作者 |ktw624

小編 | 不吃豬頭肉

引言

隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)的飛速發(fā)展，駕乘體驗(yàn)和出行效率得到了大幅提升，人們對其安全性的關(guān)注也越來越高。為確保行車安全，ISO 26262等功能安全標(biāo)準(zhǔn)對汽車電子電氣系統(tǒng)提出了嚴(yán)格的要求，其中故障注入測試是驗(yàn)證系統(tǒng)安全機(jī)制有效性的重要手段。基于故障注入的功能安全測試旨在驗(yàn)證智能網(wǎng)聯(lián)汽車的硬件及軟件系統(tǒng)在各種故障情況下的穩(wěn)定性和可靠性（在系統(tǒng)故障時是否能夠進(jìn)入安全狀態(tài)或執(zhí)行預(yù)定的安全操作），其關(guān)鍵要點(diǎn)包括故障模擬、故障響應(yīng)評估和安全功能驗(yàn)證。臺架或仿真環(huán)境下的功能安全測試，由于模型精度和置信度、系統(tǒng)完整性等問題，難以完全反映真實(shí)行駛狀態(tài)下系統(tǒng)的表現(xiàn)。本文將重點(diǎn)介紹如何在真實(shí)行駛工況下自動化模擬各類故障場景，全面驗(yàn)證系統(tǒng)的故障檢測、安全響應(yīng)等機(jī)制，更加真實(shí)地評估系統(tǒng)的功能安全性能。

功能安全實(shí)車測試設(shè)備

功能安全實(shí)車測試設(shè)備架構(gòu)如上圖所示，北匯信息推出的功能安全實(shí)車測試設(shè)備主要由五大部分組成：

自動化控制系統(tǒng)：選用CANoe進(jìn)行硬件配置、虛擬網(wǎng)關(guān)路由、測試頁面開發(fā)等；選用vTESTstudio進(jìn)行測試腳本編輯和管理。

故障注入硬件設(shè)備：選用Vector VN及VT系列板卡，配備視頻故障注入板卡、電氣故障注入板卡等定制化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)各類通信數(shù)據(jù)的收發(fā)。

測量設(shè)備：選用組合慣導(dǎo)真值設(shè)備、傳感器設(shè)備，進(jìn)行車輛運(yùn)動狀態(tài)的實(shí)時檢測。

定制化連接器：用于硬件通道資源的映射管理，便于控制器/對手件的快速切換。

供電設(shè)備：選用220V便攜式電源及程控電源，用于硬件設(shè)備及控制器供電。

其核心原理為：將故障注入硬件設(shè)備串接在控制器與對手件之間，進(jìn)行不同類型數(shù)據(jù)（如CAN/Ethernet總線、I/O、視頻、超聲波等）的收發(fā)，通過CANoe對通信數(shù)據(jù)的處理及硬件設(shè)備的配置，實(shí)現(xiàn)通信數(shù)據(jù)、通信鏈路、物理鏈路連接及供電四大類型故障場景的構(gòu)造；再結(jié)合總線信號實(shí)時監(jiān)控及測量設(shè)備實(shí)時檢測車輛狀態(tài)，驗(yàn)證系統(tǒng)的故障檢測、安全響應(yīng)機(jī)制，完成系統(tǒng)功能安全性能評估。

功能安全故障場景實(shí)現(xiàn)
如上所述，功能安全測試的故障場景從產(chǎn)生機(jī)制的角度主要包含四大類，這些不同類型的故障注入能夠全面驗(yàn)證系統(tǒng)的故障檢測、診斷和安全響應(yīng)機(jī)制，確保系統(tǒng)在各類故障場景下都能保持安全狀態(tài)：

通信數(shù)據(jù)故障：傳感器、執(zhí)行器及控制器信號值異常；如攝像頭圖像質(zhì)量故障（顏色異常、花屏、遮擋、欠爆過曝等）、輪速信號異常（偏移、卡滯、擾動等）、制動踏板位移傳感器故障、制動液位傳感器故障、非預(yù)期轉(zhuǎn)向、非預(yù)期加速等。

通信鏈路故障：通信中斷、丟失、延時等；如CAN總線Bus-off、丟幀、延時，TCP/UDP斷連、報(bào)文周期不穩(wěn)定，GMSL鏈路故障（如攝像頭斷流、黑幀、丟幀、卡滯、延時、多相機(jī)不同步等）。

物理鏈路連接故障：線束開路、短路（對電、對地、引腳之間）等連接故障。

供電故障：電源波動、過壓欠壓等異常。

簡易高效的設(shè)備使用性

除了功能安全故障場景的覆蓋度、測試的全面性，友好的測試頁面、測試模式一鍵切換、測試項(xiàng)目快速切換、全自動化測試、數(shù)據(jù)記錄分析等功能可大幅提升設(shè)備的使用效率。

1.友好的測試頁面
使用CANoe的Panel Designer功能設(shè)計(jì)清晰直觀、交互便利的標(biāo)準(zhǔn)化測試頁面。

測試頁面示意圖

2.測試模式一鍵切換
在實(shí)車測試過程中，通過三通板卡可實(shí)現(xiàn)故障模式、非故障模式的一鍵切換，且當(dāng)測試設(shè)備意外停止運(yùn)行或斷電后，自動切換至非故障模式，確保車輛可正常運(yùn)行。

3.測試項(xiàng)目快速切換

測試項(xiàng)目切換包括硬件設(shè)備切換和測試工程適配。
硬件設(shè)備切換：通過定制化連接器，一端與故障注入硬件資源一一映射，另一端為標(biāo)準(zhǔn)接插件（如DB9、橡膠頭、車載以太網(wǎng)接插件），只需插拔控制器/對手件端接插件即可實(shí)現(xiàn)硬件的快速切換。

測試工程適配：測試工程切換主要工作量是通信數(shù)據(jù)庫文件的更新，可通過代碼生成工具將標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫文件轉(zhuǎn)化為.can文件加載到CANoe中簡單配置后編譯運(yùn)行，無需大量手敲代碼，大幅減少工程開發(fā)量，縮短項(xiàng)目切換周期。

4.全自動化測試

集成可程控的硬件設(shè)備、測試軟件CANoe、自動化測試軟件vTESTstudio，可實(shí)現(xiàn)功能安全實(shí)車全自動化測試，用戶只需運(yùn)行測試腳本即可，提高測試效率，降低測試風(fēng)險(xiǎn)。

5.數(shù)據(jù)記錄分析

CANoe不僅可以記錄分析CAN/Ethernet總線報(bào)文數(shù)據(jù)，也支持外接USB攝像頭記錄視頻數(shù)據(jù)，便于對測試過程中車輛儀表/大屏的監(jiān)控。

靈活的產(chǎn)品形態(tài)

功能安全實(shí)車測試設(shè)備可標(biāo)準(zhǔn)化、可定制化。標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備硬件資源類型、通道數(shù)量固定，構(gòu)造的故障有限，可覆蓋法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)功能安全測試的最低要求；定制化設(shè)備硬件資源類型、通道數(shù)量可根據(jù)實(shí)際需求配置，可全面覆蓋各類故障模擬，提高功能安全測試的覆蓋度。

左-標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備，右-定制化設(shè)備

結(jié)語功能安全測試是保障汽車智能化系統(tǒng)可靠運(yùn)行的重要手段，通過科學(xué)的測試方法和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)尿?yàn)證流程，能夠有效發(fā)現(xiàn)潛在安全隱患，為智能化功能的安全落地提供有力保障，為用戶帶來可靠的智能化體驗(yàn)。北匯信息是一家專注于汽車電子測試的高新技術(shù)企業(yè)，借助合作伙伴Vector的軟硬件工具，為客戶提供覆蓋智駕/座艙/動力/底盤/車控及MiL/SiL/HiL/ViL/實(shí)車的全域全鏈測試解決方案及相關(guān)測試服務(wù)，助力汽車電子產(chǎn)品的研發(fā)測試和快速迭代。

注：文中部分圖片來源于Vector。