1.5 X-in-the-Loop測(cè)試驗(yàn)證方法

在復(fù)雜系統(tǒng)的開發(fā)過程中，往往會(huì)出現(xiàn)組成系統(tǒng)的部分軟硬件缺失的場(chǎng)景，在該情況下難以構(gòu)成整套測(cè)試閉環(huán)。為了克服這類測(cè)試方法的劣勢(shì)，研究者引入了另一種稱為X-in-the-Loop（XiL）的汽車測(cè)試和驗(yàn)證方法，旨在針對(duì)日益復(fù)雜的整車系統(tǒng)，集合了駕駛員和環(huán)境的模型及實(shí)物，是一種新型的整車開發(fā)和驗(yàn)證平臺(tái)^[97，98]。該方法是由基于模型的研究開發(fā)方法（Model based Development，MBD）進(jìn)一步發(fā)展而來。X-in-the-Loop中的X代表不同開發(fā)階段的不同控制對(duì)象，從而形成了包括模型在環(huán)（Model-in-the-Loop，MiL）、軟件在環(huán)（Software-in-the-Loop，SiL）、硬件在環(huán)（Hardware-in-the-Loop，HiL）等不同測(cè)試場(chǎng)景。通過突破物理連接的限制，X-in-the-Loop提供了一種新的汽車產(chǎn)品測(cè)試和驗(yàn)證方法，為未來汽車行業(yè)提供了更多的可能性。

X-in-the-Loop的概念還可擴(kuò)展到更廣泛的意義上，使得可以將三個(gè)相互作用的系統(tǒng)，即駕駛員、車輛和環(huán)境整合到一個(gè)框架中。其中“X”為測(cè)試單元（Unit Under Test，UUT），指在當(dāng)前開發(fā)過程階段正在研究和測(cè)試的對(duì)象^[99]。這里的“UUT”一詞是一個(gè)廣義的含義，意味著被測(cè)對(duì)象可能是一個(gè)真實(shí)的被測(cè)對(duì)象，或是一個(gè)虛擬的模擬單元^[100]。在不同階段中，UUT可以是控制策略的代碼，或子系統(tǒng)中的某個(gè)組件，甚至是整車^[97，99]。為了實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，環(huán)中的其余部分可用模型替代。圖1.6為汽車動(dòng)力系統(tǒng)的X-in-the-Loop框架，其中不同的層級(jí)指的是不同的開發(fā)階段^[97]。該框架清楚地顯示了四個(gè)部分的整合：X-in-the-Loop測(cè)試對(duì)象、其他部分的仿真、駕駛員以及環(huán)境。

圖1.6 基于X-in-the-Loop的動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)架構(gòu)

圖1.7給出了某混合動(dòng)力汽車的開發(fā)驗(yàn)證過程^[101]。在從建模到道路測(cè)試的整個(gè)工作流程中，確定的里程點(diǎn)代表了系統(tǒng)的真實(shí)性，并且是該階段開發(fā)成熟程度的反映。表1.4列舉了在卡爾斯魯厄理工學(xué)院產(chǎn)品工程研究所（IPEK）進(jìn)行的若干驗(yàn)證和研究項(xiàng)目。

圖1.7 動(dòng)力系統(tǒng)的驗(yàn)證環(huán)境

表1.4 使用XiL框架的IPEK汽車產(chǎn)品開發(fā)驗(yàn)證研究實(shí)例

通過這個(gè)框架，開發(fā)人員能夠更好地了解某個(gè)部分與其他三個(gè)部分之間的關(guān)系或相互作用，以及部分對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響。事實(shí)上，X-in-the-Loop方法并不限于汽車產(chǎn)品開發(fā)，也可以應(yīng)用于其他產(chǎn)品的開發(fā)過程，它的目的是降低錯(cuò)誤發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，并在早期實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵功能的驗(yàn)證^[111]。