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​GNSS技术的发展十分迅速，依托于GNSS定位的应用繁多，随着应用的不断深入与技术的不断进步，GNSS测试的需求也越来越多样，并存在着不同的技术侧重与实验需求。为了应对不断发展的技术带来的挑战以及对无缝集成、远程协作、高效场景管理和优化硬件使用的需求，GNSS测试方法要具备强大的开放性。 现代技术的发展是异构、交错、融合的，因此GNSS测试的需求往往也不是仅依赖于独立的GNSS模拟就可以实现的。在汽车HIL测试中，需要能够与场景软件、运动台架等有着良好的接口与适配性，确保低延迟、最大价值地实现整车定位导航功能的测试；在A-GNSS测试与PPP-RTK测试中，定位导航数据需要模拟经由蜂窝网络传输的可靠性，因此需要 对GNSS模拟与4/5G模拟进行融合与测试，如何确保二者的融合与传递完好是重要的问题 。 在PNT测试领域，集成各类外部组件的功能极其重要。强大的开放性使从业人员能整合不同厂商、型号、类型的软硬件，打造出完整的测试环境。这种集成不仅能够尽可能准确地模拟真实场景，还有助于评估GNSS信号、PNT系统以及其他设备之间的复杂关系。 图2：GNSS测试可能需要和不同厂商、设备配合使用 此外，开放性与灵活性会赋予测试平台最佳的可配置性，能够根据不同的测试需求在最短的时间内完成调整与适配，并减少测试所需的时间，大大提高测试效率。因此，开放性会让工程师在PNT领域具有最佳的适应力，适应不停变化的需求。 而基于软件定义架构（SDA）的GNSS模拟器能够从硬件与软件层面全方位地为用户提供最大的灵活性与开放性。 在硬件上，基于SDA的Skydel GNSS仿真引擎利用GPU和CPU单元的计算能力，使用经济实惠的COTS硬件而不是专有硬件， 同时实现了顶级模拟性能。并保留了快速升级与扩展的能力 ，通过添加GPU\CPU\SDR等标准硬件，即可快速实现测试容量与能力的扩展，而 无需返厂或额外升级软件 ，为未来的扩展使用保留可能性。 图3：Skydel——最典型的软件定义架构（SDA）的GNSS模拟器 在软件上， 软件定义架构赋予了Skydel灵活的使用、互联和扩展能力 。简明直观的GUI让测试更简单，基于命令行的设计架构允许用户通过外部命令直接完成对GNSS模拟器的控制与使用，用软件编程的思路来构建硬件自动化。支持Python、Labview、C#、C++，允许用户直接对GNSS仿真引擎Skydel实现控制与操作，从而提高生产力。 图4：Skydel直观的GUI与显示 此外， SDA的架构允许Skydel脱离射频硬件，只进行软件层面的仿真 ，利用Skydel先进的GNSS仿真能力，使工程师实现与拥有完整硬件下完全一致的配置与信号调整，模拟GNSS信号并生成相应的IQ数据。实现SIL仿真、快速原型设计、场景迭代以及边界条件测试。 Skydel模拟引擎提供了一个强大的内核，支持不同层级的仿真与测试，无论是前期的原型测试、还是后期的真实场景测试，Skydel均可以提供经济高效且先进的软件定位GNSS测试解决方案。 图5：Skydel提供丰富的应用方式与测试方案 ​

概述 随着5G基础设施的完善和相关通信技术的成熟发展，基于5G和V2X技术的新一代T-Box产品将极大的丰富高精度定位、智能提醒和音视频监控等方面的功能，以拓展更加多元的智能网联领域的新应用，提高用户的驾驶安全度和体验感。进一步产生了基于T-Box的各种车联网以及人机交互的深度融合的测试需求，功能涵盖车辆网络安全、固件空中下载FOTA、车载紧急呼叫e-call、远程后台监控和软件测试等，且通常具有更高的定制性要求和更复杂的测试场景。 图源东方中科官网 基于LTE蜂窝网络的C-V2X技术即Cellular V2X，能让车辆、信号灯、交通标识、骑行者和行人的通讯设备实现互联，帮助城市打造安全畅通的出行网络，是智慧交通的重要组成部分。C-V2X的应用场景成为实现行业协同的关键节点，可以让安装了C-V2X设备的车辆与安装了路侧基础设施的道路实现有效协同，车辆和道路两端都能切实从C-V2X受益。C-V2X通过实际碰撞预警、危险预警和提醒等应用对交通安全和效率都有显著提升。 表源东方中科官网 随着C-V2X测试需求的逐渐增加，传统的GNSS无法提供足够有效、足够便捷、足够丰富的测试支持。虹科Safran GNSS模拟器提供了基于仿真的手段，结合软件定义的高级架构，在GNSS仿真的基础上更进一步，推出“依托软件引擎，开放硬件平台，高效开放完成GNSS仿真”的Skydel GNSS仿真引擎方案，并借助该引擎推出适合于HIL测试的虹科Safran GSG-7与复杂场景与多实例测试的虹科Safran GSG-8。 方案介绍 东方中科基于虹科Safran GNSS模拟器与仿真引擎Skydel构建了两套C-V2X应用场景 HIL测试解决方案，支持国标《T／CSAE 53-2020合作式智能运输系统车用通信系统应用层及应用数据交互标准》全部16个场景的测试应用。 图源东方中科官网 方案一：基于V2X模拟器的测试解决方案 在该方案中，虹科Safran GNSS模拟器可为车辆提供位置信息仿真，还原真实的静态或动态行驶场景；OBU模拟器可用于模拟多个远车OBU和待测OBU进行V2X消息通信；RSU模拟器用于发送路端设备的地图、红绿灯相位、标牌等消息。该方案集成V2X协议栈及应用层通信协议，满足智能网联汽车多样化业务的通信需求。 ● 支持PC5直连通信 ● 支持4G/5G蜂窝网络接入模块 ● 支持厘米级高精度定位 ● 支持国标16个典型场景的测试验证 ● 支持广播BSM/RSI/MAP/SPAT/RSM等 ● 支持互联互通测试验证 ● 支持四跨、新四跨通信配置 ● 支持安全配置，及安全场景的测试验证 方案二：基于无线测试仪表的测试解决方案 借助虹科Safran GNSS模拟器，东方中科集成V2X协议栈及应用层通信协议，构建高保真的V2X应用场景，并通过射频仪表将虚拟测试场景中的各种交通参与者信息转换为V2X空口信号（Uu/PC5）输入给被测控制器（OBU），满足用户在实验室环境下完成OBU的控制模型或算法的硬件在环测试要求。 ● 支持4G/5G蜂窝网络接入模块 ● 具备20个调度器可供设置，支持多达300个车辆或交通设施节点的PC5信号仿真 ● 提供ITS协议栈的网络层和应用层协议仿真 ● 覆盖到接入层，能够对V2X通信终端的射频性能进行信令测试，评估射频一致性 为什么选择虹科Safran GNSS模拟器 ？ 虹科Safran GNSS模拟器基于先进的软件定义架构，赋能下一代定位、导航与授时测试，具有灵活的软件定义平台和API，支持所有的的GNSS星座与波形。具有超高的精度、分辨率以及动态性能，仿真迭代率可达1000Hz，强大的软件定义实现通道数无限制。广泛应用于汽车HIL测试，导航芯片、消费电子、终端测试，航空航天模拟，以及干扰抵抗抗测试等领域。 ● 仿真迭代率高达1000Hz ● HIL仿真延迟低至5ms ● 支持1000个搜星通道同时仿真，且无需额外付费 ● 支持基于实时天空同步的全景卫星模拟 ● 支持自动化与灵活的API开发 软件定义的领先架构允许虹科GNSS模拟提供多样化的方案，无论是即开即用的交钥匙方案、使用用户自己的SDR组件的自定义硬件方案，还是基于Skydel的完全软件仿真方案都能做到最佳支持 成效 ● 集成虹科高性能GNSS模拟器Safran GSG-8与仿真引擎Skydel： 支持全球范围内所有的GNSS信号制式（北斗、GPS、伽利略，格洛纳斯）与真实的全景卫星场景仿真，支持多种轨迹输入方式（静态输入、轨迹曲线输入、动态输入、HIL仿真输入），提供业界领先的5ms仿真延迟与优秀的信号动态，实现各类复杂场景的建立与仿真。 ● 成熟的硬件在环技术： 借助虹科Safran GNSS模拟器，结合场景仿真软件无线综测仪或OBU/RSU模拟器等组件，可实现C-V2X基于应用场景的功能逻辑测试、ITS协议一致性测试、接入层协议一致性测试、通信质量测试以及射频测试，并支持扩展至5G-V2X。 ● 集成场景仿真软件： 提供17个V2X典型应用场景库，并支持用户自定义应用场景，可支持与智驾HIL联合运行，实现高级智能驾驶仿真测试。 ● 支持自动化测试： 配合成熟的车辆动力学模型，提供V2X控制器所需的 IO/CAN/Eth信号，实现V2X功能的MIL/SIL/HIL测试。

智能汽车应用生态的需求高速成长 近年来全球车用半导体芯片市场大幅快速成长，根据摩根士丹利(Morgan Stanley) 2023年所发布的 最新报告 中指出，未来五年内的汽车高效能运算 Automotive HPC （High-Performance Computing） 半导体市场将会整整成长三倍，整体潜在市场估计将于2023年达到20亿美元，并且在2027年增长至60亿美元，年复合增长率(CAGR)为可观的29%。与此同时，受惠于汽车高效能运算芯片客制化设计需求的增加，芯片设计服务厂的预估累积收益可望在未来五年内提升多达20亿美元。 ［应用技术考虑］高速实时运算、数据沟通与传输 在新的连网汽车发展趋势下，高速数据通讯与 Automotive HPC 高性能运算平台需针对车辆内部各个电子控制单元ECU（Electronic Control Unit）进行整合管理与运算处理；因应不同ECU数据流量与低延迟需求， Automotive HPC 也需要搭配符合PCIe标准与AEC-Q100认证的PCIe封包切换器，藉此实现与各端点之间的高速整合、沟通与传输。 以「高频毫米波雷达应用」为例，各雷达感测数据将经由ECU再集中到 Automotive HPC 的实时图像处理单元。因此这类高流量实时图像处理需要搭配高速、低延迟、高可靠度且同步实时性良好的传输接口，例如传输速度可达10Gbps的Automotive Ethernet MultiGBASE-T1： 与PC主板概念类似； Automotive HPC 是透过PCIe信道搭配CPU、内存、I/O接口进行平台式的架构整合，如此才能整合控制车内各个ECU的沟通与运算。 各种不同类型的高速实时运算与应用： ✔ 传感器环境信息实时判读 ✔ 智能座舱／用户体验相关数据运算 ✔ 车辆控制／云端、物联网服务相关沟通与运算 ✔ 自驾功能的实时高速运算 ✔ 车辆安全与传感运动之高速运算／集中处理 从上述介绍中我们不难发现，Automotive HPC在 高频高效能运算电子组件 、 高速传输接口 以及复杂运算处理、资源分配的特性，再 搭配上各种 车辆的复杂应用情境条件 ，都再再证明了Automotive HPC对整个平台的讯号传输实时处理、系统稳定度、耐久度、兼容性与安全性的要求上有多严苛。 图片：在瞬息万变的行车过程中，任何HPC的潜在问题都有可能影响车辆操控、导致重大车祸发生，不可不慎。 智能汽车应用生态的潜在风险与危机，及开发上的挑战 开发者对 Automotive HPC 应用生态的熟悉度，可能力有未逮 大多数车厂或Tier1开发者缺乏PC领域/组件的相关开发经验及专业，对于Automotive HPC这种高度整合、高效能的平台方案不见得熟悉。 例如2021年Tesla就曾因闪存使用耐久度/寿命问题导致召回事件。 而造成此问题的原因便是车厂开发人员对 PC 相关组件规格与设计方案不够熟悉： 图片出处： eeNews Europe 开发者对 Automotive HPC 用户情境的事前评估与规划，可能有所不足 举例来说，在实际的应用情境 (User Scenario)条件下，当车辆环境温度变化较大，HPC组件就容易遭遇到高温条件的考验。CPU过热而运行缓慢或重新启动的状况下，就可能导致车机中控屏幕无法显示后视摄影机影像、换文件选择、挡风玻璃能见度控制设定以及警示灯，进而增加事故风险。 Tesla在2022年就曾因CPU过热问题导致召回事件。 此问题肇因于「高温条件」用户情境仿真并未在开发阶段被考虑： 图片出处： Electrek 隐藏在其它应用情境（ User Scenario ）背后的潜在危机 无线讯号质量差或延迟， 导致车主无法实时接收路况信息 传输错误率过高或噪声影响， 导致车辆功能错误、无法正常运作 智能座舱功能错误或反馈过慢需反复操作， 导致驾驶难以专注路况 高温环境、震动或耐久度差， 导致车辆系统容易发生故障现象 资安问题或黑客入侵， 导致车辆运作失能，恐酿车祸危害人身安全 智能座舱与用户手机、接口设备兼容性问题， 导致相关功能无法正常运作 这些应用风险可能来自于开发阶段的一些常见问题： 开发阶段 Automotive HPC 搭配高频传输接口时的常见问题 阻抗不匹配 时间延迟 噪声过多 衰减过大 误码率过高 讯号强度不足/异常 格式不正确 而之所以会导致这些问题发生，主要可能是开发人员遇到了一些难以跨越的挑战与瓶颈： 大多数车厂或 Tier1 开发者可能会遭遇到的技术门槛 缺乏高速高频测试经验 仪器设备的资源有限 验证环境的不易架设 新技术的导入能力有限 测试规格标准未能实时更新 用户情境仿真或测试手法的设计难度较高 欠缺专业验证人员的顾问咨询，以及测试验证的实务经验

关键字：HIL,运动控制,控制卡 产品说明： HIL运动控制卡通常采用或高速DSP作为运动控制核心，可在MATLAB下利用SIMULINK进行图形化编程和实时运行，用于控制步进电机或伺服电机。    HIL运动控制卡与PC机构成主从式控制结构：PC机负责控制界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作（系统状态的显示、运动轨迹规划、控制指令的发送、外部信号的监控等等）；控制卡完成运动控制的所有细节（包括脉冲和方向信号的输出、自动调速的处理、信号的检测）。 详细的HIL运动控制卡规格型号请参考微纳科技官方网站：www.winnermotor.com