任务
基于真实场景并在真实硬件上执行的数据回放是对不同ECU版本进行基准测试、回归测试、背对背测试和释放测试的常用方法，也是以真实试驾的真实度调试硬件的常用方法。用于传感器数据融合和自动驾驶功能激活的软件组件之前已经在开发过程测试过了，现在需要在目标硬件上部署和验证。其主要目标是评估真实传感器和ECU之间通信接口的正确性，并结合实际数据负载和时序条件，确保目标系统的性能、可靠性和安全性。高级数据回放功能是测试系统对灵活性和可扩展性要求较高时的理想选择，例如，当重点在于验证ECU或HPC频繁变更的版本和更新时，需要考虑多种车载网络版本，并且总线数据注入到激光雷达和雷达传感器不仅通过以太网使用TCP和UDP/IP协议，还采用服务导向通信方式。由于验证需要在不同成熟度的被测系统（SUTs）上进行，直至量产级别，因此还必须考虑设备端到端安全保护的动态变化。
挑战
数据回放测试期间，ADAS/AD硬件平台必须以实际试驾期间车辆提供数据的方式提供异构数据流，包括原始传感器和总线数据。为了使被测系统（SUT）能够接受，所有注入的数据必须以高度的正确性和准确性进行回放。一个用于自动驾驶的单一平台必须同时接收来自25个及以上传感器的完美同步数据流，在某些情况下，这可能需要超过40 Gbit/s的带宽。基于高性能计算机（HPCs）的自动驾驶系统通常通过SOME/IP实现服务导向通信。这需要在回放期间对总线帧进行实时过滤。当ECU或车载网络版本发生变化时，需要对原始数据和总线数据进行进一步适配。此外，新型ADAS/AD平台中出现了越来越多的安全功能，这也是另一项挑战。某些平台配备了“重放攻击”防护措施，这使得直接回放录制的数据变得无效。为了避免这种情况，必须在注入之前实时更改记录数据的安全头信息。在整个过程中，数据回放测试需要具有确定性、可重复性，并能够模拟真实的总线和系统行为。越来越多的客户正在使用数据中心，以从计算和存储虚拟化的扩展性能与效率以及高速云连接中获益。因此，数据回放系统必须能够轻松集成到混合云基础设施中，并可远程控制。数据回放的复杂性迅速增加——这要求测试部门在实际ECU验证的同时，频繁检查回放系统的质量。
解决方案
dSPACE的高级数据回放解决方案，用于验证ADAS/AD域控制器和高性能计算机（HPCs），通常包括至少一个环境传感器接口（ESI）单元，用于输入原始传感器数据，以及一个作为总线注入接口的SCALEXIO处理单元。为了接收记录的数据，传感器接口可以连接到多台回放PC，或者集成到数据中心的计算和存储基础设施中，这在当今的项目中越来越普遍。可选地，可以添加一个数据记录器作为探针，记录注入被测系统（SUT）的数据流，以便后续进行数据回放质量验证。
集成到数据中心基础设施的一个优势是能够虚拟化计算和存储资源，从而实现灵活且可扩展的测试。由于存在高达 100 Gbit/s 的高速云数据湖连接，用于回放和测试结果计算的数据记录和标注可以直接流式传输到回放系统，或预先存储在本地缓存中，同时 dSPACE 的性能优化回放软件 RTMaps 实例在 Docker 容器中的虚拟化计算单元上运行。在读取记录数据（可以以不同格式完成，如 MDF4、PCAP、rosbag 等）后，RTMaps 将数据直接或经过一些适配（如解压缩、添加像素误差或移除总线帧）推送到专用接口，用于原始数据和总线数据注入，即 ESI 单元和 SCALEXIO 处理单元。RTMaps 还可以在后续使用中，通过将 SUT 输出与提供的标注（参考数据）进行比较来计算关键性能指标 (KPI)，并用于验证回放系统的正确操作。
基于FPGA的模块化ESI单元用于注入原始传感器数据，它可以单独配备各种FMC模块，从而将数据馈送到SUT的各种接口，如GMSL、FPD-Link或MIPI CSI。总线数据流会通过UDP/TCP/IP或CAN传输有效载荷，如激光雷达点云或雷达目标列表，SCALEXIO处理单元可以让这些数据流保持低抖动实时回放。此外，高性能处理单元全面支持通过 SOME/IP 进行总线注入，包括实时帧过滤和对现有数据记录的修改，以满足被测系统（SUT）、车载网络和通信的变化需求，并满足端到端（E2E）安全更新要求。SCALEXIO还会建立高质量的restbus仿真，提供所需的车辆总线数据，并在整个回放过程中使SUT保持预期的工作点。ESI Unit和SCALEXIO 处理单元以SCALEXIO系统的实时时钟为主时钟，通过gPTP（广义精确定时协议）在硬件上同步，确保所有并行数据流一直以低于1毫秒的低抖动高度准确地注入ADAS/AD ECU。
系统模块化和灵活性是dSPACE数据回放解决方案实现规模化验证的核心。通过升级回放系统，增加额外的 ESI 单元和 SCALEXIO 处理单元，可以满足不断增长的带宽需求和越来越多的传感器接口需求。集成到数据中心中，使得测试环境可以通过并行运行多个回放系统来扩展，从而支持大规模测试。
为了全面支持数据中心集成，回放系统可以通过开放的 API 进行远程操作和监控。为了确保如此复杂测试设置的高回放质量，可以通过添加探针数据记录器和 dSPACE 数据回放验证解决方案来增强测试环境。这使得可以定期检查输入到被测系统（SUT）的数据流是否符合现有的测试质量标准。
通过可控的额外投入，回放系统还可以转换为闭环硬件在环（HIL）系统，以执行基于场景的测试，例如基于传感器模型生成的合成数据。
