跟着无线技能更多地嵌入比如车载雷达和机器对机器通讯等“要害使命”运用中，新的测验办法也相应呈现，以保证体系的可靠性。其间一种RF驱动体系测验办法就是“硬件在环(HIL) 测验”，该测验办法归于“实时”测验类。今日，小编就将带你透过美国国家仪器大咖工程师David A. Hall的视角了解HIL测验及其在自动驾驭测验中的开展趋势。
HIL测验所选用的原理，即以为测验工程师可以创立出测验体系，以仿真实践国际中典型存在实体体系，这并非是新的理念。但是，RF技能在比如车载雷达等要害使命运用中的日益遍及，使得HIL测验成为无线运用越来越常用的测验办法。
HIL测验体系的架构
HIL测验的理念开始是作为测验航空航天和轿车工业杂乱操控体系的机制而被提出来的。在典型的运用中，工程师可以经过运用HIL测验体系模仿电气信号和发动机的行为来测验发动机的电子操控单元(ECU)。在本运用中，该测验体系结合了输入和输出(常被称为“I/O”)用模仿和数字模仿接口，以及确认性处理元件，以有用仿真体系(如图1所示)。
图1、典型HIL 测验体系方块图
近年来，RF技能用作要害传感和通讯技能的趋势使得许多RF体系工程师开始运用类似的测验办法。在典型的RF HIL测验体系中，相对低速的模数转换器(ADC) 和数模转换器(DAC) 被替换成了向量信号产生器和分析器。事实上，这些运用中所运用的HIL测验体系在架构上常常跟软件无线电(SDR) 类似。不过，许多嵌入式处理元件仍坚持相同。RF HIL体系的常见运用包含信道仿真、信道丈量、实时GNSS模仿、雷达方针生成和认知测验。
最令人振奋的实时测验运用是车载雷达测验——既包含其作为独自产品，又包含其作为更杂乱高档驾驭辅佐体系(ADAS) 组成的状况。现代ADAS技能结合了雷达(传统上是在24GHz 波段，现在日益朝77和79GHz波段开展)、摄像机、超声波和LIDAR 技能来感测周围环境。ADAS规划的杂乱度覆盖了从较为简略的盲点侦测报警指示器到全自动驾驭体系。尽管今日的许多要害轿车传感技能时代都相对较久远了(事实上，首款车载雷达原型可追溯至1950时代末)，但传感器尺度和本钱的改善以及信号处理技能的前进现已让自动驾驭体系变得更为可行。
HIL测验用于车载雷达运用
雷达传感器测验需求工程师验证设备的电磁特性和功用特性。例如，典型的RF 丈量或许包含输出功率和脉冲线性(经过解调FMCW输出进行丈量)。相同重要的还有包含测距精度、间隔分辨率以及在受搅扰状况下检测物体的才能等功用特性。
为了测验物理和功用特性，雷达测验中越来越多地运用既可以装备为丈量仪器，又可以装备为雷达方针生成器的测验设备。在本例中，测验体系运用其实时信号处理元件从根本上让雷达传感器信任其看到的一个物体或方针，而实践上只不过是一台测验设备。这个进程，被称为“方针仿真”或“方针生成”，是运用信号处理来重建物体反弹雷达影响的电磁呼应。
图2所示为雷达方针生成的两种办法。榜首种办法被称为“被动式方针生成”法，即运用一根推迟线模仿雷达影响的来回传达时刻。第二种办法被称为“自动式方针模仿”法，即运用HIL 测验体系以数字办法重建雷达体系的环境。在典型的自动式方针模仿器中，由宽带向量信号分析器接纳来自雷达传感器的影响。仪器上载有的嵌入式处理器向模仿间隔和都卜勒位移施加推迟效果，以模仿速度。终究，由向量信号产生器将这一数字创立的雷达环境生成信号，反响回雷达传感器。
图2、被动式雷达方针生成器与自动式雷达方针生成器
关于给定的运用，依据所模仿的方针类型，可以挑选被动式雷达方针模仿或自动式雷达方针模仿办法。例如，被动式模仿器在模仿短间隔方针方面功用更好，而自动式模仿器则可以模仿更为杂乱的驾驭场景，如变道或物体穿过马路。
奥迪运用HIL测验助力驾驭测验
NI现已联手多家抢先的轿车制造商致力于改善下一代雷达测验技能。例如，在德国奥迪公司着手开发全自动驾驭轿车的开拓性研讨工作中，NI最近便与其进行了协作。
奥迪团队认识到，安全和可靠性是新一代自动驾驭轿车的要点。因而，奥迪选用HIL测验在实验室环境下模仿ADAS体系环境。经过在实验室模仿典型的驾驭测验，奥迪完成了在规划进程中提前改善嵌入式软件可靠性，乃至可以发现本来要比及实践驾驭测验才会露出的毛病。
图3所示的奥迪方针仿真体系结合了NI的第二代向量信号收发器(VST) ，配有专为79GHz雷达频带规划的上转换器和下转换器。在本场景中，VST起到了软件无线电的功用，且运用LabVIEW可编程FPGA可以为仿真雷达方针履行实时信号处理例行程序。奥迪股份公司雷达组件负责人Neils Koch博士表明“PXI VST完成了宽带和低时延软件的结合，使得咱们可以在雷达模块中发现本来无法检测到要害毛病”。
图3、奥迪自动式方针仿真体系方块图
ADAS趋势
展望未来，结合多重传感技能，运用每个技能的比较优势是ADAS规划的大势所趋。例如，在丈量物体间隔(乃至是在夜间或多雾条件下)方面，雷达一般都是最精确的技能。但是，根据摄像头的图像识别在确认物体的精确方位方面则更为精准。经过将多种传感器的输入整合入“传感器交融”架构，可以提高ADAS 感测周围环境的才能(如图4所示)。
图4、自动驾驭轿车集成多重传感技能
传感器交融，加上对将比如神经网络算法用于方针检测的依赖性的提高，将长时间继续提高嵌入式软件测验的重要性。未来，工程师将更多地将雷达测验与高度同步且极端灵敏的HIL测验体系内的其它嵌入式传感器技能相结合。
RF HIL测验的其它运用
尽管雷达方针仿真是一项短期来看很或许影响顾客的HIL运用，但这却仅仅RF HIL测验新式运用的一个方面。例如，在国防工业，工程师选用类似的测验战略模仿先进电子环境。此外，在无线工业，工程师也将类似的HIL技能用于越来越杂乱的实时信道丈量。
现在的RF HIL测验体系与工程师在5G通讯体系原型化方面所运用的高档软件无线电技能在架构上惊人地类似。与雷达方针仿真类似，实时对影响信号进行解译和反响有必要具有宽带RF前端和密集型信号处理元件。因而，比如诺基亚、英特尔和三星等公司完成5G体系原型化的许多相同技能创新与更广泛的RF HIL测验运用其实是相同的技能。
定论
比如自动驾驭轿车等日益杂乱的体系正快速改写测验和丈量设备供货商规划仪器所有必要遵从的规矩。曩昔，仪器仅仅陈述信号模仿特性的机制。现在，仪器还被用来陈述体系的功用特征。往后，软件技能将成为工程师构建越来越杂乱的丈量体系，以陈述从最简略的RF组件到全自动驾驭轿车特性的要害技能。关于测验设备供货商而言，软件仍是要害的出资范畴，且经过软件区别产品的才能将终究界说行业界谁输谁赢。
