【原】车辆在环系统VIL(Vehicle in the Loop)在智能驾驶(ADAS/AD)开发与验证中的作用

大多数车辆控制器是使用V模型进行开发和验证的。在汽车行业有几种传统方法被称为“X在环（X-in-the-Loop，XIL）”。然而，对于先进驾驶辅助系统（ADAS）和自动驾驶(AD)等智能驾驶系统的控制器的验证更为复杂，需要更多的环境资源，因为该控制器与车辆的外部环境进行交互。在软件开发的早期阶段，测试人员通常会首先使用软件在环（SIL），它仿真整个车辆及其整个环境。这些基于软件仿真可以比实时测试更快地进行，对于快速验证多种场景非常有效。测试的下一个阶段是硬件在环（HIL），这是一个更复杂的过程，使用实验室环境中的物理测试台，将来自实际毫米波雷达和摄像头等的信号发送到电子控制单元（ECU），也可使用传感器仿真相关技术来模拟实际传感器。

车辆在环测试（VIL）是一种近几年开发的方法，用于通过仿真与真实车辆相结合验证智能驾驶车辆，通过使用虚拟环境在真实测试中确保关键测试场景的安全性。这种新的测试方法使用传统计算机模拟和真实车辆测试的两种特性。通常在整车测试台架上使用真实车辆进行，但车辆的ECU响应的输入是模拟的，包含对周围环境的仿真、传感器的仿真及车辆动力学的仿真等。换句话说，不小心走到车辆前面的行人实际上并不存在，其是通过周围虚拟仿真来给ECU注入前方行人与被控车辆的相关信息，但是正在测试的ECU并不知道这一点。ECU仍然会发送一个制动相关请求给整车的制动执行系统，测试人员可以测量整个车辆作为系统工作的有效性。

车辆在环（VIL）测试是一种填补软件或硬件与车辆路试之间差距的方法。VIL可以提供一个安全的环境，进行需要目标车辆的危险和风险操作，而无需担心碰撞。同时具备使用可重复的情景进行边缘案例调优，可以对场景问题进行大量的重复性测试，这是实车测试无法实现的。利用车载自动化测试用例加载和实时数据后处理，将车辆测试时间显著减少高达70%。

VIL测试优势：

VIL使得能够测试复杂的软件系统，而无需实际构建测试环境，这可以是一个重要的成本节约措施。例如，没有VIL，测试环境可能需要使用模拟行人的假人。

VIL使得能够在车辆环境中重复测试多个场景。

VIL允许测试车辆的关键和危险驾驶情况。

VIL环境减少了进行车辆测试集成以及在软件开发迭代期间验证功能更改和功能增强时使用测试赛道和特殊测试环境所需的时间。

VIL环境通过台架系统的故障注入，可以高效验证功能安全和预期功能安全。

车辆在环（VIL）系统通常由多个模块组成，每个模块都有特定的功能。以下是典型的VIL系统组成以及各个模块的作用：

虚拟环境模块：

作用： 提供VIL测试的元素配置，模拟周围的车辆、行人、道路标志和道路标线等。这个模块是测试各种ADAS功能和驾驶场景的基础。

同步模块：

作用： 使模拟环境与真实环境同步。确保模拟场景中的事件和真实世界中的车辆响应保持一致。

传感器仿真模块：

作用： 将虚拟环境中的信息传递给实际的ADAS控制器。这模拟了传感器的输入，如雷达、摄像头等，以评估控制系统的响应。

驾驶员可视化模块：

作用： 为驾驶员提供可视的虚拟驾驶环境。这可以包括在头戴式显示器（HMD）中显示虚拟场景，使驾驶员感觉自己处于实际驾驶中。

实时系统：

作用： VIL系统通常需要一个实时系统。它负责处理虚拟环境的实时仿真和与实际车辆的交互。

总的来说，VIL系统的组成模块协同工作，以提供一个安全、可重复的测试环境，用于评估智能驾驶系统的功能逻辑和驾驶场景的复杂性。这样的系统使得测试人员能够在受控的环境中进行广泛的测试，而无需在实际道路上进行大量测试，从而提高了测试的效率和安全性。