标签: 传感器仿真

11月29日，德思特2023年度TMTS汽车电子仿真及测试研讨会圆满结束。感谢大家的观看与支持！ 在直播间收到一些观众的技术问题，我们汇总了热点问题并请讲师详细解答，在此整理分享给大家，请查收！ 面向汽车T-BOX与域控制器的HIL测试新方案 Q：目前全球一共只有100多颗卫星，为什么你们的模拟器需要模拟那么多的通道？有什么应用吗？ 卫星数量和模拟仿真通道不是等同的，我们一般在GNSS模拟仿真中的搜星通道一般指的是：每个通道代表一颗卫星输出的一个星座的一个频点。这样算下来的话，如果需要同时仿真世界上所有的卫星与频点，则一共需要上百个通道。此外伴随着多径效应模拟、多待测件/多车模拟，以及一些新的应用，需要的通道数就会更多，我们保证了用户模拟的全面性，以及对于未来的扩展性。此外，这些通道是免费开放给用户的，无需额外付费。 Q：软件定义形式有什么优势呢？我自己也可以搭建？ 软件定义顾名思义，就是以软件为核心，一方面他带来了灵活性、扩展性以及经济效益；此外核心软件Skydel带来了大量独特的功能，他不因为硬件的变化而改变，最大程度上提供了高性能仿真能力。我们也欢迎用户自己去搭建GNSS模拟器，在Skydel的基础上，采用自己的硬件，我们有提供丰富的指导文件。 Q：能详细介绍下软件定义架构与硬件驱动的区别吗? 软件定义架构（Software-Defined Architecture）和硬件驱动之间有几个主要的区别： ● 抽象层级：软件定义架构通过在软件中定义和管理资源，引入了一个抽象层级，使得应用程序可以通过软件界面来访问和管理底层资源。而硬件驱动是直接与硬件设备交互的程序。 ● 灵活性和可编程性：软件定义架构通过软件配置和管理资源，具有更高的灵活性和可编程性，可以根据需求动态改变资源分配和配置。相比之下，硬件驱动的功能和性能通常是固定的，不容易变更。 ● 硬件依赖性：软件定义架构减少对特定硬件的依赖，通过引入抽象层级可以在不同的硬件环境中运行。而硬件驱动通常是为特定硬件设备或芯片定制的，对其他硬件可能不适用。 简而言之，软件定义架构通过软件对资源进行配置和管理，具有灵活性和可编程性，并减少对特定硬件的依赖。而硬件驱动直接与硬件设备交互，是硬件资源的控制和管理。 Q：请问软件在环与硬件在环的具体操作是？ GNSS模拟器在软件在环与硬件在环中的使用方法类似，区别在于是否真正地输出了射频信号。这里我以硬件在环为例进行介绍。 用户实时发送真实的车辆轨迹，并生成相应的GNSS射频信号。图中描绘了一个闭环，其中真实位置传输到系统中，自动驾驶仪应用命令实时影响车辆轨迹。系统中的HIL模拟器和Skydel GNSS模拟器造成的附加延迟必须足够小，来保障不会对自动驾驶仪和GNSS接收器性能的测试和测量产生负面影响。整体系统框图如下： 物理连接上： a) 物理连接上HIL仿真器和GNSS模拟器采用以太网联接 b) 通信协议采用TCP/IP,真实位置信息传输通过UDP协议 c) 提供开放API用于Skydel软件的开放编程与远程控制 d) 另外需要借助时钟装置对HIL模拟器与GNSS模拟器做同步 此外， 德思特提供了一个Skydel HIL客户端（Skydel HIL Client），这是一个提供简单API的库。强烈建议使用此库，不要尝试与Skydel重新实现通信协议。Skydel HIL客户端需要以太网连接，并且对大多数命令混合使用TCP/IP，对真实位置数据使用UDP。Skydel HIL客户端增加了延迟，延迟主要由以太网连接定义。 软件定义的GNSS模拟器 Q：多实例和多辆车是一个概念吗？ 这是一个包含概念，多辆车属于多实例仿真的一种，我们认为在同一台设备内进行的多个独立且实时的仿真场景或轨迹，就是多个实例。因此，多实例可能的情况是： ● 多天线：例如同一辆车或者飞机的多个天线，每根天线独立使用，具有独立的信号采集与分析功能，因此是多实例。 ● 多车或多无人机：模拟场景下多个实体的交互、运行等，属于多个独立信号的运行，因此是多实例。 ● RTK：因为同时具有基准站与流动站两个独立实体，因此是多实例。 汽车总线物理层测试方案 Q：你们的数字化仪是PCIe什么标准？是不是主机带有匹配的插槽就可以开始使用？对工控机有什么要求吗？ 我们不同的数字化仪对应的PCIe标准不一样，低速采集的板卡是4.0的标准， 中高速的采集卡是PCIe8.0或者16.0. 主板带有对应插槽就可以，并且您有8.0的插槽条，可以兼容4.0的插槽。 德思特数字化仪 Q：这个数字化仪有触发输入接口吗？只能采集模拟信号吗？ 有的，我们有触发输入的接口，本身的采集通道也可以作为触发通道。数字化仪除了模拟信号，我们还有预留的16个数字IO通道，数字IO和模拟IO可以同时采集。当然如果您只是想获取数字IO，我们也有很多数字IO板卡提供。 汽车大电流注入测试 Q：开环和闭环法怎么选择？依据是什么？ 开环和闭环方法是以测试布置为依据来做区分，不同的方法测试布置要求明显不同，测试结果也有差异，相对而言，闭环测试法的要求更加严苛。一般来说，我们测试标准中会有规定需要用哪种测试方法，如果没有规定需要自己选择，那么选择开环还是闭环法主要取决于你的产品设计和测试要求。如果你的产品设计和测试要求较为严格，那么可能需要选择闭环法。如果你的产品设计和测试要求相对较为宽松，那么开环法可能是一个更好的选择。总的来说，选择哪种方法主要取决于你的具体需求和情况。在做出选择时，你可能需要考虑你的产品设计、测试要求以及你的资源和能力。 Q：你们的报告生成器可以生成的文件有哪些内容呢？ 生成报告分为三个步骤。首先，创建或者选择一个模板文件作为报告的基础。然后设置所需的报告生成器设置。最后生成并检查测试报告。 ①模板文件可以采用Microsoft Word、Microsoft Excel或文本格式制作。 ②选择模板文件并确定报告内容后即可生成报告，模板文件中包含各个测试的代码（只列举了几项）。 ③报告生成器可以生成图形文件和表格文件，报告生成器已进行扩展，不仅可以更轻松地指定应包含哪些图表，而且甚至可以在一个图表中包含多条“线”。可以生成不限于以下内容： ● 组合多条图表线 ● 单频段多频段测试中产生的所有数据的记录，包括像辐射抗扰中生成的磁场图 ● 可定制的AD通道测量表 Q：请问你们的套装支持什么标准呢？ 从上图可以看出，我们的套装支持，国际标准，国家标准，以及一些军用设备的标准，除了表格中说到的这一些，由于我们能产生大于200 mA的电平等级且产生的频率范围覆盖我国车企的标准。那么我们还支持绝大部分车企的标准。 德思特汽车大电流注入测试方案 汽车传感器仿真和信号分析 Q：我看直播里面讲的传感器仿真是基于压阻式的基本传感器，那对于智能传感器，比如MEMS这种可以仿真吗？ 这个比较复杂的智能传感器集成了部分芯片，主控在里面，这个是我们仿真板卡做不到的。不过这种情况，一般是针对于自动驾驶里面应用居多，都是在软件层上去做仿真模拟。如果您有这种仿真测试的集成需求，也可以找我们，我们背靠研发团队，是可以给您完全的解决方案的。 Q：如果我想做一套故障注入的测试系统，但是想用网线去控制，可以实现吗？ 这个也是可以做到的，我们有这种LXI机箱，插入PXI板卡，可以通过以太网或者USB去控制。 面向自动驾驶与智慧城市的C-V2X与C-ITS方案 Q：Sdk 支持哪些软件语言，或者软件集成开发环境？ 支持C和Python的语言。软件集成开发环境要求如下： 1. 操作系统要求：Ubuntu Linux 18.04或更高版本。 2. V2X设备要求：安装、授权并运行德思特V2X软件堆栈。 3. Python SDK要求： - pip3包管理器，用于安装Python软件包。 - Python 3.7或更高版本，用于运行Python示例。 4. C SDK要求： - 开发者环境，例如build-essentials、cmake等，可以从.c源代码生成可执行文件并运行 Q：你们提供的这个应用程序和高德、百度这些有什么区别？ 最大的区别就是它显示基于V2X的数据，并显示情境警告。例如前方碰撞警告等一系列的应用场景，可以在车载显示屏上显示，也可以与后视镜集成，相较于直接使用手机会有更大的安全性，不易分散注意力。而且是不需要蜂窝网络连接就能实现提醒，在没有信号的情况下或者信号差的情况下也可以使用。 Q：你们的V2X协议栈有指定的硬件？ 我们的V2X协议栈没有指定硬件，它支持国际上目前常用的ETSl、ISO、IEEE、SAE、CAICT、CAICV、CCSA定义的标准和指令，以及C2C-CC、C-Roads、NISSTC的配置文件。 德思特C-V2X与C-ITS方案 Q：V2X消息接口怎么访问呢？ 我们的V2X堆栈提供了SDK，可以整合车辆数据（例如CAN接口提取的专有车辆数据等）发送来源更加丰富的V2X消息，也可以是发送自定义的V2X消息，同时可以处理接收到的设备消息（包括其他车辆和道路基础设施、传感器等）和自定义消息。更多详细信息可以联系德思特技术工程师获取《德思特V2X软件栈和SDK的使用指南》，其中对于具体案例和访问方法都有介绍。

车辆自动驾驶包括感知、判断和执行，而感知是整个过程的源头，是自动驾驶系统的重要模块。在车辆行车过程中，感知系统会通过传感器实时采集周边环境的信息，相当于自动驾驶汽车的“眼睛”，帮助汽车实现类似于人类驾驶员一样效果的观察能力。 感知系统主要由摄像头、超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达（可选）等传感器构成。摄像头作为主要的环境感知传感器起着非常重要的作用，可以实现360°全面视觉感知，弥补雷达在物体识别上的缺陷，是最接近人类视觉的传感器。随着自动驾驶技术的发展，要求的车载摄像头数量越来越多，清晰度越来越高，稳定性越来越强。 传感器布局 目前L2+、L3级别车辆搭载的摄像头根据安装位置主要分为前视摄像头、环视摄像头、后视摄像头、侧视摄像头以及内置摄像头五种类别。在行车时，前视、侧视、后视与毫米波、激光雷达共同感知融合，提供给算法模块可行驶区域、目标障碍物等信息，实现ACC/ICA/NCA、AEB、LKA、TSR等功能，同时内置摄像头会监控驾驶员的状态，实现疲劳监测功能；在泊车时，环视摄像头和超声波雷达共同感知停车位环境，实现APA功能。 车载摄像头在汽车高级驾驶辅助系统（ADAS）中扮演着重要角色，为我们的行车安全提供了强大的支持。那么在做ADAS HiL测试时如何实现Camera仿真呢？ 北汇信息提供以下两种实现方案： 视频暗箱 视频暗箱是将虚拟仿真场景视频信号连接到暗箱中的显示器上，使用真实摄像头对着显示器拍摄视频，通过同轴线缆将拍摄到的视频信号传输给自动驾驶控制器，使控制器认为处于实车环境中，从而达到对ADAS控制器测试的目的。 视频暗箱方案示意图 暗箱设备主要由箱体、滑轨、显示器、透镜、摄像头及相关支架、底座组成。视频暗箱不需要主机厂或者Tire1提供图像采集模块与图像处理模块之间的通信协议，其采用真实的摄像头，这种方式容易实现、成本较低，但是需要根据显示器的大小，精确的设定摄像头的摆放位置和角度，易受光线和显示器的影响，同时显示器的频率有可能会造成图像识别的延迟。此方案适用于单目摄像头，并且摄像头视场角要小于120°（环视摄像头无法使用此方案），视频暗箱设备较大，一个暗箱只支持一路摄像头，精度也较低。 视频暗箱整体结构 摄像头标定分两部分，首先是硬件设备位置标定，保持摄像头、透镜、显示器中心在一条水平线上；其次要在仿真场景中对拍摄到的车道线进行标定。 视频注入 视频注入系统可用于摄像头原始数据流视频注入，使用视频注入盒对ADAS系统的车载摄像头传感器进行替换。摄像头仿真设备通过HDMI/DVI接口接收虚拟仿真场景不同Camera视角视频信号，内部进行图像处理后以特定协议的视频信号注入给ADAS控制器。 视频注入方案示意图 视频注入技术不受光线的影响，仿真精度高，支持在线调节摄像头信号颜色空间（RGB，YUV，RAW等）。一个视频注入盒最多同时支持两路摄像头仿真，注入盒体积较小，仿真多路摄像头信号时，各通道视频信号可通过串行器来同步信号触发，适用于多目摄像头、多通道注入。 视频注入需要特定的视频协议信息，需要主机厂或者Tire1提供图像采集模块与图像处理模块之间的通信协议，开发存在畸变标定、色差调节等技术难点，成本较高。 视频注入系统支持对多种Camera安装位置和特征进行配置（包括Resolution、Frame rate、Optics和Sensor特性等），适用于各类基于摄像头的应用。此外，视频注入+摄像头模型能还能在仿真环境中实现其他镜头特性效果，例如屏闪、镜头畸变、鱼眼、运动模糊等，模拟由于环境光线突变导致的摄像头短时间曝光过度或不足、部分或全部通道增益调节错误、摄像头成像噪点或图像失真、镜头被雨雾或污泥遮挡导致的成像故障。 曝光过度 像素坏点 对于视频注入方案，摄像头仿真模型需要根据真实畸变数据、FOV、像素大小、分辨率等参数生成，但仿真模型仍与真实车载摄像头存在细微畸变差异，需要进行标定。标定有两种方法，方法一是获取摄像头模型拍摄的图片，计算出图片的畸变参数，修改ADAS控制器配置的摄像头畸变参数；方法二是使用模型生成的黑白棋盘格图像和真实摄像头图像比照，细微调整仿真模型的参数，以达到畸变参数一致。 棋盘格标定 ADAS HiL中，仿真的摄像头视频流数据与动力学模型数据及其他传感器数据共同传输给控制器，在CANoe软件中做实验管理，形成闭环链路。 仿真摄像头可以模拟真实世界中的各种场景和情况，包括不同的道路条件、天气条件和交通情况。通过模拟这些场景，可以评估控制器 在各种情况下的性能和鲁棒性。 ADAS控制器接收视频流原始数据、激光雷达点云数据、毫米波雷达和超声波雷达目标列表数据，评估控制器 对不同传感器数据的融合和处理能力 。 摄像头仿真还可以用于测试和验证控制 算法和功能。通过模拟各种场景和情况，可以验证 控制器 的目标检测、目标跟踪、车道保持、自动紧急制动等功能的准确性和可靠性。 视频流数据模拟全黑、全白、噪声叠加、运动模糊、丢帧、延迟等故障，注入给控制器，验证控制器功能安全机制。 总结： 本文首先介绍了车载摄像头在ADAS系统中的作用，重点描述了在ADAS HiL中视频暗箱和视频注入两种摄像头仿真方案的差异，最后简要介绍了车载摄像头仿真在ADAS HiL中的应用。 北汇信息作为Vector的技术合作伙伴，覆盖智能驾驶系统MiL/HiL/ViL测试、车联网测试，传感感知测试等，为客户提供优质的智驾测试解决方案、测试集成系统和服务，助力智能驾驶仿真测试系统的快速验证和测试。