汽车电子的测试探讨

汽车电子的测试是一个很大的话题，但极少有这方面的书籍或论文。去年想找点ACC（自适应巡航系统）的测试或评价相关的论文来看看，结果一篇中文资料都没搜到。而近年关于自适应巡航算法的中文论文则有好几十篇，也有老师对ACC的算法专门出了一本书。有次一位负责测试的面试官问我: 是不是觉得测试是种下里巴人的活？由这些现象可以看出：在国内的学术界，对测试和评价标准的关注度远远低于算法研究；在业内也有不少人认为测试这项工种一点也不高大上。

广义测试可以是一个大概念，有时这词则只指代一个小范围的活动。比如电子模块的的电气性能试验、电磁兼容性试验、机械性能试验等活动，均可以认为是测试里的内容；而在电子模块的软件开发过程中谈的测试则不会涉及到这些，对模型开发者来说他们进行软仿是一种白盒测试，而对测试工程师来说他们会进行较多的黑盒测试，通过工具进行代码检查也可以算一种测试。测试活动可以按内容或性质或测试对象去划分成很多种类，但本文仅从主动安全这一子领域中的某一特定功能对测试活动进行初级讨论。所有内容仅基于国内现状而不考虑国外情况以使讨论更简单。

为了更方便的讨论，做以下假定：

1）讨论对象是FCW（前碰撞预警）系统、假定本系统仅对4轮机动车有效。

2）系统方案与当前业内通俗方案一致，主要构成是Image Sensor(将场景转换成电信号)、Vision Core(负责图像识别)、Alert Core(负责报警算法)；Vision Core和Alert Core可以在一块芯片中（如某些厂家既做图像识别算法也做报警算法），也可以不在一块芯片中（如采用Mobileye的图像算法、另增加一块芯片放开发的报警算法）。

3）讨论的顺序自底往上。假设一级供应商（S1）开发产品、二级供应商（S2）开发图像算法并提供镜头和Image Sensor选型、客户为整车厂（C1）。

图像算法开发者（简称S2，镜头和Image Sensor由其一并选型）

分工：S2在本系统中的职责是检测出车道线信息，提供给S1。S2和S1的接口可能来自于其中任何一方、也可能来自于C1，性能要求一般S1和C1暂无法给出量化标准，从技术分工角度上来说、S2负责更合理，因为S2是提供者，传统汽车电子行业者是提供方给出自己产品的性能指标。Mobileye在公开场合展示的内容中也是有性能数据的，但其试验数据的来源及构成则不公开。

测试内容：纯仿真&半仿真测试+实车测试

前提—S2最好能建立自已的测试标准，且基于该标准去测试其算法的性能、最终形成一份完整的性能报告，如果仅仅只是说自已的识别率已经达到或超过某某人水平，在技术上而言不够有说服力（对媒体和投资人的宣传上可能还是有用的）。标准的需涉及气候（如雨、雪、晴、阴）、路形（如平地、坡道）、路况（目标车辆的多少）、地方特色等诸多方面。

纯仿真测试—实际路测并不能路测掉所有会遇到的工况，某些低概率工况必须通过仿真进行。如果有环境特征的数据（如雨滴、雪）的物理模型及前端元件的相关参数（如镜头的几何参数）或模型，再加上Image Sensor的一些关键参数，则可以搭建从环境到Image Sensor的虚拟场景，场景输出接入Vision Core这一软件模块。通过比较Vision Core的输出与场景的实际数据便可得到Vision Core的性能。这里的Vision Core既可以是虚拟的也可以是已放入嵌入式系统的。

半仿真测试—由于不存在100%精确的模型，模型的固有差可能会在某些情况下得到意想不到的结果，故半仿真的比对测试是必要的。例如纯仿真测试中对雨量的大小可能设置了20种，但仍可以抽取5种典型的降雨情况以人工模拟降雨的方式来测试比对，看半仿真测试结果是否和纯仿真完全一样。

实车路测—道路测试是最直接的性能测试手段。测试的设计须尽可能接近终端使用，如白天黑夜的分配、道路级别的搭配等。

报警算法开发者（简称S1，S2的产品集成在S1的产品中）

分工：S1和整车的接口一般由C1定义、且C1会定义基本的功能要求，如果未定义则参考FCW标准或S1自身的定义。

测试内容：MIL+SIL+HIL+整车

MIL测试—S1先有一个初步的算法模型，在开发环境（如M软件）里搭好，然后在一台电脑中进行测试。这个测试需基于S2的输出，所以测试时认为S2的输出完全正常，看S1的输出结果是否符合预期。此方式叫MIL（模型在环）测试，本测试较易进行，它基于无偏差的输入考察开发模型的性能，故可用作多种不同算法的对比，建议用于开发的前期。

SIL测试—在上述的MIL之后，如果已经选了算法、并集成成软件，则可进行SIL（软件在环）测试。

HIL测试—产品样件出来后，将其在台架上测试（方式见整车厂HIL测试）

整车测试—在车上进行的功能和性能测试。

整车厂用户（简称C1）

分工：负责功能定义和系统的最终验收，理论上装车后整个系统级别的性能定义应由C1完成，但国内当前仅少数C1可以提出要求。

测试内容：HIL+路测

整车路试—实车上难以人眼观看并人工实时记录，必须采用数据记录设备。某些厂家的方案是记录前方视频、S1和S2的总线输出及一些必要的整车总线信号，并进行同步。误报率、漏报率的计算：基于S2的输出结果，采用另一个设备（如电脑）进行计算，将计算结果与S1的输出对比，如果不一致则人工确认S1是否存在漏、误报，最终进行统计分析。这个方案漏掉了S2检测准确性的考察，即S2检测的距离、车速等数据本身存在误差、漏检等，如果将S2的这些“失误”也包含进来，则最终的数据会比不包含进来的更难看，对于S1这个一级供应商来说是不利的—在宣传场合有些S1以这种方式测到的数据来说明其系统的报警率；若整车路试需要考察S1的准确性，则需要S1的基准数据，采用激光雷达是可行方案之一。

HIL测试—很多整车厂均将S1的产品拿过来，对着一个场景仿真软件制作的频幕拍摄，这种叫投影式的方案。此方案有一个缺陷是摄像头照射频幕上的视频与照射真实场景（即实路上）的效果存在差异，但是差异究竟是多大目前未知。故该方式用于对比多家S1的性能是可用的，用于检测单家S1的性能则需谨慎。

总之，任何形式的测试均无法完全取代整车测试，代可以部分替代；测试应该是虚拟手段和真实手段相辅相成的、且虚拟手段和自动化测试的比重会逐步提升。