三个工具帮助安全的车辆在路上

由理查德·普和Gabriele Pulini

作为最终系统、自动车辆存在一个巨大的验证任务,要求验证复杂的传感、计算和驱动功能。整个系统可以实现这一目标只有通过虚拟化:它穿过车辆和环境。

它还需要结合现实场景建模、硬件仿真,和机械电子验证新车在路上快速,高效,安全。本文描述了一个验证工具流,使更快的发展和更安全,更安全的汽车。

汽车systems-of-systems-of-systems
彻底的车辆验证之路始于单个传感器和集成电路和互动结合,创造出许多更大的子系统。这些子系统共同努力,创建一个更大的、异构系统:车辆本身。然而我们验证之旅是不完整的,直到我们考虑更大的系统:世界车辆穿过,包括其他车辆、行人、交通基础设施,甚至云。

此外,汽车是一个巨大的的位点的融合技术:电气化、传感器、连通性、云计算;大数据和人工智能。都是包装功能安全,自主汽车驾驶员辅助功能,vehicle-to-anything (V2X)沟通,和信息娱乐电子产品。

图1所示。车辆系统系统的系统的系统。

这些自动车辆系统必须完成三个任务。

• 遥感:车辆必须能够感知环境。此外,有许多内部条件必须感觉到以保证正确的操作。
• 计算:传感器输出必须评估决策。
• 作用:这些决策必须控制车辆的某些部分或某些方面的操作。

这三个功能必须被包括在任何全面自治车辆验证过程。毫不奇怪,这提出了一个重大的挑战,因为没有时间做物理原型使用试错来发现问题,我们当然不能彻底测试安全物理车辆在路上。oem厂商,比如丰田,估计需要140亿英里的道路测试5级自主车辆。这显然是不切实际的,因为它将超过100年开车这许多英里。因此,我们能做的唯一途径综合验证整个系统虚拟化——环境和车辆。

这意味着我们需要的工具:

1. 模型实际环境条件和传感器响应
2. 验证执行决策计算的电路
3. 应用这些计算决定虚拟版本的机械系统控制和确保他们正常工作

对现实世界建模上路
基于物理模拟平台,如预扫描工具,从西门子一杯的量,执行第一个任务。他们可以广泛的模型汽车基础设施如公路(或部分道路)、桥梁、和十字路口;物理对象像树、建筑物、交通标志;其他车辆和行人;和天气条件。预扫描还提供了一个扩展库,模拟传感器,包括摄像头、雷达、激光雷达、超声波传感器、红外传感器、V2X通信和GPS。

这些元素一起工作允许建模现实的道路条件下,与变异提供了时间,天气,车辆或行人的颜色衣服,行人特性,和许多其他的方法可以测试这些场景。在一起,这些虚拟场景生成的信号生成的各种车辆传感器反应时的场景。这些信号可以用于测试集成电路负责应对传感器。

图2。建模范围广泛的现实场景。

确保电路安全的声音
大部分的芯片级实现的功能软件,模拟几乎是不可能的,因为它太慢了。

与模拟器使用计算机的指令来做他们的工作,模拟器实现专业的电路逻辑芯片。在快速的模拟器,这些逻辑芯片可以处理任何数字设计150亿门,有效地消除设计尺寸约束。因此,尽管你不是运行实际最终硅片——尚未建立——你仍然能够使用软件而不是硬件,这速度由1000 - 10000倍的事情。

任何验证方法的一个关键需求是能见度深入电路,这样,如果出现问题,你可以弄清楚,为什么它的发生而笑。你不能做,在一个真正的,信号的物理电路,因为绝大多数从未离开芯片——即。,他们是不可见的。模拟器提供所需的可见性,但远比模拟更快的执行速度。

内您构建的电路模拟器作为数字双真正的你设计的电路,所以没有必要等待实际硅做验证。更关键的是,你可以找到任何问题之前硅,显著降低的机会一个昂贵和耗时的面具re-spin和提高信心,当你进入生产。

重要的是,可以追溯到需求场景和结果。这让你收敛在一个完整的、正确的设计更迅速,因为验证计划和结果仍然连接到需求,把设计放在第一位。

图3。模拟器允许硬件和软件的调试。

安全测试的意思理解出现错误时,会发生什么事。事情可能出错有两种方法:通过系统的故障或随机故障。

模拟有助于系统的故障通过提高水平的验证覆盖率。它提供了足够的性能将电路通过所有的步,确保最大覆盖。模拟有助于随机故障测试随机故障插入时会发生什么。不像系统故障的情况,修正电路的错误如果你找到他们,没有bug修复和随机故障。相反,你想证明,如果其中一个意外事件发生时,系统可以恢复到一个安全的状态。

验证刺激和反应
集成电路处理传感器输入和做决定。确认这些决定是很重要的预期效果。但决定影响机械系统不是一个模拟器。需要不同的工具把模拟器输出的系统。

西门子AMEsim工具提供了这样一个功能,使用功能模型单元(FMUs)来模拟仿真器输出的影响。这仍然是一个虚拟化的环境——你开车数字双胞胎等主要机械部件的发动机,传动、刹车和方向盘。

图4。机械系统仿真模拟器输出的反应。

例如,如果一个场景展示了一个行人跳竟然在车前面,摄像机和其他传感器信号,观察这种通过模拟器运行发生。模拟器将做出决定——说,让一个含糊其词的指导策略,或踩下刹车,或两者兼而有之。逻辑信号指示可以送到AMEsim的决定,在方向盘会通过请求的数量,或刹车将应用请求的数量,或两者兼而有之。

一个端到端的验证流
在一起,这些工具提供端到端验证至关重要的,以确保车辆正确执行。因为它是做几乎没有延迟等待原型。

虚拟仿真提供了运行的性能通过百万计的场景。,不仅可以更快的测试场景在一个虚拟环境中,您还可以测试场景,是不可能与一个真正的车辆。

一个完整的汽车验证工具流动会给你信心,你设计的车辆将执行如预期,表现在一个安全的方式,操作和安全交流,并满足所需的成本预期成功的道路。

Gabriele Pulini是产品营销经理在导师的仿真。他有超过25年的EDA的经验,与今天的重点验证解决方案致力于无人驾驶车辆和人工智能的应用。