硬件在环（HIL）仿真是验证电子控制单元（ECU）等复杂系统的关键测试方法。不仅要测试软件功能，还要测试在真实硬件条件下的运行时行为。这种方法多年来一直是ZF的标准做法，如今已成功应用于跨行业的太空项目中。
任务：ATMOS Space Cargo的HIL仿真
2025年4月，作为SpaceX的Bandwagon-3任务的一部分，ATMOS Space Cargo成功发射了“凤凰1号”返回舱——标志着欧洲在自主返回能力领域取得了一项重大里程碑。这次飞行任务大获成功，实现了大部分主要目标，包括启动关键子系统以及传输遥测和有效载荷数据。
ZF通过定制的“HIL仿真即服务”为机载系统的开发和验证提供了支持。ZF的工作重点在于验证轨道飞行期间的核心功能，并在飞行过程中记录遥测数据。
执行验证的核心要素是MA61C机载计算机，该计算机由Space Products and Innovation（SPiN）开发，采用久经考验的LEON 3架构。在ZF的HIL环境中成功测试并发射后，该系统达到了技术就绪等级9（TRL 9）——根据美国国宇航局（NASA）和欧洲航天局（ESA）的标准定义，这是太空验证的最高等级。
此次合作主要展示了ZF如何根据太空飞行的要求灵活调整其成熟可靠的仿真解决方案——实现了精确、灵活，以及针对特定任务的验证。
从概念到轨道：端到端系统验证
ZF借助HIL解决方案，为在实时条件下验证完整的卫星系统提供了全面的仿真选项。HIL仿真可在受控、真实的环境中进行严格的测试，从而缩小了虚拟开发与实际使用之间的差距。
ZF凭借在汽车行业的多年经验以及对测试基础设施的针对性调整，能够满足航空航天工业的高要求。服务范围从模型在环（MIL），到软件以及处理器在环（SIL/PIL）和硬件在环（HIL）。
HIL即服务：智能测试，更快获取结果
ZF的可扩展HIL平台可根据经过验证的仿真模型，将系统组件实时集成到虚拟受控系统中。因此，可在真实条件下对整个系统进行测试，而不会对硬件或有效载荷造成任何风险。
控制算法和位置控制系统的早期验证大大缩短了调试和测试时间。太空飞行的需求与汽车领域的创新相结合，缩短了开发周期，提高了可靠性，并带来了明显的竞争优势。
最高级别的仿真：从MIL到HIL
ZF的HIL解决方案涵盖了从概念阶段到最终使用的整个开发过程。该产品得益于dSPACE业界公认的仿真解决方案。优势概览：
- 利用Astos Solutions可靠的仿真模型对交会对接等复杂场景进行 多体动力学分析 ，包括对晃动燃料进行流体动力学分析
- 利用dSPACE仿真平台SCALEXIO进行 逼真的传感器和执行器仿真 ，包括生成运行时误差
- 利用ASTOS软件实现3D可视化
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利用ZF在汽车领域的专业知识，在整个产品生命周期内实现地面站通信的
综合网络安全架构
现代化HIL实验室：灵活、可扩展、针对特定任务
ZF HIL实验室采用模块化结构并配备dSPACE的SCALEXIO系统，支持各种接口，包括模拟、数字、RS232、SpaceWire、CAN、以太网和MIL-STD-1553。
SCALEXIO平台可对摄像头、激光雷达、雷达、磁力计和太阳传感器进行真实仿真。与Astos Solutions的解决方案（包括用于分析和优化太空任务的领先软件）结合使用，可为执行以下任务创建一个高精度环境：
- 轨道动力学
- 导引、导航和控制（GNC）
- 与灵活的结构进行交互
dSPACE的hypervisor技术可在SCALEXIO仿真平台上无缝集成基于Linux的实时和非实时应用程序，从而在复杂的测试环境中提供最大的灵活性、开放性和效率。这样，ASTOS软件就可以直接集成到HIL平台上。其结果是：在搭载真实控制器的闭环中将复杂太空任务的动力学模型与确定性实时仿真进行强有力的结合——这是两全其美的结合。
利用“HIL即服务”加速创新
ZF HIL解决方案提供现代化、灵活的测试基础设施，无需高昂的投资成本。租赁模式可实现可预测的支出、不受地点限制的协作，以及通过快速控制原型开发实现并行开发。自动化测试与故障仿真可确保可靠的验证。从构思到发布，ZF凭借技术专长为客户提供支持——依托dSPACE可扩展的SCALEXIO实时系统作为”HIL即服务”解决方案的技术基础。
Oliver Maschmann，ZF公司
《dSPACE杂志》，2025 年 11 月出版
ZF HIL解决方案：利用HIL仿真对创新成果进行高效验证
凭借HIL解决方案，ZF为航空航天等高要求行业的公司提供了最先进的硬件在环（HIL）实验室。灵活的基础设施由经验丰富的技术专家团队管理，可实现高效、低风险的系统开发和验证——且无需高额投资。
优势一览：
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无需高额投资成本的现代化HIL实验室
- 无需资金投入即可使用专业测试基础设施
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具有成本效益的租赁模式
- 可规划支出和全面预算控制
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灵活使用：本地和远程
- 优化分布式开发团队之间的协作
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快速控制原型开发
- 并行开发控制器和系统，加快开发周期
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加快上市速度
- 缩短开发时间，提高测试流程效率
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早期故障检测
- 得益于先进的硬件和软件诊断功能
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强大可靠的系统验证
- 全面的故障仿真和自动化测试序列
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专业的项目支持
- 在整个项目生命周期中提供专家建议与实践支持
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可靠的开发合作伙伴
- ZF HIL解决方案代表着在复杂系统开发领域的质量、效率和创新实力。
ATMOS Space Cargo：欧洲轨道返回物流领域的先驱
ATMOS Space Cargo成立于2023年，是欧洲一家领先的太空物流初创企业，专门从事从低地球轨道（LEO）轨道载荷返回系统的开发。作为欧洲一家提供太空往返地球运输服务的私营物流供应商，ATMOS致力于建立独立运营的基础设施，确保为科研机构、工业客户及安全关键型应用领域提供安全高效的太空材料、实验样本及物资返回服务。
随着其“凤凰一号”舱体的首次轨道测试，ATMOS已在欧洲航天初创企业中确立了重返大气层技术领域的领先创新者地位。该公司将自己定位为地球与轨道空间之间的重要纽带，致力于提升欧洲航天物流的长期可扩展性与自主性，为工业、医疗及科研机构提供经济高效且灵活的太空运输服务。
