汽车测试实验室为何优先考虑仿真 而非赛道时间

现代汽车测试实验室面临着严峻的现实。今天的汽车已不能仅仅依靠赛道测试。 

最新的电动汽车和自动驾驶汽车非常复杂且由软件定义，传统的赛道试验根本无法涵盖这些车辆可能遇到的所有情况或边缘案例。事实上，研究人员已经证明，一辆自动驾驶汽车必须经过数亿英里- 甚至数十亿英里的公共道路上行驶，才能从统计学上证明其安全性，如果没有虚拟测试，这是不可能实现的。物理测试轨道仍有其存在的价值，但只有先进的仿真 才能达到所需的效率、覆盖面和安全性。换句话说，"仿真并非可有可无，它已成为快速、安全地测试和完善现代电动和自动驾驶系统的唯一有效途径。

现代车辆超越了轨道测试

复杂的软件定义车辆

汽车工程已将汽车改造成高科技、软件定义的机器。一辆典型的新车包含数十个电子控制单元和大约 1 亿行代码。 约 1 亿行代码控制着从电池管理到制动和自动驾驶的一切。这种巨大的复杂性意味着存在无数的交互作用和潜在故障模式，而这些可能不会在有限的赛道运行中出现。当汽车的大部分功能都在软件中实现时，仅仅依靠物理试车就有可能漏掉隐藏在数百万行代码中的细微错误或集成问题。

物理测试的时间和成本限制

仅仅依靠赛道测试和物理原型不仅风险大，而且速度慢、成本高。每次设计迭代都要制造一辆新的原型车，成本高昂，耗时数周或数月。此外还有赛道试验的后勤工作：预订设施、准备车辆、一次运行一个测试场景、等待天气或日光。在赛道测试中发现缺陷时，开发周期可能已经提前。在很多情况下，团队直到组装出整车原型后才会发现某个部件或软件更新无法达到预期性能，而这可能已经是开发周期的一年多了。这种姗姗来迟的发现会导致代价高昂的返工和延误。简而言之，老式的 "构建、跟踪测试和修复 "方法对于当今的快速创新周期来说太慢了，尤其是当一个原型的成本可能高达数十万美元时。

仿真涵盖了跟踪测试失误的情景

实时仿真 技术可以应对许多仅靠赛道测试无法应对的情况和压力。与物理试验场不同，仿真 可以复制几乎任何可以想象到的条件，从刺眼的暴风雪到传感器故障，而不会让真正的汽车或驾驶员处于危险之中。工程师可以生成数以千计的测试场景，并背靠背甚至同时运行。最重要的是，他们可以在不危及原型车的情况下，仿真 在现实生活中非常危险的市场活动 ，如制动系统故障或高速行驶时轮胎爆裂。通过这种广泛的虚拟覆盖范围，可以更深入地了解车辆在各种边缘情况下的行为。

仿真还消除了限制轨道测试的时间和空间的实际限制。例如，一家领先的自动驾驶汽车开发商报告说，在仿真系统中行驶了超过 70 亿英里的行驶里程。而在公共道路上仅行驶了约 1000 万英里。这种差距凸显了虚拟测试是如何让工程师探索比实体测试车更大的场景范围。每一次通宵仿真 运行都能让工程师们体验到可能需要数十年才能在现场遇到的原型条件。当在这些虚拟试验中发现问题时，工程师们可以在任何一辆真正的汽车处于高风险状态之前，提前将问题解决。总之，任何关键的情况都不会错过。

虚拟测试可减少开发时间和成本

转向仿真测试策略不仅关系到安全性和覆盖率。它还从根本上加快了开发速度，降低了成本。虚拟测试使团队的迭代速度远远快于过去的原型和跟踪方法。这种方法在几个关键方面加快了项目速度并降低了成本。

• 早期问题检测：仿真可让工程师在设计阶段，即在制造任何硬件之前，就能在实验室中发现软件错误和集成问题。及早发现和解决问题有助于避免在最后一刻进行昂贵的更改。
• 减少物理原型：高保真 仿真器高保真仿真器大大减少了制造原型车的数量。每个物理原型的成本约为 约 $500,000制造商通常会为每个模型制造数十辆原型车--这是一项极其昂贵的工作。用虚拟模型取代许多物理模型，可节省数百万美元。
• 更快的测试迭代：在赛道上需要数周才能完成的测试，通过仿真，通常只需数小时即可完成。无需等待赛道可用性或理想天气，团队可以背靠背运行各种场景，在不停机的情况下完善设计。
• 并行和自动测试：虚拟工具允许多个测试在无人看管的情况下并行运行。工程师可以将一系列方案自动化，在一夜之间执行，从而大幅提高测试覆盖率和吞吐量。
• 无风险压力测试：仿真提供了一种安全的方法，可将组件推向故障，并查看控制系统的反应。工程师可以在虚拟模型中诱发传感器故障或极端条件，而不会损坏真实硬件。这种方法可以揭示在物理测试中发现的危险和昂贵的弱点。

所有这些优势加在一起，可以大大提高开发周期的效率。严重依赖仿真 的验证程序可以通过消除返工和空闲等待来压缩时间。据报道，在制造物理原型之前，使用硬件在环仿真 来调整和测试系统的汽车团队可以节省了数百万美元和数月时间。时间。当设计进入轨道时，它已经通过数百小时的虚拟测试运行得到了验证，从而大大减少了意外情况的发生，并能更快地获得批准。

仿真在汽车测试实验室中占据优先地位

鉴于车辆的复杂性急剧增加，而仿真又能明显提高生产率，因此测试实验室目前正将仿真 作为 其项目的重中之重 。在实践中，新部件、软件更新，甚至整个汽车模型，都要在上路前进行大量的虚拟测试。只有在无数个模拟场景中对设计进行审核后，工程师们才会制造一些实物原型，以便在赛道上进行最终确认。赛道测试推动开发的旧模式已经发生了翻天覆地的变化--现在，仿真 指导设计决策，而赛道时间则作为辅助验证步骤。

这种转变在整个行业都很明显。汽车制造商和供应商都在投资最先进的仿真器，并在实验室中增加了仿真 专家。一家主要的 一级供应商 最近透露，他们正在转向 "默认数字化 "开发流程，而硬件在环仿真 是这一战略的关键要素。换句话说，除非有特殊原因需要构建物理原型，否则默认的假设将是进行虚拟测试和迭代。企业已经认识到，依赖物理测试作为主要工具，对于现代开发而言过于缓慢且缺乏灵活性。

最重要的是，仿真测试能让工程师们满怀信心地应对电动动力系统和自动驾驶系统等新挑战。电池管理算法、先进的驾驶辅助功能和基于人工智能的驾驶逻辑都可以在模拟器中进行详尽的演练，以确保它们在控制真正的汽车之前就能处理边缘情况并满足安全要求。对于实验室来说，这意味着在以后的赛道试验或实地测试中，意外情况会少得多。物理测试对于最终证明和监管审批仍然不可或缺，但它已成为一个确认步骤，而不是探索步骤。现在，艰苦的探索性工作--将系统推向极限以揭示任何突破点--都在仿真中进行。

OPAL-RT 和仿真汽车测试

在向仿真测试转变的基础上，OPAL-RT提供实时仿真 和硬件在环解决方案，使汽车实验室能够快速、安全地验证复杂系统。我们的高性能数字仿真器 可让工程师将电子控制单元（ECU）等实际汽车部件集成到超逼真的实时模型中。在实践中，您的团队可以在制造任何物理原型之前，根据高保真虚拟车辆测试电动传动系统或自动驾驶算法。通过对关键系统进行无数次虚拟场景测试，OPAL-RT 的技术可确保在设计进入赛道时，该系统已经过彻底的审查和完善。

OPAL-RT 认为，"仿真"测试不仅有益，而且至关重要。通过采用由强大的实时平台支持的仿真工作流程，实验室可以大大提高测试效率，增强对产品安全的信心。我们非常自豪地支持领先的汽车制造商、供应商和研究人员使仿真 成为新的规范。通往更安全、更先进的电动汽车和自动驾驶汽车的道路将由仿真铺就，OPAL-RT致力于提供尖端工具，使之成为可能。