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自动驾驶研发 面临" 长尾效应 "的终极挑战：海量边缘场景需要近乎无限的测试里程。 仿真测试 虽已成为行业共识，但其 真实度仍存根本性质疑 ——当多数平台仍停留在 视觉逼真 层面时，感知算法的 低阶数据处理 和 鲁棒性测试 已 触及验证天花板 。 其实，真正的 物理级仿真 必须从 数据源头 出发：从光子穿透镜头到电信号转换，从激光能量分布到多回波散射，每一个物理环节都会直接影响算法在现实世界中的表现。 基于此，本文将深入解析 摄像头 与 激光雷达 的 物理建模机制 ，并解读 2025新兴标准ASAM OpenMATERIAL 3D ，从而探讨如何为高可信度仿真提供关键基础的问题！ 01 镜头模型的光学物理建模 传统的摄像头仿真 ，其终点往往是一张 “干净”的RGB图像 。这对于 高级规划控制算法 或许足够，但对于 依赖图像原始信息 的感知算法开发者而言，这无异于在精装修的样板间里测试建筑结构。他们真正需要的，是模拟从 光子 穿过 复杂镜头组 ，到 CMOS传感器 输出 原始电信号 的全过程。 1、畸变原理与参数化建模 现代车载广角 ／ 鱼眼镜头 的非线性失真很难靠针孔模型捕捉。这种 畸变始于镜片的设计 ：曲率、镜间距离、材料折射率、涂层结构等都会造成光线偏折与映射失真。 高保真建模路径： （1）畸变函数： （如 fisheye、Mei、F‑Theta、EUCM 等）源自具体镜头标定，能描述像素偏移； （2）多项式系数模型： 捕捉畸变随径向变化的非线性，用于语言和超广角镜头； （3）LUT（查找表）方式： 直接复刻真实标定点映射，将任意复杂畸变精准还原。 技术意义： 光学还原误差的减少将会直接提升后续曝光、噪声叠加的 物理建模可信度 ，还能从光学角度模拟不同的镜头效应。 02 CMOS传感器光电仿真 1、光电转换与噪声建模 相机 RAW输出用户关注的是两个关键过程： （1）Quantum Efficiency（QE）： 光子转化为电子的效率； （2）Conversion Gain： 每个电子转换成输出电压的增益。 从 辐射曝光到电压 的转换公式可表示为： photon_energy=(h⋅c) / λ 其中： （1） h ：普朗克常数； （2） c ：光速m/s； （3） λ ：RGB各通道的波长，以m为单位。 radiant_exposure_to_voltage=（pixel_size2）/ photon_energy x quantum_efficiency x conversion_gain 其中： （1）radiant_exposure_to_voltage： 表示将辐照度（光能量密度）转换为电压信号的转换因子，单位通常是伏特每单位辐照度； （2）pixel_size： 像素的边长，单位通常是米（m）。这里用平方表示像素面积，即 pixel_size2pixel_size2，表示单个像素接收光子的有效面积； （3）photon_energy： 单个光子的能量，单位是焦耳（J）。由公式 h⋅cλλh⋅c 计算，其中 hh 是普朗克常数，cc 是光速，λλ 是光的波长； （4）quantum_efficiency： 量子效率，表示入射光子被探测器转换为电子的效率，通常是一个小于1的无量纲数。 （5）conversion_gain： 转换增益，表示电子信号转换为电压信号的增益，单位通常是伏特/电子（V/electron）； 同时考虑： （1）Shot Noise（光子噪声）： 自然量子过程下的统计波动； （2）Read Noise（读出噪声）： 来自电路本身的不确定性； （3）ADC 量化误差： 由电压摆幅与位数决定。 8bit CFA Bayer（预处理） 2、非线性响应与增益控制 模拟域增益与数字域增益、PWL 非线性函数可让模型 真实复现 CMOS 增益压缩、饱和与拉伸特性。 价值亮点： 算法开发者不再用“拟真滤镜”，而是直接在 复刻 硬件真实响应的“数据源”上验证性能，真实评估弱光、过曝下的鲁棒性。 03 LiDAR 建模：高斯射线与物理衰减 1、光束结构与多回波 真实 LiDAR 发出的激光是包含能量分布的 高斯光束 ，而非理想“ 无宽度射线 ”。通过参数化： （1）Beam divergence 控制光束发散角； （2）Beam sampling density 决定光斑内采样次数； （3）高斯能量分布 可模拟光斑中心与边缘的能量差异； （4）Secondary Returns 模拟光束穿透薄物体或发生多次反射后的回波情形。 在发射角范围内进行指定数量的采样 核心优势 ：这种建模方式，使得仿真器能够 更精确地模拟 物体边缘的探测效果、小目标的漏检概率，以及由单次发射脉冲击中不同距离物体而产生的多重回波。这对于依赖点云密度和回波信息的聚类、分割算法的验证，具有不可替代的价值。 2、大气与天气中的物理衰减 激光在雨雾雪中传播 时会经历： （1）大气消光（Extinction）： 受可见度、Mie 散射、水滴大小和雷雨强度控制； （2）多模态散射： 粒径分布影响波长选择，对 905nm 或 1550nm 波段影响不同； （3）点云强度、范围测量误差： 由上述物理机制驱动，而非随机丢弃。 核心优势： 可输出“雨天 50mm/h 下探测 80m、反射率 10% 行人的概率为 X%”这类量化结论，是生成鲁棒性验证报告的关键。 （左）雨天 30mm/h 积水覆盖率90%,（中）雨天 15mm/h 积水覆盖率45%,（右）雨天 4mm/h 积水覆盖率25% 04 ASAM OpenMATERIAL 3D新标准 1、精准材料属性的行业统一标准 ASAM 于 2025 年 3 月 发布的 OpenMATERIAL 3D ，专注定义环境中物体的 真实物理属性 ：折射率、粗糙度、BRDF 查找表、材质密度等。 其 优势 包括： （1） 跨平台协同建模： 格式通用，支持 ASAM OpenDRIVE、OpenSCENARIO、OSI 等； （2） 适用于感知仿真： 雷达、摄像头、LiDAR 均可引用同一材质库； （3） 动态结构兼容： 支持如车轮等运动部件的层次结构定义。 融合意义： 物理建模所依赖的不只是参数，更是材料本身——OpenMATERIAL 3D 从 源头 打通了场景物理真实与传感建模之间的壁垒。 aiSim Archer： 对全新OpenMATERIAL 标准 (ASAM OpenMATERIAL®3D)进行了实现。 05 物理建模与标准的行业协同 从镜头畸变模型 、 CMOS 噪声链 到 LiDAR 多回波 和 天气衰减 ，物理级建模让仿真的“数据表现”不再是肉眼看起来真，而是“ 行为上真实 ”。而标准化的材料规格，如 ASAM OpenMATERIAL 3D ，更是将它推向行业共识。 这一切，最终目标都是构建一个“可信仿真”的闭环： 真实物理参数驱动的模型 → 标准化定义的材料属性 → 支持跨平台共享与验证 → 支撑自动驾驶场景真实测试与算法验证。 而将这些关键模块实现并集成于仿真平台中（即aiSim所专注的），才是落地这一周期验证环路的技术核心。 具体的Raw 图参数调教示例、LiDAR 参数配置样板或图示优化建议可获取

基于形式的高效 RISC-V 处理器验证方法 RISC-V的开放性允许定制和扩展基于 RISC-V 内核的架构和微架构，以满足特定需求。这种对设计自由的渴望也正在将验证部分的职责转移到不断壮大的开发人员社群。然而，随着越来越多的企业和开发人员转型RISC-V，大家才发现处理器验证绝非易事。新标准由于其新颖和灵活性而带来的新功能会在无意中产生规范和设计漏洞，因此处理器验证是处理器开发过程中一项非常重要的环节。 RISC-V的开放性允许定制和扩展基于 RISC-V 内核的架构和微架构，以满足特定需求。这种对设计自由的渴望也正在将验证部分的职责转移到不断壮大的开发人员社群。然而，随着越来越多的企业和开发人员转型RISC-V，大家才发现处理器验证绝非易事。新标准由于其新颖和灵活性而带来的新功能会在无意中产生规范和设计漏洞，因此处理器验证是处理器开发过程中一项非常重要的环节。 在复杂性一般的RISC-V 处理器内核的开发过程中，会发现数百甚至数千个漏洞。当引入更多高级特性的时候，也会引入复杂程度各不相同的新漏洞。而某些类型的漏洞过于复杂，导致在仿真环节都无法找到它们。因此必须通过添加形式验证来赋能 RTL 验证方法。从极端漏洞到隐匿式漏洞，形式验证能够让您在合理的处理时间内详尽地探索所有状态。 在本文中，我们将介绍一个基于形式验证的、易于调动的 RISC-V 处理器验证程序。与 RISC-V ISA 黄金模型和 RISC-V 合规性自动生成的检查一起，展示了如何有效地定位那些无法进行仿真的漏洞。通过为每条指令提供一组专用的断言模板来实现高度自动化，不再需要手动设计，从而提高了形式验证团队的工作效率。 1、基于先进内核的处理器开发 嵌入式系统的应用越来越广泛，同时对处理器的性能、功耗和面积（PPA）要求越来越高，因此我们将这样的产业和技术背景下用实际案例来分析处理器的验证。Codasip L31 是一款用于 微控制器 应用的 32 位中端嵌入式 RISC-V 处理器内核。作为一款多功能、低功耗、通用型的 CPU ，它实现了性能和功耗的理想平衡。从物联网设备到工业和汽车控制，或作为大型系统中的深度嵌入式内核，L31可在一个非常小巧紧凑的硅片面积中实现本地处理能力。L31是通过 Codasip Studio 使用 CodAL 语言设计而成，该内核完全可定制，包括经典的扩展和特性，以及实现这些扩展和特性所需的高效和彻底的验证。 图1 Codasip L31处理器内核架构图解（来源：Codasip） 表 1 Codasip L31内核展示了RISC-V处理器的优异特性 特性 描述 指令集架构 (ISA) RV32 I/M/C/F/B 流水线 3级顺序流水线 分支预测器 可选，优化过的单线程性能 并行乘法器 并行实现，单周期乘法 序列 除法器 顺序执行 内存保护 ●具有 2/4/8/16 个区域的可选 MPU ●具有 2/4/8/16 个区域的物理内存属性 机器和用户权限模式 紧耦合存储器 (TCM) ●指令和数据TCM ●可定制大小高达2MB A HB -Lite TCM 辅助端口 接口 用于获取和数据的 32 位 AHB-Lite 接口（带缓存的 AXI-Lite） 浮点单元 (FPU) 可选，单精度 调试 ●标准 RISC-V 调试 ●2/4 JTAG ●2-8 个断点和观察点 ●系统总线接入 中断 ●中断控制器 ●标准 RISC-V CLI NT 执行 ●多达 128 个中断 ●WFI(等待中断) ●NMI(不可屏蔽中断) 2创建最优的RISC-V处理器验证方法 处理器验证需要制定合适的策略、勤勉的工作流程和完整性，而方兴未艾的、更加灵活的RISC-V处理器开发则需要针对自己处理器功能设置做详尽的验证规划；也需要参考一些内核供应商的内外部因素，比如该供应商自己的 开发工具 体现和外部开发工具伙伴，以及同系、同款或者同厂内核的出货量等。 验证处理器意味着需要考虑诸多不确定性。最终产品将运行什么软件？用例是什么？可能发生哪些异步事件？这些未知数意味着较大的验证范围。然而，覆盖整个处理器状态空间是无法实现的，这也不是Codasip这样的 领先 内核供应商的目标。 在确保处理器品质的同时，充分利用时间和资源才是处理器验证的正解。明智的处理器验证意味着在产品开发过程中尽早并高效地发现相关漏洞。在顶层方面，Codasip提供了多种创新的验证路径，其验证方法基于以下内容： 验证是在处理器开发期间与设计团队合作完成的。 验证是所有行业标准技术的组合。使用多种技术可以让您最大限度地发挥每一种技术的潜力，并有效地覆盖尽可能多的极端情况。 验证需持续进行。有效的办法是运用随着处理器复杂程度而不断发展的技术组合。 在验证L31内核时，我们的想法是让仿真和形式验证相辅相成。 2.1仿真的优势和目的 仿真实际上不可或缺，它允许我们在两个级别上进行验证设计： 顶层仿真（Top-level），主要是为了确保设计在最常见的情况下符合其规范（CPU 的 ISA）。 块级仿真（Block-level），以确保微架构按照预期设计。然而，很难将这些检查与顶层架构规范联系起来，因为这通常依赖于定向随机测试生成，因此能够应付棘手和不寻常的情况。 顶层仿真通常不像块级仿真那样特意强调设计。因此，它可以实现针对 ISA 的设计的整体验证。 2.2形式验证的优势和目的 形式验证使用数学技术对以断言形式编写的问题提供有关设计的明确答案。 形式验证工具对断言和设计的组合进行详尽的分析。不需要指定任何刺激，除了指定一些非正常情况以避免假漏洞。该验证工具可以提供详尽的“已证实”答案或“失败”答案，同时生成显示刺激的波形，证明断言是错误的。在大型和复杂的设计中，工具有时只能提供有限的证明，这意味着从重置到特定数量的周期都不存在漏洞场景。买电子元器件现货上唯样商城。同时也存在不同的技术方法来增加该周期循环次数，或获得“已证明”或“失败”的答案。 形式验证用于以下情况： 为完整的验证一个模块，潜在地消除了任何仿真的需要。由于形式验证的计算复杂性，形式化验收（sign-off）仅限于小模块。 除了仿真之外，还要验证一个模块，即使是个大模块，因为形式验证能够在极端情况下找到漏洞，而随机仿真只能“靠运气”找到，而且概率非常低。 处理一些仿真不充分的验证任务，例如时钟门控、X态传播（X-propagation）、数据增量处理（C DC ）、等价性检查等。 帮助调查缺少调试信息的已知漏洞，并确定潜在的设计修复。 对漏洞进行分类和识别，以便通过形式验证来学习和改进测试平台/仿真。 为了潜在地帮助仿真，填充覆盖范围中的漏洞。 3解决方案：一种基于形式验证的高效的 RISC-V 处理器验证方法 为了获得一种高效的RISC-V处理器验证方法，我们决定以采用西门子EDA 处理器验证APP来高效验证Codasip L31 RISC-V 内核为例，来进行详尽的说明。该工具的目标是确保 RTL 级别的处理器设计正确且详尽地实现指令集架构 （ISA）规范，而本文希望介绍的是一种端到端的解决方案 1.该工具从一个顶层并有效的“黄金模型”中生成以下： 在 Verilog 语言中，ISA 的单周期执行模型。 一组断言，用于检查待测试模块 （DUT）和模型 （M）在架构级别的功能是否相同。 注意：这并没有进行任何正式等价性检查。 2.当在 DUT 中获取新指令 （I）时，会捕获架构状态 （DUT-init）。 3.该指令在流水线中运行。 4.捕获另一个架构状态（DUT-final）。 5.M 被输入 DUT-init 和 I，并计算出一个新的 M-final 状态。 6.断言检查 M-final 和 DUT-final 中的资源是否具有相同的值。 图 2 3 级 L31 内核的端到端验证流程（当验证指令 I 既没有停止也没有清除缓存数据时） 这种端到端的验证方法可以在比整个CPU 更小、更简单的模块（例如数据缓存）上合理实现。可以在缓存上写入端到端断言，以验证写入特定地址的数据是否从同一地址正确读取。这使用了众所周知的形式验证技术，例如记分牌算法。 然而，对于 CPU来说，手动编写这样的断言是不可行的。它需要指定每条指令的语义，并与所有执行模式交叉。这通常根本不可能实现。 CPU 的形式验证被分成更小的部分，但是仍然无法验证所有部分是否正确执行了 ISA。 使用建议的方法意味着能够立即验证完整的 L31 内核，而无需编写任何复杂的断言。如上所述，黄金模型和检查断言是自动生成的。 这种方法同时具有高度可配置性和自动化性，特别是对于 RISC-V CPU，例如 L31： 用户可以指定设计执行的顶层 RISC-V 参数和扩展。 该工具能够自动从设计中提取数据，例如将架构寄存器与实际每秒浮点运算次数相关联。 该工具允许添加自定义，例如用来验证的新指令（具有为用户“扩展”黄金模型的能力）。 最后，黄金模型不是由Codasip开发的（除了一些自定义部分），这一事实提供了额外的保证，这从验证独立性的角度来看很重要。 本文摘录于《基于形式的高效 RISC-V 处理器验证方法 – 形式化验证》白皮书，出版人为总部位于欧洲的全球领先RISC-V供应商和处理器解决方案领导者，该公司的处理器IP目前已部署在数十亿颗芯片中。Codasip通过开放的RISC-V ISA、Codasip Studio处理器设计自动化工具与高品质的处理器IP相结合，为客户提供定制计算。这种创新方法能够轻松实现定制和差异化设计，从而开发出高性能的、改变游戏规则的产品，实现真正意义上的转型。

由虹科&ELLAB（易来博）联合主办的“湿热灭菌和冻干验证主题研讨会"将于2022年12月9日线上举办，全天候奉上精彩干货课程内容，力邀行业大咖及讲师，详细解读最新行业法规，全面讲解灭菌及冻干工艺验证，深入探索工艺设备验证应用，诚邀您的参与！让我们共同推动医药领域先进技术发展、为药品质量安全保驾护航！ 课程直播通道： 您还可以： 关注公众号【虹科环境监测技术】，发送信息【研讨会】，获取参与方式 或公众号【虹科环境监测技术】菜单栏【联系我们】-【在线客服】 直播课程详情 直播时间： 主题： 大纲： 讲师： 9:00-10:40 《ISPE调试和确认（第二版）全文解读》 1. 概念2. 用户需求说明3. 系统分类4. 系统风险评估5. 设计审核与设计确认6. 调试与确认计划7. 调试与确认测试和文件 梅青有十年相关工作经验. 参与过多家药厂新设备的IQ OQ PQ，并出色完成了验证和质量管理工作。熟悉FDA 21条11款以及GMP法规。项目验证管理方面有丰富的知识，包括：计算机化系统验证、工艺验证、设备设施验证、实验室仪器的验证。熟悉生产设备、注射用水系统、纯蒸汽系统、压缩空气系统的调试和验证工作。 10:40-12:40 《湿热灭菌工艺验证》 1. 灭菌科学• 湿热灭菌工艺• 湿热灭菌器 2. 灭菌工艺验证• 灭菌釜的IQ/OQ• 灭菌釜PQ Mark Zhang某MNC企业验证经理，熟悉无菌制剂的实践经验，熟悉各类验证法规及指南，熟悉中国GMP和欧盟GMP。主持和推进过新建生产线的项目验证工作，并顺利通过CFDA的GMP认证。参与过数十次NMPA、欧盟GMP和其他国家的GMP审计。 13:00-14:30 《冻干机系统的验证及冻干工艺中产品温度的监控》 1. 冻干机相关法规2. 冻干机系统验证3. DGP&DI要求4. 冻干工艺现状及难点分析5. 产品温度监控的技术手段 王成生上海奥星制药技术装备有限公司 技术部 技术总监。拥有10年+冻干机设计工作经验，熟悉各品牌冻干机优劣势，发掘客户真实需求，提交有针对性的冻干机配置方案。获得patnet3个，发表论文7篇，第一作者5篇。 14:30-16:00 《Ellab在工艺设备验证中的应用》 1. 隧道烘箱验证2. 胶塞清洗机验证3. 冰箱验证4. 脉动真空灭菌柜验证 梅青有十年相关工作经验. 参与过多家药厂新设备的IQ OQ PQ，并出色完成了验证和质量管理工作。熟悉FDA 21条11款以及GMP法规。项目验证管理方面有丰富的知识，包括：计算机化系统验证、工艺验证、设备设施验证、实验室仪器的验证。熟悉生产设备、注射用水系统、纯蒸汽系统、压缩空气系统的调试和验证工作。 16:00-17:30 《Ellab验证系统软、硬件操作及使用维护》 1. Ellab有线/无线验证系统概述2. Ellab验证系统硬件操作培训3. Valsuite软件的使用培训4. 如何对硬件正确的进行日常维护 杨欣虹科环境监测事业部，高级技术工程师，凭借深厚的机械电子工程专业背景及测温系统设计经验，熟悉医药冷链和灭菌验证GxP相关法规，已高效为多家行业客户部署实施了医药供应链各环节所需的温湿度监测及验证方案，同时专业有效地为客户提供了符合法规要求的建议和技术支持。曾先后多次接受丹麦ELLAB、瑞士ELPRO厂家的专业培训，并获得资质证书。RomanELLAB高级销售经理。具有无线电工程背景，Roman开始在贸易委员会担任高级顾问（这是丹麦外交部的一部分）。2011年搬到丹麦后，Roman参与了ELLAB在中欧和东欧地区的生命科学客户的开发和支持。他亲自访问了25个以上国家的顶级制药公司，交流热验证领域的知识和经验。Roman经常在PDA、ISPE、WFHSS、C&VS和其他专业活动中发言，安排客户培训计划和网络研讨会，负责ELLAB产品的本地化和注册，目前专注于经销商市场的全球活动。在2019年收购Hanwell监测解决方案后，Roman也深入参与了Ellab集团内监测产品的整合工作。 参与好礼

据报导，日前欧盟已正式立法决议，为大幅减少电子垃圾的产生，自2024年秋季起， 电子产品将全面改以 USB Type-C 界面充电 。此消息一出，可预期将有越来越多3C产品选用USB Type-C接口，同时也会连带地带动大瓦数行动电源及供电量需求，并将电量负载提升至48V/5A。 除了充电外，USB Type-C也应用在手机等等。这也不禁令人好奇想问，届时接口全数统一了以后，装置间的连接真的就会变得更加便利吗？ USB Type-C应用产品多元 线缆规格眼花撩乱 USB Type-C涵盖了USB 3, USB4, Thunderbolt 3, Thunderbolt 4…等许多协议，而不同的产品应用也对应着不同的USB版本速率，如下表所示： 虽然同样都是使用USB Type-C接口，但由于协议版本及速率的不同，想要达到最佳效能，在系统/装置/USB Type-C线缆匹配上必需具备一致性。而不同装置或是系统，所需的线缆也不尽相同。单单是速率，USB Type-C线缆就有以下的分别： 图片出处：Intel 随着传输速率的提升，高速设备的供电量需求也越来越大，故USB Type-C势必得推出各种规格来对应。USB-IF在2021年所发布的USB PD 修订版 3.1 规范中便提出了 EPR供电（Extended Power Range，扩充功率范围） 需达到最大240W的供电来因应高供电量的需求。综合以上所述，线缆规格及版本速率的分类之多几乎令人眼花缭乱，不免也让消费者在购买时容易产生选择上的疑惑。 为了改善此情况，2022年3月USB-IF提出了线缆结合传输速率及支持电源能力的认证，也重新定义了线缆的规格。未来线缆不用再分版本，而是以 「通用的速率及供电」 来 进行区分。 图片来源：USB-IF USB Type-C不容轻忽的兼容性问题 由于不同种类产品的规格需求略有差异，即使是工程师，也无法在一时半刻内就找到最适合的USB Type-C线缆，当年那种「一条线缆打通关」，随手捡起一条线缆就可适用当下的系统与设备、便能应用出最高效能的美好日子早已不复在。然而广大的消费者在日常生活的使用上往往还是习惯，甚至主观地认定USB Type-C就是必须要能够线缆共享。 因此即使速率与供电不一定相匹配，也绝对要想方设法维持可正常运作的最低规格。 而在各种消费者可能使用的情境下，要是连基本功能都无法正常连接，就极有可能令消费者在使用上感到不快。