智能座艙行業(yè)趨勢及HMI發(fā)展現(xiàn)狀 電動化、智能化的浪潮將智能汽車行業(yè)發(fā)展推向高潮。智能座艙作為智能汽車的核心載體也被資本市場尤為看重，并已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模落地。智能座艙作為人機(jī)交互的主要入口，其功...

智能座艙行業(yè)趨勢及HMI發(fā)展現(xiàn)狀

電動化、智能化的浪潮將智能汽車行業(yè)發(fā)展推向高潮。智能座艙作為智能汽車的核心載體也被資本市場尤為看重，并已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模落地。智能座艙作為人機(jī)交互的主要入口，其功能不斷豐富、體驗(yàn)感持續(xù)增強(qiáng)。智能座艙形態(tài)、功能、交互方式的變化和拓展已成為電動汽車行業(yè)主流的發(fā)展方向。

HMI(Human Machine Interface)人機(jī)交互系統(tǒng)是汽車硬件和軟件應(yīng)用程序的功能和組件，人機(jī)交互界面通常是用戶可感知的部分，是實(shí)現(xiàn)座艙軟硬件與用戶之間進(jìn)行交互和信息交換的媒介，主要指的是汽車車機(jī)及車載多媒體設(shè)備。隨著新能源汽車的崛起，一眾優(yōu)秀的造車企業(yè)共同推動了HMI的發(fā)展，超大的顯示屏幕嵌入了汽車中控，從此人機(jī)交互展開了新的篇章?？v觀HMI發(fā)展歷程，可做出如下總結(jié)：

原有的手工測試方式需要投入大量的人力資源，且難以負(fù)荷現(xiàn)有智能座艙人機(jī)交互系統(tǒng)龐大的測試體系及快速迭代的需求。因此，東信HMI人機(jī)交互自動化測試解決方案應(yīng)運(yùn)而生，可解決產(chǎn)品迭代過程中HMI系統(tǒng)的測試與驗(yàn)證，大幅縮短產(chǎn)品測試周期，幫助產(chǎn)品盡快落地，有效助力智能座艙產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

HMI測試內(nèi)容、功能

由于現(xiàn)在的智能汽車各種軟硬件設(shè)備集成度很高，座艙內(nèi)幾乎所有功能都可以通過汽車內(nèi)屏幕的UI界面來清晰的體現(xiàn)，這種方式便于駕乘人員通過觸控、語音交互、手勢識別、生物識別等方式實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確而又快捷的控制，并且也可以獲得即時且明顯的反饋。因此，對于座艙域HMI人機(jī)交互測試，主體測試對象就是座艙內(nèi)的屏幕。

對于座艙內(nèi)的多塊屏幕，主要包括主駕駛儀表屏、車機(jī)中控屏、副駕駛娛樂屏、后排娛樂屏、扶手控制屏等。這些屏幕能夠清晰地顯示車輛駕駛狀態(tài)信息、附件設(shè)備狀態(tài)信息、多媒體及外設(shè)信息，并提供了便捷的操控功能。

東信HMI自動化測試系統(tǒng)采取模塊化設(shè)計(jì)且便于拓展升級。對于簡單的HMI交互測試：可覆蓋智能座艙多種車機(jī)系統(tǒng)、多種造型屏幕的各種功能測試驗(yàn)證，包括但不限于：語音交互測試、車機(jī)互聯(lián)測試、導(dǎo)航系統(tǒng)測試、各種性能測試等。

對于座艙域牽扯到的其他控制器的測試需求，可方便的基于此套測試系統(tǒng)進(jìn)行拓展，使其測試范圍不限于HMI交互測試，還可覆蓋座艙域其他測試內(nèi)容，如：OTA軟件升級測試、BT/WLAN測試、全息影像測試、AR-HUD測試等。

HMI測試系統(tǒng)整體方案及軟硬件介紹

東信HMI測試系統(tǒng)主要由HIL(Hardware in the Loop)機(jī)柜、機(jī)械手臺架、上位機(jī)以及相關(guān)的HMI自動化測試軟件等組成。

（一）整體方案

HIL測試機(jī)柜主要包含電源管理模塊、實(shí)時機(jī)、CAN/LIN總線通訊板卡以及以太網(wǎng)通信板卡。主要起到連接測試臺架和上位機(jī)、集成臺架控制接口、信號與資源及整合測試系統(tǒng)資源的作用。

上位機(jī)與機(jī)柜通過以太網(wǎng)連接，在上位機(jī)中運(yùn)行試驗(yàn)管理軟件以及自動化測試軟件，可方便的搭建監(jiān)控和測試界面以及創(chuàng)建自動化測試用例，實(shí)現(xiàn)測試環(huán)節(jié)的自動化。

機(jī)械手臺架集成了多自由度機(jī)械手、高清（高幀率）工業(yè)相機(jī)、人工嘴和拾音器以及力傳感器等。簡單來說，HMI測試系統(tǒng)就是通過機(jī)械手代替人手的觸控、拾音器語音嘴代替人的聽說、攝像頭代替人的眼觀，以此來模擬人的一系列操作，從而實(shí)現(xiàn)自動化的人機(jī)交互測試。

（二）系統(tǒng)模塊

1.車機(jī)屏幕測試方案

東信HMI測試系統(tǒng)對于車機(jī)屏幕的測試有兩種方案可供選擇。

方案一：采用ADB進(jìn)行屏幕控制

方案二：采用多自由度機(jī)械手進(jìn)行屏幕控制

采用方案一進(jìn)行HMI測試，相比于方案二可以縮減測試系統(tǒng)的成本，但存在測試覆蓋度不足的缺點(diǎn)，在性能測試方面尤為明顯。比如：進(jìn)行車機(jī)屏幕響應(yīng)時間測試時，ADB測試無法驗(yàn)證人手觸控車機(jī)屏幕后，車機(jī)識別到點(diǎn)擊的時間，同時也無法考慮視頻流信號刷新后屏幕顯示畫面的延遲時間。

采用方案二進(jìn)行HMI測試，測試系統(tǒng)成本相比于方案一較高，但機(jī)械手方案適用于各種操作系統(tǒng)車機(jī)的測試驗(yàn)證，可以做到一次開發(fā)，永久使用。多自由度機(jī)械手搭配東信提供的HMI測試系統(tǒng)軟件，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

圖形化操作界面：上手容易，方便測試人員搭建測試用例。可實(shí)現(xiàn)的動作類型豐富：包括但不限于單擊、雙擊、滑動、拖拽、長按、曲線劃屏等。系統(tǒng)支持多種類型的性能測試：包括但不限于啟動時間、橫向/縱向滑動時延、拖拽時延、按鍵時延等。支持工位拓展：通過上位機(jī)軟件可以控制工位顯示，進(jìn)行多屏交互。開放的API接口和模塊化的組件：可與現(xiàn)有的測試系統(tǒng)無縫集成。

2.音視頻交互測試方案

方案一：音視頻注入板卡

方案二：視頻暗箱&音頻屏蔽箱

簡單對比兩種方案，方案一屬于侵入式測試，需要音視頻的解碼協(xié)議，實(shí)現(xiàn)難度高于方案二。但自動化程序高且不受光照、聲音的干擾，可實(shí)現(xiàn)大批量的測試需求。反之，方案二雖易于實(shí)現(xiàn)但易受環(huán)境干擾，不便進(jìn)行大批量測試。

3.Vector System

對于HMI自動化測試系統(tǒng)，其中包含的VT系統(tǒng)模塊主要為：實(shí)時處理器、總線通訊板卡、以太網(wǎng)通訊板卡等。其中實(shí)時處理器能夠處理CANoe實(shí)時測試及仿真執(zhí)行，并驅(qū)動VT系統(tǒng)硬件?？偩€通訊板卡能夠提供多種總線通訊方式，包括CAN、LIN、FlexRay等，配合相應(yīng)的收發(fā)器可實(shí)現(xiàn)HIL實(shí)時平臺與待測設(shè)備的總線通訊。以太網(wǎng)通訊模塊可實(shí)現(xiàn)HIL實(shí)時平臺與車載設(shè)備的通訊，具體的設(shè)備型號及相關(guān)技術(shù)參數(shù)依測試需求而定。

4.軟件環(huán)境方案

東信HMI測試所需的軟件環(huán)境主要是試驗(yàn)管理軟件CANoe及自動化測試軟件vTestStudio，vTestStudio可以與CANoe無縫銜接，并將CANoe中的工程參數(shù)同步到vTestStudio，便于調(diào)用各種變量以及參數(shù)進(jìn)行測試用例的編寫。

除了以上軟件搭配方案，也可使用HMI測試管理軟件，該軟件可覆蓋座艙全域測試，包括但不限于：多屏互動測試、語音測試、性能測試、壓力測試、視頻注入測試、連通性測試、音頻測試、導(dǎo)航/視頻測試、故障注入測試。并極大程度實(shí)現(xiàn)測試全流程的可視化。

此外，該軟件還支持多種操控及圖像捕獲方法、支持多種總線仿真模塊接入、并可實(shí)現(xiàn)座艙+智駕+云端融合測試。

HMI測試痛點(diǎn)、難點(diǎn)

關(guān)于目前HMI測試中涉及的痛點(diǎn)及難點(diǎn)，可簡單闡述以下幾點(diǎn)：不同操作系統(tǒng)的手機(jī)車機(jī)互聯(lián)測試、機(jī)械手圖像識別、車機(jī)壓力測試。

（一）不同操作系統(tǒng)手機(jī)車機(jī)互聯(lián)測試

主機(jī)廠常采用ADB的方式實(shí)現(xiàn)對Android系統(tǒng)車機(jī)及手機(jī)的控制。但采用ADB的方式具有很大的局限性，比如針對 iOS系統(tǒng)手機(jī)與Android系統(tǒng)車機(jī)進(jìn)行的互聯(lián)測試，ADB無法調(diào)用iOS設(shè)備。而東信創(chuàng)智提供的HMI測試系統(tǒng)不受操作系統(tǒng)的限制，可完成覆蓋度更加廣泛的性能測試。此外，系統(tǒng)中的 HMI 測試管理軟件集成了多種功能，可實(shí)現(xiàn)Android、HarmonyOS、iOS 等操作系統(tǒng)的自動化控制調(diào)用，完成各種操作系統(tǒng)設(shè)備的交互功能測試。

（二）機(jī)械手圖像識別

市面上很多HMI測試系統(tǒng)只能通過指定坐標(biāo)的方式完成機(jī)械手的點(diǎn)擊操作，但隨著市場需求的日新月異，車機(jī)和儀表的UI布局在開發(fā)過程中會持續(xù)迭代，并且量產(chǎn)后還要支持用戶的個性化風(fēng)格定制。因此通過指定坐標(biāo)的定位方式尤不靈活，每當(dāng)UI界面發(fā)生變化后，都需要重新編輯自動化測試腳本，消耗大量人力。東信創(chuàng)智HMI測試系統(tǒng)通過高清攝像頭結(jié)合圖像識別算法,可實(shí)現(xiàn)自動捕捉圖標(biāo)位置，使測試腳本的可復(fù)用性大大增強(qiáng)。客戶僅需導(dǎo)入需要點(diǎn)擊的圖標(biāo)圖片，進(jìn)行一次測試腳本的錄制，即可實(shí)現(xiàn)自動化測試。

（三）車機(jī)壓力測試

行業(yè)內(nèi)常采用的壓力測試方法是通過向被測系統(tǒng)發(fā)送隨機(jī)的用戶事件流，監(jiān)測被測系統(tǒng)在高負(fù)荷操作下長時間運(yùn)行直至產(chǎn)生致命錯誤（如花屏、黑屏、死機(jī)等）的持續(xù)時間，此種測試方法停留在軟件層面。而隨著行業(yè)發(fā)展，壓力測試也逐步拓展至物理層面。東信創(chuàng)智HMI測試系統(tǒng)可通過機(jī)械手模擬快速點(diǎn)擊進(jìn)行測試，以驗(yàn)證車機(jī)屏幕穩(wěn)定響應(yīng)的持續(xù)時間，完成覆蓋面更廣的壓力測試。

東信HMI測試系統(tǒng)亮點(diǎn)

多種方案實(shí)現(xiàn)屏幕觸控擬人操作多種音視頻交互測試方案多種實(shí)時系統(tǒng)平臺軟硬件方案系統(tǒng)便于后期拓展、設(shè)備復(fù)用性高HMI測試管理軟件圖形化設(shè)計(jì)、可快速上手支持多工位大批量自動化測試、自定義測試報告

結(jié)語

智能座艙的發(fā)展如日中天，產(chǎn)品更新迭代日新月異。從可復(fù)用性、拓展性、兼容性的角度來看，東信HMI測試解決方案采用HIL硬件在環(huán)仿真技術(shù)可以很方便地進(jìn)行后期功能拓展，不僅可以覆蓋HMI測試，還可實(shí)現(xiàn)座艙域其他控制器的測試乃至動力域、底盤域相關(guān)功能的測試驗(yàn)證。東信創(chuàng)智已擁有成熟的技術(shù)方案來處理相關(guān)方面的業(yè)務(wù)。本篇文章僅作為開篇來介紹電動汽車智能座艙測試解決方案，如果想了解更多相關(guān)內(nèi)容，歡迎持續(xù)關(guān)注本系列文章。