• Einsteigersystem zum Testen von Sensorfusionssteuergeräten und Domain-Controllern mit realen Daten
  • Präzise HW-synchronisierte Wiedergabe einer großen Anzahl heterogener Datenströme
  • Optimiert für Rohsensorschnittstellen und Busdateneinspeisung über Ethernet (TCP/UDP/IP) und CAN
  • Modularer Ansatz zur Anpassung an künftige Anforderungen an Flexibilität und Skalierbarkeit
  • Unterstützung für Fernbetrieb und -überwachung
  • Mit geringem Mehraufwand in einen Closed-Loop-HIL für szenariobasierte Tests umwandelbar

Aufgabe

Data Replay auf Grundlage realer Szenarien und realer Hardware ist eine gängige Methode für Regressionstests, Back-to-Back-Tests und Freigabetests sowie für die Fehlersuche in der Hardware auf demselben Realitätsniveau wie bei echten Testfahrten. Software-Komponenten für die Sensordatenfusion und die Aktivierung von Funktionen für das automatisierte Fahren (AD), die in früheren Phasen des Entwicklungsprozesses getestet wurden, zum Beispiel durch SIL-Tests in der Cloud, müssen nun auf der Zielhardware eingesetzt und validiert werden. Die Hauptziele sind die Evaluierung der Korrektheit der Hardware-Schnittstellen für die Kommunikation zwischen realen Sensoren und Steuergeräten sowie die Sicherstellung der Leistung und Zuverlässigkeit des Zielsystems unter Berücksichtigung hoher Datenlasten und realistischer Zeitbedingungen. Data Replay auf Einsteigerlevel eignet sich perfekt, wenn die Anforderungen an die Flexibilität und Skalierbarkeit eines Testsystems reduziert sind, zum Beispiel wenn die Dateninjektion in Lidar- oder Radarsensoren über Ethernet TCP/UDP oder CAN erfolgt, der Schwerpunkt auf der Validierung verschiedener Versionen desselben Steuergeräts liegt und verschiedene Bordnetzversionen nicht berücksichtigt werden müssen. Dies ist bei ersten Data-Replay-Projekten häufig der Fall. In der Anfangsphase ist ein Data-Replay-System oft auf ein bestimmtes System-under-Test (SUT) zugeschnitten. Die Sensordaten werden meist so wiedergegeben, wie sie aufgezeichnet wurden, oder mit wenigen Manipulationen vor der Injektion, und die Validierung wird in einem speziellen Wiedergabemodus des Steuergeräts mit deaktivierten Sicherheitsprüfungen durchgeführt.

Herausforderung

Bei Data-Replay-Tests müssen ADAS/AD-Hardware-Plattformen mit heterogenen Datenströmen, einschließlich Sensor- und Busrohdaten, in der gleichen Weise gespeist werden wie im Fahrzeug bei realen Testfahrten. Um vom SUT akzeptiert zu werden, müssen alle eingespeisten Daten mit hoher Korrektheit und Genauigkeit wiedergegeben werden. Selbst im Falle einer einfachen Wiedergabe bedeutet dies in der Regel, dass etwa 20 perfekt synchronisierte Datenströme parallel in ein einzelnes Steuergerät eingespeist werden müssen. Von den Data-Replay-Tests wird erwartet, dass sie zu jeder Zeit deterministisch und reproduzierbar sind und ein realistisches Bus- und Systemverhalten aufweisen. Für viele Kunden ist die Einrichtung eines solchen Einsteigertestsystems nur der Anfang der Reise. Das Testsystem muss sich anpassen und wachsen können, um zukünftigen Anforderungen gerecht zu werden, und entweder direkt vor Ort oder über eine Fernverbindung in einem Rechenzentrum betrieben werden können.

Lösung

Eine dSPACE Einsteigerlösung für das Data Replay zur Validierung von Sensorfusionssteuergeräten und ADAS/AD-Domain-Controllern besteht typischerweise aus einem Replay-PC, einer Environment-Sensor-Interface (ESI)-Unit zur Einspeisung von Sensorrohdaten in das SUT und einer SCALEXIO LabBox als Bus-Datenschnittstelle. Datenaufzeichnungen und Anmerkungen, die für die Wiedergabe und die Berechnung von Testergebnissen verwendet werden, können dem Replay-System über einen lokalen Speicher zur Verfügung gestellt oder über eine bestehende Cloud-Verbindung während der Testdurchführung direkt an den Replay-Server gestreamt werden. In beiden Fällen liest RTMaps, die leistungsoptimierte Replay-Software, die auf dem PC ausgeführt wird, die aufgezeichneten Daten in geeigneten Dateiformaten wie MDF4, PCAP oder rosbag aus und gibt die Daten entweder direkt oder nach einer Manipulation (Hinzufügen von Pixelfehlern, Entfernen von Bus-Frames usw.) an die ESI Unit und die SCALEXIO LabBox, die speziellen Schnittstellen für Roh- und Busdateninjektion, weiter. RTMaps kann auch zur Berechnung von Leistungskennzahlen (KPIs) nach dem Replay verwendet werden, indem die Ausgabe des SUT mit den bereitgestellten Anmerkungen (Referenzdaten) verglichen wird.

Entry-level data replay validation of sensor fusion ECUs. 

Die modulare FPGA-basierte ESI-Unit zur Einspeisung von Sensorrohdaten in die validierte Plattform kann individuell mit einer Vielzahl von FMC-Modulen ausgestattet werden, um Daten in verschiedene Schnittstellen des SUT wie GMSL, FPD-Link oder MIPI CSI einzuspeisen. Das Echtzeitsystem SCALEXIO LabBox sorgt für eine jitterarme Echtzeitwiedergabe von Busdatenströmen, die Nutzdaten wie Lidar-Punktwolken oder Radar-Objektlisten über UDP/IP oder CAN transportieren. Die SCALEXIO LabBox führt auch eine hochwertige Restbussimulation durch, um die erforderlichen Fahrzeugbusdaten bereitzustellen und das SUT während des gesamten Replays im erwarteten Betriebspunkt zu halten. Sowohl die ESI-Unit als auch die SCALEXIO LabBox werden auf Hardware-Basis durch das generalized Precision Timing Protocol (gPTP) synchronisiert, wobei die Echtzeituhr des SCALEXIO-Systems als Master verwendet wird, um eine hochpräzise Injektion aller parallelen Datenströme in das ADAS/AD-Steuergerät mit geringem Jitter unter einer ms zu gewährleisten.

Systemmodularität und Flexibilität sind der Kern der dSPACE Data-Replay-Lösungen, um die Validierung zu skalieren. Wachsende Bandbreitenanforderungen können durch ein Upgrade des Server-PCs erfüllt werden, während die Art und Anzahl der Sensor- und Busschnittstellen entweder durch die Erweiterung der bestehenden ESI-Unit und der SCALEXIO LabBox um zusätzliche FMC-Module und Bus Boards oder durch die Ergänzung der Systeme um weitere ESI-Units und SCALEXIO LabBoxen erhöht werden kann.

Das Data-Replay-System kann über offene APIs für den Betrieb vor Ort oder in einem Rechenzentrum fernbedient und überwacht werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass der komplette Aufbau mit minimalem Aufwand in eine Closed-Loop-HIL umgewandelt werden kann, um szenariobasierte Tests durchzuführen.