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打造“一站式”通信记录和仿真工具链,知迪助SDV跑出加速度

盖世汽车 Vivi 2024-04-03 07:07:35

知迪首席技术官刘鎏博士接受盖世汽车专访

得益于“新四化”变革的迅猛演进,汽车产业正以前所未有的速度从传统机械定义迈向“软件定义汽车(SDV)”时代。

放眼市场,如今智能电动汽车不仅越来越多的功能开始由软件定义,甚至在整车开发验证、生产制造以及销售售后等环节,软件的重要性也日益凸显。数据显示,目前单车上软件及相关电子元件的价值占比已经高达55%。

然而,软件重塑整车价值链的同时,新的挑战也随之而来。一个现实的问题是,伴随着车内软件代码量与复杂度的指数级增长,如何高效、可靠地开展汽车电子功能集成与验证,成了不容回避的话题。

目前来看,基于整车总线通信网络的仿真测试,正发挥越来越重要的作用。

“因为总线数据整合其实代表了车辆状态,只要找到合适的组合量,就可以覆盖车辆实际运行状态。这也就意味着,通过模拟总线通信信号,就可以测试控制器的各种功能。”日前,知迪科技首席技术官刘鎏博士接受盖世汽车采访时表示。

作为车辆总线仿真领域的主要参与者之一,知迪多年来一直致力于整车研发工具链及智能化测试平台技术创新与应用。基于在总线领域多年的深耕,知迪构建了涵盖数据记录、总线信号分析及仿真、接口设备等在内的全栈工具链产品,并与众多国内外头部车企达成了深度合作,已然成为汽车智能化变革的重要推动力量之一。

打造“一站式”通信记录和仿真工具链,知迪助SDV跑出加速度

知迪科技

首席技术官  刘鎏博士

智能汽车变革,催生总线仿真新需求

在汽车领域,总线通信测试其实并非新概念。

自车内引入电子控制器ECU开始,汽车就从纯粹的机械系统变为了集计算、通信与控制于一体的3C架构。其中通信,作为维持整个系统运行的核心要素,其可靠性和准确性对系统的正常运转起着决定性作用。

也因此,早期通信测试主要用来确保汽车电子系统中实时通信链路的高可靠性和准确性。

而知迪所聚焦的通信测试,更多是基于通信内容进行相关的仿真验证。相较于传统实车测试,这种方案由于是通过在仿真环境中模拟总线网络通信,进而对控制器性能等进行测试与评估,可大幅提升开发效率,缩短新功能的开发验证和落地周期,同时显著降低研发成本。比如自动驾驶仿真测试,就是这一方法论的典型代表。

“对于普通控制器或者车身域控制器,同样可以使用基于信号的测试开展功能级验证,尤其整车开发作为一项同步工程,往往需要各个组件同步开发,在这期间不可能每个部件都用实车测试,这时候就可以通过仿真进行相应的测试。”刘鎏博士指出。

打造“一站式”通信记录和仿真工具链,知迪助SDV跑出加速度
 

图片来源:知迪

不过,软件定义汽车趋势下,通信测试虽然应用前景可观,面临的挑战亦不容忽略。

“软件定义汽车与传统功能车的一个核心区别是,具备OTA功能,可以持续进行整车功能升级。传统汽车没有OTA,整车功能出厂时就确定了,因此整车通信矩阵相对固化,测试比较简单,基本都是以周期信号进行沟通。”刘鎏博士表示。

而在软件定义汽车趋势下,不仅整车功能可以通过OTA持续拓展,为实现对各功能模块的高效整合和灵活调度,整车E/E架构相较于传统汽车集成化程度也更高。由于这种架构上的融合,导致当前整车通信网络正呈现显著的异构、带宽跨度大、实时与非实时并存、上层协议众多等多重特点

以带宽为例,目前车身控制层面如氛围灯、座椅等功能模块,虽然仍在沿用传统LIN或者CAN总线,对应传输速率大约在几十到几百kbps之间。但像ADAS、智能座舱等,由于需要实时处理和传输各类传感器采集的数据,对总线的吞吐能力要求已经达到了Gbps级别。

“现在1Gbps的车载以太网已经在很多车型上量产了,接下来2.5Gbps或者10Gbps也有望逐步上车,对此我们已经在推进前期调研和产品试制。”刘鎏博士透露。

除了域集中化,汽车软件架构的SOA化,使得除了传统周期性触发信号,还涌现了诸如事件驱动、服务发现以及服务订阅等新型通讯模式,这些特性也显著增加了通信测试的复杂性和不确定性。

另外,当前功能域架构对通信的实时性要求并不高,但随着域融合架构的演进,已经对通信提出了相应的实时性要求。不仅如此,伴随着OTA不断成为智能电动汽车标配,驱动整车开放接口越来越多,在网络安全层面对整车通信也提出了更高的要求。“特别在信号加密上,仿真设备如何加入密钥体系,对我们来说也是一大考验。”刘鎏博士进一步补充道。

事实上,除了整车E/E架构变革,当前智能电动汽车赛道内卷持续加剧,新车迭代速度越来越快,加之不断高企的降本增效压力,均在倒逼产业链上下游探索更加高效、低成本的研发模式。

正因为如此,接下来伴随着软件定义汽车的快速发展,刘鎏博士认为业界对基于通信和通信内容的仿真测试需求会进一步加大。

全栈自研,多维助力创新加速

据相关分析数据显示,目前软件相关的集成和验证成本占整车研发的比例已经超过了40%,未来这一比例还有望继续上升。

如果这些验证都可以借助总线仿真来实现,这无疑是一个巨大的蓝海市场,但要吃下这块“蛋糕”并不容易。

“一致的技术路线,多变的需求,这是我们目前面临的最大挑战。”刘鎏博士指出。

为此,秉承模块化、灵活配置、可拓展理念,知迪构建了一套完整的硬件测试工具链及系统解决方案,涵盖从数据采集和记录,到总线信号分析与仿真,再到台架测试的全流程需求,可以支持包括车载网络通信、智能座舱、智能驾驶、网关等在内的多种应用测试。

具体来看,数据记录方面知迪的主要产品是Datalogger系列。该产品的核心亮点是支持多通道总线接口,如千兆以太网、FlexRay、CAN/CAN FD、LIN、串行通信等,以及多种不同的系统选型,包括普通单片机、ARM SoC、FPGA SoC、X86工控机+接口卡等,并具备高精度时间戳,能够完整地记录整个测试过程,包括数据动态变化,为后续的验证评估提供充足数据支持。

打造“一站式”通信记录和仿真工具链,知迪助SDV跑出加速度
 

图片来源:知迪

其中最新一代产品是ZD-Datalogger3,这款产品专门面向新一代域控架构研发,最多可支持24路CAN/CAN FD、16路百兆以太网、8路千兆以太网和2路10GBase-T1的总线记录,以及最高3Gbps的连续记录带宽,并采用了可插拔双SSD设计,而通过有线或无线上网设备连接知迪Cloud,该产品还可以实现远程访问、异地数据共享等,助力提高协同研发效率。

“不仅如此,基于FPGA 技术,ZD-Datalogger3还支持灵活的OTA功能扩展,比如IP摄像头音视频采集、总线消息过滤、Trigger模块、动态端口转发等。”刘鎏博士表示。为配合ZD-Datalogger3硬件产品使用,知迪研发了一款总线数据采集平台软件TraceClient3,用于数据监控、预览、下载、转换、配置等。

数据仿真方面,知迪也有多种不同的解决方案。比如针对低数据量、低通道数量的仿真需求,知迪有专门的嵌入式仿真设备,用于环境总线仿真,或者台架测试。

而针对高数据量、多通道的仿真需求,知迪则有“上位机+接口设备”和“高性能工控机+接口卡”两种不同的解决方案,配合自主研发的通用总线接口产品ZD-Box2i和汽车总线工具平台软件VBT,可以充分满足整车厂及Tier1的总线数据分析、ECU开发、智驾场景仿真、数据回灌等研发需求。

打造“一站式”通信记录和仿真工具链,知迪助SDV跑出加速度
 

图片来源:知迪

作为知迪基于域控架构设计的总线接口产品,ZD-Box2i支持现行全部标准车载总线接口,包括CAN/CAN FD、LIN以及车载以太网标准总线系统,可以覆盖从研发到测试的各类需求,例如域控之间的车载以太网通讯,域控与子控制器基于CAN/CAN FD、LIN的仿真和监控需求等。

VBT则是一款桌面端总线工具软件,具备节点仿真、总线记录、信号分析、诊断、标定、脚本编写等功能,可广泛适用于单个ECU仿真测试、整车路测、实时数据监控、车辆诊断、控制器标定等。

打造“一站式”通信记录和仿真工具链,知迪助SDV跑出加速度
 

图片来源:知迪

另外,知迪还可以提供多种不同的测试附件,包括车载以太网转换器、UART电平转换设备、USB转换器、通信链路安全组件等,确保通信和测试链路的正常连接。

“上面所有这些产品都是我们自主研发的,如此一来可以更好地支持客户快速适配,降低不必要的硬件投入。但另一方面,我们的产品也具有模块化特点,能够灵活支持客户的多元化配置需求。”刘鎏博士表示。

比如知迪的ZD-Datalogger系列,得益于模块化特点,只需很小的改动就可以支持客户不同的带宽需求,甚至国内外不同市场的研发需求,为知迪开展全球化布局提供了重要支撑。

技术驱动,有变化才有机会

在总线仿真领域,知迪凭借全栈自研的核心工具链,已成为国内少有能够全面替代海外研发工具链的企业。

接下来,如何进一步强化竞争优势,是知迪亟待思考的问题。尤其当前智能电动汽车发展方兴未艾,无论是软件定义汽车变革,还是智能座舱、智能驾驶等新技术的持续演进,都在不断对总线仿真提出新需求。

盖世汽车研究院统计数据显示,2023年国内L2级自动驾驶功能渗透率已经超过了40%,相较于2022年提升近10个百分点。目前,智能驾驶正从L2快速朝着L3迈进,并在应用场景上向更复杂的城市场景拓展。

“这对仿真测试和数据记录也提出了相应的要求,特别是认证流程的复杂度会大幅提升。”刘鎏博士表示。

打造“一站式”通信记录和仿真工具链,知迪助SDV跑出加速度
 

图片来源:知迪

为此,目前知迪正在积极开展相关布局,并面向智能驾驶域控制器研发和测试构建了端到端测试解决方案,涵盖数据采集、数据回灌、ADAS/AD HIL闭环仿真等,多维度助力智能驾驶加速量产落地。

“但仿真软件不在我们的产品线里面,知迪更多关注的是仿真场景输出后怎么给到控制器,针对这部分提供基础硬件以及软件解决方案。”谈及智驾领域具体的规划,刘鎏博士表示。

除了以客户需求为导向,持续完善产品与技术布局,基于中德两地完善的科研与运营布局,知迪同时也在进一步扩大客户规模,尤其是助力自主车企加速出海。

事实上,知迪很早就具备全球化视野,并在海外开展了相关布局。回溯知迪发展,最初就启程于德国Ingolstadt,至2015年正式进入中国市场。

此后几年,知迪在德国进一步设立了巴伐利亚研发中心、斯图加特以及柏林办公室,持续深化中德两地的协调发展。也正因如此,目前知迪很大一部分客户均为BBA等跨国车企,包括他们在国内的合资公司、研发中心等。

在此基础上,近年来伴随国内智能电动汽车快速发展,知迪正在积极拓展本土客户,包括服务本土车企出海,并已经和多家头部新势力车企达成了合作。

“相较于外资车企,国内企业不仅研发迭代速度更快,需求也更为多变,但由于我们的工具链也是软件定义的,可以通过软件升级快速满足国内车企的差异化需求。”谈及国内外客户的不同需求,刘鎏博士指出。

以OTA为例,据相关统计数据显示,目前国内整车前装标配率已经突破80%,其中头部车企全年OTA升级次数多甚至超过了50次,即平均每月约有4次升级,这必然对研发迭代速度提出了更高的要求,包括更快的测试验证速度。

另外,国内车企对电动汽车发展的投入也远远大于国际品牌。针对这些差异化需求,据刘鎏博士透露,知迪正在打造多款适合国内整车厂技术与降本增效要求的标准产品与解决方案,将在今年陆续发布。

“整体来看,我们现阶段的战略核心是打造一个‘以技术为驱动’的产品型公司。虽然目前汽车市场竞争越来越激烈,但从另一方面,有变化的市场才有机会,所以我们其实是欢迎这种变化和需求的。”谈及接下来的战略重点,刘鎏博士表示。

刘鎏博士认为,无论市场需求如何变化、车辆技术如何发展,汽车对安全的要求始终不会改变,行业对质量的要求不会变,知迪“让研发更可靠 更高效”的使命愿景也始终不变。

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本文地址:https://auto.gasgoo.com/news/202404/3I70386745C601.shtml

 
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