Anjelica Warren

隨著汽車變得更加智能，現(xiàn)代汽車正在經(jīng)歷一場巨大的變革。電氣化、主動(dòng)安全和V2X等趨勢將改變我們的交通運(yùn)輸和生活方式。一開始的備用攝像頭和停車輔助等便利功能現(xiàn)在已演變成緊急制動(dòng)等救生功能。汽車也正在成為它們自己的微電網(wǎng)，不僅能夠存儲(chǔ)能量，還能通過再生制動(dòng)等技術(shù)恢復(fù)能量。但強(qiáng)大的力量也伴隨著巨大的責(zé)任。這一責(zé)任直接置于汽車測試部門的肩上，他們必須開發(fā)測試功能來確保這些系統(tǒng)的質(zhì)量、可靠性和安全性。本文將探討這些趨勢所帶來的汽車挑戰(zhàn)，以及測試工具如何不斷發(fā)展才能跟上創(chuàng)新的步伐。

每年全球交通事故造成超過125萬人死亡，數(shù)百萬人受傷。隨著汽車朝著自動(dòng)駕駛方向發(fā)展，駕駛員通過先進(jìn)的駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）獲得了更高的安全性。為減少交通事故死亡率和改善機(jī)動(dòng)性所做的努力將產(chǎn)生巨大的潛在影響，但不幸的是，今天進(jìn)行上路測試的自動(dòng)駕駛汽車卻增加了這一交通事故率。為確保這些汽車比人類駕駛員更安全，必須進(jìn)行更嚴(yán)格的測試，提供可信賴且可溯源的結(jié)果，以驗(yàn)證多個(gè)子系統(tǒng)和軟件算法是否正常運(yùn)行。

自動(dòng)駕駛汽車將產(chǎn)生前所未有的大量數(shù)據(jù)（系統(tǒng)必須模擬行駛1.4億公里，以證明它們與人類駕駛員一樣安全），但采集數(shù)據(jù)并不是主要挑戰(zhàn)。這些安全系統(tǒng)的重要性要求對(duì)細(xì)節(jié)極度關(guān)注，以及能夠通過數(shù)據(jù)分析測試期間出現(xiàn)故障的確切原因。在測試過程的任何步驟中，不善的數(shù)據(jù)管理都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品開發(fā)出現(xiàn)問題或得出錯(cuò)誤的結(jié)論。為了快速獲得所需的信息、保持可追溯性并基于數(shù)據(jù)做出決策，工程師必須能夠?qū)囕v測試產(chǎn)生的數(shù)TB數(shù)據(jù)進(jìn)行搜索、處理并生成報(bào)告。

汽車大國的電氣化角逐

全球超過五分之一的溫室氣體是由交通工具排放的。對(duì)氣候變化日益增長的擔(dān)憂要求汽車制造商遵守更嚴(yán)格的燃油效率法規(guī)，以減少二氧化碳排放。此外，世界各國政府都宣布要求在特定日期之后只能出售一定數(shù)量的內(nèi)燃機(jī)汽車，甚至禁止出售內(nèi)燃機(jī)汽車。例如，德國和英國分別確定了2030年和2040年之前禁止銷售新汽油和柴油車輛的最后期限。（圖1）

在重新設(shè)計(jì)智能動(dòng)力總成系統(tǒng)方面，混合動(dòng)力和全電動(dòng)汽車處于領(lǐng)先地位。汽車動(dòng)力總成的電氣化提供更大動(dòng)力、更低排放和更舒適的駕駛員體驗(yàn)，但是高功率電子設(shè)備和更快的控制速率使這些部件非常難以驗(yàn)證。尤其是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車集成了兩種不同的動(dòng)力總成技術(shù)，大大增加了測試的復(fù)雜性。例如，電池組必須在各種情況下特性分析，因?yàn)殡姾珊头烹娞匦栽诤艽蟪潭壬先Q于溫度，而且電池組必須在設(shè)計(jì)的規(guī)格內(nèi)安全地工作而不影響其他子系統(tǒng)。為了滿足受到行業(yè)競爭和政府法規(guī)推動(dòng)而日益緊迫的上市時(shí)間要求，以及應(yīng)對(duì)日益增加的測試復(fù)雜性，汽車制造商必須采用具有高度混合I/O、更高頻率和分辨率以及更高電壓和電流的靈活測試系統(tǒng)來測試機(jī)械和電力電子元件。

電動(dòng)汽車的增長也震動(dòng)了汽車供應(yīng)鏈。OEM采購經(jīng)理正在尋找可以提供更多電動(dòng)汽車零件的供應(yīng)商。LG是汽車供應(yīng)鏈的新成員，為雪佛蘭VOLT提供超過50%的零件，包括電池、幾乎整個(gè)動(dòng)力總成、連接和信息娛樂模塊。雖然機(jī)械部件仍然很重要，但它們可以快速商品化，傳統(tǒng)的一級(jí)供應(yīng)商正在進(jìn)行創(chuàng)新以保持差異化。由于他們采用新技術(shù)來開發(fā)專業(yè)化產(chǎn)品，因此測試部門也試圖讓相同人員操作相同的設(shè)備來滿足新的測試要求。測試經(jīng)理可以使用針對(duì)特定應(yīng)用的工具來完善現(xiàn)有測試配置，提高效率，這些工具可以動(dòng)態(tài)地進(jìn)行重新配置，使更多用戶能夠獲取關(guān)于特定測試的重要信息。

汽車產(chǎn)品的智能化進(jìn)程

汽車早就不再是從A點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)的一種交通方式。私家汽車購買和使用方式的演變過程與智能手機(jī)的發(fā)展類似。盡管燃油效率、性能和價(jià)格等實(shí)際因素仍然是重要的考量因素，但信息娛樂、駕駛員輔助和連接（即汽車的軟件和體驗(yàn)）正在越來越多地影響消費(fèi)者的購買決定。汽車制造商正在利用其他行業(yè)的創(chuàng)新來獲得競爭優(yōu)勢，并滿足客戶對(duì)新功能不斷增長的需求。主動(dòng)安全系統(tǒng)正在利用雷達(dá)、攝像機(jī)和激光雷達(dá)等航空航天/國防工業(yè)的技術(shù)，并結(jié)合傳感器融合方法，使汽車能夠更全面地了解周邊的環(huán)境。隨著工程師加入功能豐富（包括音頻、視頻、RF和無線以及車載通信）的信息娛樂系統(tǒng)，汽車和消費(fèi)電子產(chǎn)品之間的界限已然變得模糊不清。（圖2）

這些技術(shù)不斷發(fā)展，進(jìn)一步增加了汽車開發(fā)過程的復(fù)雜性。例如，目前有兩種針對(duì)V2X的競爭標(biāo)準(zhǔn)——802.11p aka DSRC和LTE V2X。為了保持競爭力，汽車制造商必須準(zhǔn)備好將兩種標(biāo)準(zhǔn)集成在一起，這意味著驗(yàn)證測試必須能夠輕松修改為最新標(biāo)準(zhǔn)，而無需花費(fèi)大量成本對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行返工。此外，多個(gè)競爭標(biāo)準(zhǔn)并不是唯一的問題。各國政府正試圖確定管理自動(dòng)駕駛汽車的最佳方法，許多法規(guī)仍在制定中。隨著新技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的不斷出現(xiàn)，為了避免落后于快速創(chuàng)新的步伐，具有互操作性、廣泛I/O和同步性的開放式測試平臺(tái)對(duì)于滿足未來的驗(yàn)證測試需求至關(guān)重要。

電氣化和智能化帶來的新挑戰(zhàn)

這些趨勢使得汽車開發(fā)過程各個(gè)階段都面臨著新的挑戰(zhàn)，包括供應(yīng)鏈。類似的主題一次又一次地出現(xiàn)，但表現(xiàn)方式卻各不相同。采用新設(shè)計(jì)且快速發(fā)展的組件和系統(tǒng)正在不斷增加系統(tǒng)復(fù)雜性。同時(shí)，不斷變化的法規(guī)要求越來越大量的測試，而且需要提供準(zhǔn)確且可溯源的結(jié)果。不斷加快的創(chuàng)新速度往往令企業(yè)措手不及，無法對(duì)預(yù)算和測試方法進(jìn)行及時(shí)調(diào)整；這迫使測試部門不得不想辦法少花錢多辦事。

測試工程師面臨著多個(gè)方面的挑戰(zhàn)，不僅需要在不斷縮減的時(shí)間期限內(nèi)構(gòu)建日益復(fù)雜的混合測量測試系統(tǒng)，而且還需要管理爆炸式增長的采集數(shù)據(jù)。而且不只是汽車行業(yè)，這些挑戰(zhàn)也滲透到重型設(shè)備、航空航天、工業(yè)設(shè)備和院?？蒲械揉徑袠I(yè)。為了克服這些挑戰(zhàn)，工程師需要特定應(yīng)用專用的工具來優(yōu)化測試工作流程，而且還需要擴(kuò)展性來適應(yīng)不同的需求。例如，NI軟件定義的開放式平臺(tái)可允許工程師選擇自己喜歡的工具并充分利用其專業(yè)知識(shí)，從而靈活地滿足不斷變化的需求。 FlexLogger?軟件是NI最新的基于配置的數(shù)據(jù)記錄工具，可幫助更多的工程師和技術(shù)人員構(gòu)建準(zhǔn)確、靈活的測試系統(tǒng)，以驗(yàn)證新的和快速發(fā)展的技術(shù)——所有這些都無需編程。

自動(dòng)駕駛汽車已經(jīng)成為一個(gè)熱門話題，但即使看似簡單的部件（如前大燈或汽車座椅）也變成了日益復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)，將ECU、傳感器、驅(qū)動(dòng)器和通信結(jié)合到汽車的其余部分。為了滿足確保安全性所需的質(zhì)量和可靠性，工程師必須了解這些系統(tǒng)中電氣和機(jī)械組件與工業(yè)I/O和通信機(jī)制之間的相互依賴性。如何快速集成模擬傳感器、數(shù)字脈沖頻率、CAN信號(hào)和計(jì)算通道？如何對(duì)其進(jìn)行關(guān)聯(lián)和分析，從而準(zhǔn)確分析整個(gè)系統(tǒng)的特性？NI的工程師們已經(jīng)有了解決方案，這將加速推動(dòng)汽車“電氣化+智能化”的發(fā)展進(jìn)程。