這是一系列文章中的第二部分，這些文章解決了與自動和半自動車輛的驗證和確認相關的工程挑戰(zhàn)和機遇。單擊此處閱讀第 1 部分。

第二部分：XIL 測試臺中的可擴展保真度

在電氣/電子 （E/E） 系統(tǒng)的設計方面，開發(fā)方法和驗證與確認 （V&V） 工具在過去幾十年中取得了顯著進步。如今，模型驅(qū)動開發(fā) （MDD） 方法和“X”在環(huán) （XIL） 驗證方法已成為開發(fā)安全可靠的車輛 E/E 系統(tǒng)的有效手段。

XIL 設備代表所謂的“數(shù)字孿生”，它是在連接到環(huán)境模型和測試的電子控制單元 （ECU） 網(wǎng)絡上執(zhí)行軟件功能的系統(tǒng)模型。通常用于創(chuàng)建數(shù)字雙胞胎的兩個關鍵行業(yè)標準是功能模型接口 （FMI） 和 AUTOSAR。

FMI 是一個開放的、獨立于工具的標準，受到許多工具供應商的廣泛支持，可用于動態(tài)模型的模型交換任務（外部求解器）和協(xié)同仿真（內(nèi)部求解器）。FMI 指定 XML 文件和編譯的 C 代碼的組合，所有這些都捆綁到功能模型單元 （FMU） 中，代表分布式 E/E 系統(tǒng)周圍的傳感器、執(zhí)行器和工廠環(huán)境。FMU 允許擴展環(huán)境模型的保真度以滿足驗證意圖，而無需更改測試臺接口。FMU 還可以在系統(tǒng)級 FMI 主模擬中表示 ECU 本身。

AUTOSAR 合作伙伴關系是 OEM 制造商、一級汽車供應商、半導體制造商、軟件供應商和工具供應商的聯(lián)盟。考慮到當前和未來市場中不同的汽車 E/E 架構，該合作伙伴關系為汽車軟件架構建立了一個開放的、事實上的行業(yè)標準。XIL 測試平臺中 AUTOSAR 的意義在于它提供了正式的平臺概念和硬件抽象，允許在流程中非常早地和持續(xù)地考慮數(shù)字雙胞胎的時序行為和信號通信，因為 ECU 模型的保真度得到擴展。

在 MDD 系統(tǒng)工程過程中，ECU 的行為模型會根據(jù)車輛系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡、傳感器、執(zhí)行器和 ECU 周圍的工廠環(huán)境模型進行測試——所有這些都包括所謂的 Model-In-the -Loop （MIL） 抽象級別。一旦驗證了 MIL 級別的行為模型，它就會自動轉(zhuǎn)換為 C/C++ 代碼，然后重新測試——所有這些都代表了軟件在環(huán) （SIL） 抽象級別。最終，生成的代碼被集成到 ECU 硬件和平臺軟件（又名固件）中，并再次進行重新測試——為我們提供了硬件在環(huán)“HIL”抽象級別。HIL 級別的測試也可以使用 ECU 硬件模型來執(zhí)行——為我們提供了一個虛擬硬件在環(huán) （“vHIL”） 抽象級別。

為了滿足測試的目的，XIL 配置的準確度必須足以提供足夠的覆蓋率和置信度。各種 XIL 配置的保真度范圍可能非常廣泛。利用虛擬 ECU 仿真技術的 vHIL 配置涵蓋最廣泛的范圍。通過這種配置，ECU 硬件模型的準確性可以擴展，而平臺和應用軟件是部署在最終車輛中的實際代碼（類似于 HIL）。這有助于在平臺上以相對于驗證意圖的最佳精度測試最終生產(chǎn)軟件。這個概念被稱為“可擴展保真度”。

可擴展保真度很重要，因為最適合測試駕駛性能的數(shù)字雙胞胎可能與最有效地驗證嵌入式軟件是否滿足某些安全或安保要求的數(shù)字雙胞胎不同。要確定數(shù)字雙胞胎是否足夠準確，需要明確而具體地說明必須準確驗證的內(nèi)容，以便確定所需的保真度“正確水平”。

正確的保真度很重要，因為過于簡單的數(shù)字雙胞胎無法為每個驗證問題提供足夠的細節(jié)，而高精度的數(shù)字雙胞胎還有其他權衡，例如開發(fā)周期長、成本更高以及模擬性能可能不足。通常，速度最快且成本最低的數(shù)字孿生模型仍然可以提供足夠的保真度來解決問題。

為了有效地完成所需的大量測試，團隊不能僅僅依賴基于硬件的裝備，因為項目中每個軟件開發(fā)人員或驗證工程師可用的裝備通常太少。此外，硬件裝備只能在實時掛鐘時間執(zhí)行。或者，在 MIL、SIL 或虛擬 HIL （vHIL） 級別進行測試可以顯著加快測試周期，使這些模型更適合許多驗證要求。由于模型測試只需要一臺 PC，因此可以保持成本效益。

確保測試框架支持在單個系統(tǒng)級仿真中混合 XIL 抽象級別的能力對效率而言也至關重要。這是有效驗證大多數(shù)現(xiàn)代 ADAS、ADS 和 AV 車輛系統(tǒng)中常見的高度分布式、多核和多 ECU E/E 設計類型的關鍵。并非多 ECU 系統(tǒng)仿真場景中的每個 ECU 數(shù)字孿生都需要具有該特定 ECU 可用的最高保真度。

最后，確保 XIL 測試平臺內(nèi)的可擴展保真度提供了許多成本節(jié)約優(yōu)勢：

在汽車項目中更早發(fā)現(xiàn)問題，而這些問題的修復成本最低

增加 V&V 覆蓋范圍可提高安全性，增強安全性，并在問題部署到現(xiàn)場之前識別問題

利用混合保真度測試臺支持多 ECU 系統(tǒng)所需的大量 V&V 循環(huán)。

本系列的第三部分將討論測試重用和相關注意事項。

審核編輯：郭婷