作者 |ktw624
小編 | 不吃豬頭肉

引言
隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)的飛速發(fā)展,駕乘體驗(yàn)和出行效率得到了大幅提升,人們對(duì)其安全性的關(guān)注也越來越高。為確保行車安全,ISO 26262等功能安全標(biāo)準(zhǔn)對(duì)汽車電子電氣系統(tǒng)提出了嚴(yán)格的要求,其中故障注入測(cè)試是驗(yàn)證系統(tǒng)安全機(jī)制有效性的重要手段?;诠收献⑷氲墓δ馨踩珳y(cè)試旨在驗(yàn)證智能網(wǎng)聯(lián)汽車的硬件及軟件系統(tǒng)在各種故障情況下的穩(wěn)定性和可靠性(在系統(tǒng)故障時(shí)是否能夠進(jìn)入安全狀態(tài)或執(zhí)行預(yù)定的安全操作),其關(guān)鍵要點(diǎn)包括故障模擬、故障響應(yīng)評(píng)估和安全功能驗(yàn)證。臺(tái)架或仿真環(huán)境下的功能安全測(cè)試,由于模型精度和置信度、系統(tǒng)完整性等問題,難以完全反映真實(shí)行駛狀態(tài)下系統(tǒng)的表現(xiàn)。本文將重點(diǎn)介紹如何在真實(shí)行駛工況下自動(dòng)化模擬各類故障場(chǎng)景,全面驗(yàn)證系統(tǒng)的故障檢測(cè)、安全響應(yīng)等機(jī)制,更加真實(shí)地評(píng)估系統(tǒng)的功能安全性能。

功能安全實(shí)車測(cè)試設(shè)備

功能安全實(shí)車測(cè)試設(shè)備架構(gòu)如上圖所示,北匯信息推出的功能安全實(shí)車測(cè)試設(shè)備主要由五大部分組成:
自動(dòng)化控制系統(tǒng):選用CANoe進(jìn)行硬件配置、虛擬網(wǎng)關(guān)路由、測(cè)試頁(yè)面開發(fā)等;選用vTESTstudio進(jìn)行測(cè)試腳本編輯和管理。
故障注入硬件設(shè)備:選用Vector VN及VT系列板卡,配備視頻故障注入板卡、電氣故障注入板卡等定制化設(shè)備,實(shí)現(xiàn)各類通信數(shù)據(jù)的收發(fā)。
測(cè)量設(shè)備:選用組合慣導(dǎo)真值設(shè)備、傳感器設(shè)備,進(jìn)行車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測(cè)。
定制化連接器:用于硬件通道資源的映射管理,便于控制器/對(duì)手件的快速切換。
供電設(shè)備:選用220V便攜式電源及程控電源,用于硬件設(shè)備及控制器供電。
其核心原理為:將故障注入硬件設(shè)備串接在控制器與對(duì)手件之間,進(jìn)行不同類型數(shù)據(jù)(如CAN/Ethernet總線、I/O、視頻、超聲波等)的收發(fā),通過CANoe對(duì)通信數(shù)據(jù)的處理及硬件設(shè)備的配置,實(shí)現(xiàn)通信數(shù)據(jù)、通信鏈路、物理鏈路連接及供電四大類型故障場(chǎng)景的構(gòu)造;再結(jié)合總線信號(hào)實(shí)時(shí)監(jiān)控及測(cè)量設(shè)備實(shí)時(shí)檢測(cè)車輛狀態(tài),驗(yàn)證系統(tǒng)的故障檢測(cè)、安全響應(yīng)機(jī)制,完成系統(tǒng)功能安全性能評(píng)估。

功能安全故障場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)
如上所述,功能安全測(cè)試的故障場(chǎng)景從產(chǎn)生機(jī)制的角度主要包含四大類,這些不同類型的故障注入能夠全面驗(yàn)證系統(tǒng)的故障檢測(cè)、診斷和安全響應(yīng)機(jī)制,確保系統(tǒng)在各類故障場(chǎng)景下都能保持安全狀態(tài):
通信數(shù)據(jù)故障:傳感器、執(zhí)行器及控制器信號(hào)值異常;如攝像頭圖像質(zhì)量故障(顏色異常、花屏、遮擋、欠爆過曝等)、輪速信號(hào)異常(偏移、卡滯、擾動(dòng)等)、制動(dòng)踏板位移傳感器故障、制動(dòng)液位傳感器故障、非預(yù)期轉(zhuǎn)向、非預(yù)期加速等。
通信鏈路故障:通信中斷、丟失、延時(shí)等;如CAN總線Bus-off、丟幀、延時(shí),TCP/UDP斷連、報(bào)文周期不穩(wěn)定,GMSL鏈路故障(如攝像頭斷流、黑幀、丟幀、卡滯、延時(shí)、多相機(jī)不同步等)。
物理鏈路連接故障:線束開路、短路(對(duì)電、對(duì)地、引腳之間)等連接故障。
供電故障:電源波動(dòng)、過壓欠壓等異常。

簡(jiǎn)易高效的設(shè)備使用性
除了功能安全故障場(chǎng)景的覆蓋度、測(cè)試的全面性,友好的測(cè)試頁(yè)面、測(cè)試模式一鍵切換、測(cè)試項(xiàng)目快速切換、全自動(dòng)化測(cè)試、數(shù)據(jù)記錄分析等功能可大幅提升設(shè)備的使用效率。
1.友好的測(cè)試頁(yè)面
使用CANoe的Panel Designer功能設(shè)計(jì)清晰直觀、交互便利的標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試頁(yè)面。

測(cè)試頁(yè)面示意圖
2.測(cè)試模式一鍵切換
在實(shí)車測(cè)試過程中,通過三通板卡可實(shí)現(xiàn)故障模式、非故障模式的一鍵切換,且當(dāng)測(cè)試設(shè)備意外停止運(yùn)行或斷電后,自動(dòng)切換至非故障模式,確保車輛可正常運(yùn)行。
3.測(cè)試項(xiàng)目快速切換
測(cè)試項(xiàng)目切換包括硬件設(shè)備切換和測(cè)試工程適配。
硬件設(shè)備切換:通過定制化連接器,一端與故障注入硬件資源一一映射,另一端為標(biāo)準(zhǔn)接插件(如DB9、橡膠頭、車載以太網(wǎng)接插件),只需插拔控制器/對(duì)手件端接插件即可實(shí)現(xiàn)硬件的快速切換。
測(cè)試工程適配:測(cè)試工程切換主要工作量是通信數(shù)據(jù)庫(kù)文件的更新,可通過代碼生成工具將標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)文件轉(zhuǎn)化為.can文件加載到CANoe中簡(jiǎn)單配置后編譯運(yùn)行,無需大量手敲代碼,大幅減少工程開發(fā)量,縮短項(xiàng)目切換周期。
4.全自動(dòng)化測(cè)試
集成可程控的硬件設(shè)備、測(cè)試軟件CANoe、自動(dòng)化測(cè)試軟件vTESTstudio,可實(shí)現(xiàn)功能安全實(shí)車全自動(dòng)化測(cè)試,用戶只需運(yùn)行測(cè)試腳本即可,提高測(cè)試效率,降低測(cè)試風(fēng)險(xiǎn)。
5.數(shù)據(jù)記錄分析
CANoe不僅可以記錄分析CAN/Ethernet總線報(bào)文數(shù)據(jù),也支持外接USB攝像頭記錄視頻數(shù)據(jù),便于對(duì)測(cè)試過程中車輛儀表/大屏的監(jiān)控。

靈活的產(chǎn)品形態(tài)
功能安全實(shí)車測(cè)試設(shè)備可標(biāo)準(zhǔn)化、可定制化。標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備硬件資源類型、通道數(shù)量固定,構(gòu)造的故障有限,可覆蓋法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)功能安全測(cè)試的最低要求;定制化設(shè)備硬件資源類型、通道數(shù)量可根據(jù)實(shí)際需求配置,可全面覆蓋各類故障模擬,提高功能安全測(cè)試的覆蓋度。
左-標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備,右-定制化設(shè)備

結(jié)語功能安全測(cè)試是保障汽車智能化系統(tǒng)可靠運(yùn)行的重要手段,通過科學(xué)的測(cè)試方法和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)尿?yàn)證流程,能夠有效發(fā)現(xiàn)潛在安全隱患,為智能化功能的安全落地提供有力保障,為用戶帶來可靠的智能化體驗(yàn)。北匯信息是一家專注于汽車電子測(cè)試的高新技術(shù)企業(yè),借助合作伙伴Vector的軟硬件工具,為客戶提供覆蓋智駕/座艙/動(dòng)力/底盤/車控及MiL/SiL/HiL/ViL/實(shí)車的全域全鏈測(cè)試解決方案及相關(guān)測(cè)試服務(wù),助力汽車電子產(chǎn)品的研發(fā)測(cè)試和快速迭代。
注:文中部分圖片來源于Vector。
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