验证汽车系统是一项艰巨的任务

未来的汽车依赖于大量技术的融合。电气化；传感器；连通性云计算；大数据；AI–它们都与自动驾驶车辆的功能安全和驾驶员辅助功能密切相关。亚博的官网手机登录

在最低级别，单个传感器和集成电路在车辆的各个子系统中相互作用。但这并不止于此，车辆是整个环境的一部分，包括其他车辆、行人、基础设施，甚至云。这使得汽车系统的验证成为一项艰巨的任务。

事实上，有数以百万计的场景需要检查。每种情况都有不同。例如，一种情况可能是汽车在人行横道上接近行人。但这可能是在一天中的不同时间，不同的天气，不同的行人服装。所有这一切都是一个核查项目，实际上，永远无法用物理手段完成。所有这些要求都与尽快将具有成本竞争力的产品推向市场的常见挑战相结合。这个问题非常适合于能够使这个过程易于管理的验证工具。真实场景建模、仿真和机电验证的结合旨在快速高效地让新车上路。

要使自动驾驶车辆正常工作，其系统必须执行三项任务：

• 意义:车辆必须能够感知其环境。此外，必须感应到许多内部条件，以确保正确操作
• 决定：必须对这些传感器输出进行评估以作出决定
• 启动：这些决定必须控制该工具的某些部分或其业务的某些方面。任何全面核查进程都必须包括这三项内容。

这是一个巨大的挑战，因为我们没有时间使用试错法来进行物理原型制作。而且在真实的实体车辆上彻底测试安全性是不可能的。进行广泛验证的唯一方法是对整个系统环境和车辆进行虚拟化。这意味着我们需要工具来:

• 模拟真实世界的环境条件和响应它们的传感器输出
• 在给定传感器输入的情况下，验证执行决策计算的电路
• 将计算出的决策应用到这些决策所控制的机械系统的虚拟版本中

驾驶环境建模

在第一个任务中，一个工具广泛地建模车辆基础设施，如道路（或部分道路）、桥梁和十字路口；树木、建筑物和交通标志等实物；其他车辆和行人；以及天气情况。它还拥有大量建模传感器库，包括摄像头、雷达、激光雷达、超声波传感器、红外传感器、V2X通信和GPS。这些要素共同作用，允许对真实的道路条件进行建模，并为时间、天气、车辆或行人服装的颜色、行人特征以及测试这些场景的多种其他方式提供变量。这些虚拟场景共同产生各种车辆传感器对场景做出反应时产生的信号。然后，这些信号可用于测试负责响应传感器的集成电路。亚博的官网手机登录

集成电路的验证

当涉及到验证电路时，仿真是一种常用的工具，广泛用于检查电路的各个部分。但当涉及到验证整个芯片时，模拟太慢了。许多功能将在软件中实现，这实际上是不可能模拟的——再次强调，因为这样做将花费大量的时间。但是有一种更快的方法来验证硅:硬件模拟器。与使用计算机指令来完成工作的仿真器不同，仿真器实现了在构成仿真器核心的逻辑芯片中验证的电路。在西门子硬件模拟器Veloce中，这些逻辑芯片的设计使他们能够在模拟器的尺寸限制下实现任何数字设计。所以，当你不是在运行最终的硅芯片时——它还没有被制造出来——你仍然在使用硬件而不是软件，这可以将速度提高1000- 10000倍。

任何验证方法的一个关键需求是可见性。你需要能够看到电路内部的深处，这样，如果有什么地方出了问题，你就能准确地找出它发生的位置和原因。你不能在一个真实的物理电路中做到这一点，因为绝大多数信号永远不会离开芯片——所以它们是不可见的。模拟器提供了良好的可视性，因为所有东西都是在软件中建模的，但正如我们所见，它们太慢了。关键的是，硬件模拟器还提供了所需的可见性，使人们能够以模拟所允许的方式窥视电路，但执行速度要快得多。在模拟器中构建的电路就像真实电路的数字孪生体。它允许你更快地开发高质量的电路。

这使得验证更加有效，因为您在构建电路之前就对其进行了测试。这意味着无需等待实际硅进行验证。更重要的是，在投入硅之前，您可以发现任何问题，从而大大减少昂贵且耗时的掩模重新旋转的机会，并在投入生产时提高信心。重要的是，场景和结果可以追溯到需求。这使您能够更快地收敛于完整、正确的设计，因为验证计划和结果仍然与最初推动设计的需求相关联。

验证对计算的响应

集成电路处理传感器输入并做出决策。重要的是要验证这些决定是否会产生预期的效果。但是这些决定会影响模拟器中不可用的机械系统。在系统的其余部分，需要使用不同的工具来获取硬件仿真器输出。西门子公司有一种工具可以提供这种功能，它使用功能模拟单元（FMU）来模拟仿真器输出的效果。这仍然是一个虚拟化环境，可以在其中测试发动机、变速箱、制动器和转向等主要机械部件的活动。因此，例如，如果一个场景显示一个行人意外地跳到汽车前面，那么观察到这一情况的摄像头和其他传感器信号将通过模拟器运行。仿真器决定——比如，进行规避转向操作，或者踩刹车，或者两者兼而有之。然后，指示决策的逻辑信号可以发送到机械部件模拟工具，在该工具中，方向盘将按请求的量转动，或者制动器将按请求的量制动，或者两者兼而有之。

从刺激到反应的验证

这些工具共同提供了端到端的验证，无论在何种情况下，无论车辆的哪个部分受到影响，都能确保车辆正确运行。它是完全虚拟的，这意味着建造原型不会延迟。其中一种只需要创建模型——许多模型已经存在于工具库中。

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Jean-Marie Brunet是西门子EDA可扩展验证解决方案部门的产品管理和工程高级总监。他在EDA行业的应用工程、营销和管理职位服务了20多年，并曾在意法半导体、Cadence和Micron等公司担任IC设计和设计管理职位。Jean-Marie拥有法国里尔I.S.E.N电子工程学院的电气工程硕士学位。请联系Jean-Marie Brunet吉咪_brunet@mentor.com