作者 |ktw624

小編 | 不吃豬頭肉

引言

隨著智能網聯汽車技術的飛速發展，駕乘體驗和出行效率得到了大幅提升，人們對其安全性的關注也越來越高。為確保行車安全，ISO 26262等功能安全標準對汽車電子電氣系統提出了嚴格的要求，其中故障注入測試是驗證系統安全機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證智能網聯汽車的硬件及軟件系統在各種故障情況下的穩定性和可靠性（在系統故障時是否能夠進入安全狀態或執行預定的安全操作），其關鍵要點包括故障模擬、故障響應評估和安全功能驗證。臺架或仿真環境下的功能安全測試，由于模型精度和置信度、系統完整性等問題，難以完全反映真實行駛狀態下系統的表現。本文將重點介紹如何在真實行駛工況下自動化模擬各類故障場景，全面驗證系統的故障檢測、安全響應等機制，更加真實地評估系統的功能安全性能。

功能安全實車測試設備

功能安全實車測試設備架構如上圖所示，北匯信息推出的功能安全實車測試設備主要由五大部分組成：

自動化控制系統：選用CANoe進行硬件配置、虛擬網關路由、測試頁面開發等；選用vTESTstudio進行測試腳本編輯和管理。

故障注入硬件設備：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備，實現各類通信數據的收發。

測量設備：選用組合慣導真值設備、傳感器設備，進行車輛運動狀態的實時檢測。

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。

供電設備：選用220V便攜式電源及程控電源，用于硬件設備及控制器供電。

其核心原理為：將故障注入硬件設備串接在控制器與對手件之間，進行不同類型數據（如CAN/Ethernet總線、I/O、視頻、超聲波等）的收發，通過CANoe對通信數據的處理及硬件設備的配置，實現通信數據、通信鏈路、物理鏈路連接及供電四大類型故障場景的構造；再結合總線信號實時監控及測量設備實時檢測車輛狀態，驗證系統的故障檢測、安全響應機制，完成系統功能安全性能評估。

功能安全故障場景實現
如上所述，功能安全測試的故障場景從產生機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證系統的故障檢測、診斷和安全響應機制，確保系統在各類故障場景下都能保持安全狀態：

通信數據故障：傳感器、執行器及控制器信號值異常；如攝像頭圖像質量故障（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、非預期轉向、非預期加速等。

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、報文周期不穩定，GMSL鏈路故障（如攝像頭斷流、黑幀、丟幀、卡滯、延時、多相機不同步等）。

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、測試項目快速切換、全自動化測試、數據記錄分析等功能可大幅提升設備的使用效率。

1.友好的測試頁面
使用CANoe的Panel Designer功能設計清晰直觀、交互便利的標準化測試頁面。

測試頁面示意圖

2.測試模式一鍵切換
在實車測試過程中，通過三通板卡可實現故障模式、非故障模式的一鍵切換，且當測試設備意外停止運行或斷電后，自動切換至非故障模式，確保車輛可正常運行。

3.測試項目快速切換

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

測試工程適配：測試工程切換主要工作量是通信數據庫文件的更新，可通過代碼生成工具將標準數據庫文件轉化為.can文件加載到CANoe中簡單配置后編譯運行，無需大量手敲代碼，大幅減少工程開發量，縮短項目切換周期。

4.全自動化測試

集成可程控的硬件設備、測試軟件CANoe、自動化測試軟件vTESTstudio，可實現功能安全實車全自動化測試，用戶只需運行測試腳本即可，提高測試效率，降低測試風險。

5.數據記錄分析

CANoe不僅可以記錄分析CAN/Ethernet總線報文數據，也支持外接USB攝像頭記錄視頻數據，便于對測試過程中車輛儀表/大屏的監控。

靈活的產品形態

功能安全實車測試設備可標準化、可定制化。標準化設備硬件資源類型、通道數量固定，構造的故障有限，可覆蓋法規標準功能安全測試的最低要求；定制化設備硬件資源類型、通道數量可根據實際需求配置，可全面覆蓋各類故障模擬，提高功能安全測試的覆蓋度。

左-標準化設備，右-定制化設備

結語功能安全測試是保障汽車智能化系統可靠運行的重要手段，通過科學的測試方法和嚴謹的驗證流程，能夠有效發現潛在安全隱患，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。北匯信息是一家專注于汽車電子測試的高新技術企業，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/實車的全域全鏈測試解決方案及相關測試服務，助力汽車電子產品的研發測試和快速迭代。

注：文中部分圖片來源于Vector。