何为自动驾驶开发“刚需”？昆易数据回注系统填补国产测试链缺口

当前，汽车行业的变化速度非比寻常。随着“快速”“高阶”成为自动驾驶行业竞争的关键词，如何精进技术、提升测试效率和加快落地速度，成为行业迫切需要解决的问题。

道路测试周期长、成本高，覆盖的场景工况有限，尤其是对于Corner Case很难复现，且安全性也无法保障。相比之下，仿真测试场景配置灵活，场景覆盖率高，测试过程安全，能够复现Corner Case进行再测试，通过自动化仿真测试能够显著降本增效。

近年来，随着智能驾驶发展提速，硬件在环HIL仿真测试技术开始彰显其独特优势，逐渐成为一大蓝海市场。在此背景下，昆易电子把握市场先机，推出AD HIL、数据回注系统等一系列智驾测试工具，为打造自主可控的测试链提供有力支撑。

HIL测试链国产化：火热市场下的现实困境

昆易电子技术研发总监、创始人李康此前曾向盖世汽车透露，“根据国外机构的预测，明年全球的仿真市场总量可以达到一百亿美元。”

在仿真测试中，硬件在环（HIL）仿真便占据了相当重要的地位。据环洋市场咨询此前统计，2020年全球HIL仿真收入大约680.4百万美元，预计2026年达到853.1百万美元。从产品来看，HIL仿真市场可分为系统和服务，其中系统占据了约85.5%的市场份额，2020年规模为565.06百万美元。

当前，HIL仿真技术广泛应用于汽车行业、航空航天、电子电力领域。汽车领域作为其最大的下游客户，2020年的市场份额就达到了70.8%。

在自动驾驶系统研发中，硬件在环测试技术是研究汽车制动系统性能的重要手段。测试系统可以将实际系统中模拟困难或在纯仿真实验中非线性因素难以表现的硬件设备通过计算机连接到仿真环境中，进行车辆制动性能的试验。通过HIL测试研究汽车制动性能，在保障人员安全的同时，能够缩短产品研发周期，降低开发成本。

虽然HIL仿真测试近几年才开始于国内进入公众视野，但在全球，这一领域的市场争夺战早已打响。

以美国为首的欧美发达国家厂商dSpace、National Instruments、Vector Informatik、ETAS等凭借先发优势和成熟仿真产品，已在全球范围内的硬件在环仿真市场占据领先地位。

然而与欧美相比，我国硬件在环仿真测试行业起步较晚，目前尚处于发展初期。且由于我国道路环境和交通构成相对复杂，驾驶行为多样化，自动驾驶汽车正确识别环境并做出准确响应本就面临挑战，针对我国的复杂路况搭建道路场景库难度则更大，可见我国仿真测试的发展道路并非坦途。

但正如李康所言，“我们产业链的核心不可能永远依靠国外”，在如今不确定事件愈演愈烈的大环境下，国产替代或将成为未来我国汽车零部件行业的根本性演变逻辑。

面对先发制人的“大厂”，国内本土厂商该如何在激烈竞争中取胜？

技术创新或许是一条出路。在此背景下，我国本土汽车电子工具链供应商昆易电子以高精度同步、可定制化方案、高度集成、自主研发等优势为核心竞争力，其AD HIL、数据回注系统等一系列智驾测试工具已获得广泛应用。

HIL测试：自动驾驶开发的加速器

硬件在环测试是V模型开发流程中的重要一环。硬件在环Hardware-In-the-Loop，简称HIL。其中“in-the-loop”强调被测控制器需处于闭环中。

简单而言，其原理就是使用HIL设备接收控制指令，模拟状态信息并发回控制器，让控制器以为自己在控制真实的测试对象，形成测试闭环。如此一来，就能直接在测试闭环中验证功能算法的逻辑性。

此外，面对自动驾驶，控制器需要能够妥善处理故障情况，例如信号丢失、线路短路等。这些故障情况在实车上难以设置和复现，且具有一定危险性。通过HIL测试，能够方便地对多种故障进行取值、组合并进行测试，不仅能提升测试效率，也降低了实车路测的安全性风险。

因此，硬件在环通常用于系统集成测试，验证自动驾驶车辆环境感知等重要模块的功能有效性。

以昆易电子的HIL系统为例，HIL测试系统通常由实时仿真硬件系统、实时模型、管理软件、外部设备组成。智驾路采HIL方案的数据流如下：

图片来源：昆易电子

如图所示，若要形成测试闭环，数据注入是其中必不可少的关键环节。

高阶自动驾驶需要怎样的数据回注方案？

HIL测试是智驾回注设备的一大典型需求场景。自动驾驶数据回注系统作为高阶自动驾驶闭环测试流程中的重要一环，承担着测试域控制器性能和功能的重要任务。

昆易电子数据回注设备 图片来源：昆易电子

这意味着，数据注入方案需要解决控制器测试过程中数据来源的问题，将高度还原的传感器数据注入给域控制器。该方案不仅需要支持数采的场景数据回灌，实现Corner Case的快速复现，同时还需支持大规模的自动化回归测试。此外，还需实现场景仿真软件生成的虚拟传感器内容注入，拓展控制器测试场景的丰富性。

具体而言，在自动驾驶中，往往存在着交通事故、车辆加塞、动物在马路上乱窜、卡车后的红绿灯、雪地阳光产生的逆光等长尾场景。对于这些Corner Case的复现，是自动驾驶仿真测试长期以来的一大痛点。

对此，昆易智驾回注设备能够让这些Corner Case的素材形成数据原型，模拟仿真场景并注入到域控制器中，域控制器便能利用上述数据形成开环感知结果的输出，实现场景的复现。

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此外，如今OTA使得回归测试验证在整车的生命周期内成为必需，且随着时间累计，需验证的场景集数据量越来越庞大，仅凭单个HIL验证将难以满足时效要求，如何满足仿真闭环测试的时间和效率需求成为难题。

针对上述痛点，昆易智驾回注设备可基于自动化脚本自动测试输出报告，并基于私有集群，同步并行验证数据，实现集群化回归测试。同时，昆易回注设备集合大量总线、视频、以太网接口，支持多板卡同步，能够由域控制器触发响应，高效、快速地形成测试闭环。

昆易智驾路采注入HIL方案有何优势？

数据回注系统在HIL测试中往往容易出现各种适配问题，如控制器对不同串行解串器有适配要求、视频数据带宽太大导致系统性能产生瓶颈、控制器需要接入的摄像头通道数多等等。

对此，昆易凭借对接各种串行器和解串器的丰富经验，可以快速适配握手协议、仿真摄像头模块的视频数据传输方式。面对大带宽的视频数据，昆易的应对方案是，在视频数据的处理过程中，尽量将计算和图像处理放在GPU中完成，直接输出到HDMI接口，减轻大数据量来回搬运带来的系统性能负担。

此外，对于自定义数据格式的要求，昆易的智驾回注系统支持客户自定义的视频、总线、以太网数据格式解析，并能快速适配到回注系统，如支持仿真数据信号通过DDS中间件以发布订阅模式传输。

为应对控制器需接入的大量摄像头通道，昆易智驾回注系统可快速堆叠扩展板卡，在板卡间通过PTP实现高精度的时间源同步。并且支持控制器端发出的IO触发信号，保证高质量的视频数据同步传输到控制器，加快控制器算法的开发验证进程。

昆易具有丰富的自研板卡，面对多种类的硬件接口，可进行视频转换、总线数据注入、车载以太网的数据注入，并能根据客户需求灵活配置板卡接口数量和类型。

图片来源：昆易电子

谈到昆易的自研板卡，就不得不提昆易智驾回注系统的又一项技术优势——视频注入板卡。大带宽的视频注入，也为数据回注系统带来了高性能的视频注入板卡需求。

昆易自研的视频注入板卡工作模式包括仿真注入和路采回灌，支持各类分辨率，最大支持800W像素30fps，且支持视频帧故障模拟、I2C故障模拟。该板卡可将HDMI的信号转换为MIPI/DVP信号，值得一提的是，该板卡还能根据控制器要求，将MIPI信号组装封包，添加需要的附加信息。面对需要多路板卡的情况，能多卡同步将数据发出。

图片来源：昆易电子

总而言之，昆易智驾回注设备结合回灌软件和场景仿真软件，通过视频注入、总线注入、车载以太网注入等方式，能够高效完成控制器的开环测试和回归测试。

从容应对研发测试挑战 昆易全栈能力助力产业发展

昆易电子科技（上海）有限公司成立于2011年，从事嵌入式软硬件开发测试、总线开发测试设备研发、生产和销售，服务于汽车、轨道交通、电力等市场，助力全球企业研发。自成立以来，昆易电子致力于自主研发核心技术，构建研发工具链和产品开发的生态系统搭建。

近年来昆易电子着重于自动驾驶领域，在自驾数据采集、图像处理算法、数据注入、虚拟仿真测试等方面开发了一系列高性能工具与定制化解决方案，以应对汽车电气智能化带来的变化与挑战，已成为多家国内自驾一线企业的工具供应商。目前，其数据回注系统已服务于蔚来、路特斯、百度等造车企业的路采回注，以及德赛西威等Tier1的仿真闭环注入。

以昆易为德赛西威提供的AD HIL方案为例，该方案的首要特点就是仿真闭环注入。且能实现前视摄像头视频+前向毫米波雷达注入，场景设计搭建，并提供实时系统车辆动力学模型原型。

在同客户的项目合作中，昆易还通过路采回灌集群测试系统、仿真开环注入测试、整车VIL转毂实验室闭环测试等项目展现了一系列相应的技术能力。其中，在仿真开环注入测试项目中，昆易提供的注入板卡单元通过场景仿真、开环注入和I2C故障模拟，有效助力客户完成了域控制器HIL仿真的开环验证，这也体现着昆易电子的理念——“让研发更简单”。

下一步，昆易电子将继续于自动驾驶领域发力。具体而言，在智驾数据回注产品方面，昆易将继续打造更多注入产品，并使之与不同传感器实现适配，进而实现HIL对不同控制器或不同应验系统的适配。并在数据采集等产品方面同步发力，最终打通测试链的各个环节。

图片来源：昆易电子

近年来，“国产替代”呼声渐起，以芯片为首的零部件率先成为了供应链本土化的话题焦点。

但实际上，在如今的国产替代潮下产业链中的每一环节都不容忽视。工具链作为产业链的核心环节，更是对于打造具有韧性和竞争力的自动驾驶产业链至关重要。正如昆易电子所坚信的那样，自主可控的汽车电子研发工具链是汽车产业发展的刚需，也一定会成为主流。

可以预见的是，在未来的智能电动车时代，以昆易电子为代表的中国本土测试工具链厂商必将占有一席之地。