用戶等周圍道路環境。
LDW ECU（包含攝像頭傳感器）被放置在DYNA4 顯示器的前方，使其像在真實車輛中一樣拍攝DYNA4中模擬的動畫場景。LDW ECU 軟件接收並處理圖像數據，在車輛偏離車道時通過CAN總線發出警告。
力反饋方向盤接收控制信息，用於以振動反饋的形式顯示警告信息。
總線接口卡實現軟件運行平臺PC 端與LDW ECU 、力反饋方向盤的物理連接。示例中使用VN1610搭建CAN 總線通信網絡，保證ECU 控制信號的實時傳輸。Vector 可提供多種總線接口卡支持不同總線類型的通信，以及高性能模塊化IO板卡實現IO信號的同步處理。對於高實時性要求的測試，可以通過支持Extended Real Time (ERT)技術的VN8900/VT6000實時處理模塊或CANoe專用工控機來解決時間關鍵任務，進行高性能仿真測試。
整個測試工作通過簡單的軟件配置就可實現：DYNA4負責測試系統中車輛及環境模型的搭建；隨後模型被編譯為DLL 文件無縫導入到CANoe中作為CANoe 一個仿真節點；CANoe模擬殘餘總線與ECU通信交互數據並控制測試的執行；測試腳本則可使用vTESTstudio編寫。測試過程可以設置為手動/半自動控制，也可以設置為自動執行。詳細的測試步驟和數據流在CANoe中實時監控，並最終自動生成格式可自定義的測試報告。
展望
Vector結合其開發、管理、仿真及測試工具鏈的優勢，提供具有高成本效益的ADAS系統測試解決方案。方案以功能強大的CANoe 和專業車輛仿真軟件DYNA4為基礎：CANoe支持多種總線通信和殘餘總線的仿真，豐富的測試API 接口能夠快速地實現自動化測試；DYNA4軟件帶有豐富的輔助駕駛模型庫，用戶可以使用現成組件進行高效快速設置，無需複雜的自定義操作。
此外，ADAS/AD 功能可以分佈在多個ECU 上實現。從測試工程師角度上來說，軟件功能相比於作為封閉黑匣子的ECU顯得更為重要。面向服務的架構（Service-Oriented Architecture，SOA）為各個功能組件提供通信基礎，使得這些組件可以獨立於硬件或操作系統進行通信。ADAS系統未來將給測試工具提出更多的挑戰。
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