將HILS納入此系統(tǒng)的原因如下。 首先是馬自達(dá)一直朝著“全球首創(chuàng)”的目標(biāo)努力。 比如，馬自達(dá)致力于推進(jìn)基于模型的解決方案的開(kāi)發(fā)和實(shí)際應(yīng)用，以保持領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。 鑒于這種創(chuàng)新文化，在可能的情況下，我們當(dāng)然希望利用模型來(lái)評(píng)估電子元器件。 但是，我們知道有些組件根本無(wú)法建模。 雖然對(duì)于不適合建模的零件，我們可以采用其他系統(tǒng)，但最終我們決定擴(kuò)展HILS系統(tǒng)的功能。 由于NI PXI平臺(tái)適用于構(gòu)建各種測(cè)試系統(tǒng)，因此我們可以在一個(gè)系統(tǒng)上同時(shí)構(gòu)建HILS部分和擴(kuò)展部分。

有些組件無(wú)法建模，而人機(jī)界面的開(kāi)發(fā)也非常具有挑戰(zhàn)性。 對(duì)于無(wú)法建模的組件，我們舉個(gè)最簡(jiǎn)單的例子——速度計(jì)。 想象一下速度表顯示車速值為“50公里/小時(shí)”。 在這種情況下，控制器將顯示“50公里/小時(shí)”的命令作為電信號(hào)發(fā)出。 這種信號(hào)可以在模擬過(guò)程中進(jìn)行評(píng)估，也可以在實(shí)際車輛上進(jìn)行確認(rèn)。 只要系統(tǒng)運(yùn)行正常，基于接收到的信號(hào)，速度計(jì)會(huì)顯示'50 km/h'。 然而，為了檢查實(shí)際是否顯示'50km/h'，需要駕駛員目視確認(rèn)結(jié)果。 換句話說(shuō)，駕駛員對(duì)汽車信息的感知過(guò)程無(wú)法轉(zhuǎn)換為模型。 類似地，駕駛員為了向汽車傳遞信息而執(zhí)行的操作也是無(wú)法建模的。 例如，駕駛員可以按下按鈕來(lái)打開(kāi)/關(guān)閉空調(diào)，或點(diǎn)擊觸摸面板來(lái)操作導(dǎo)航系統(tǒng)。 但是我們根本不可能建立一個(gè)模型來(lái)準(zhǔn)確地復(fù)制這些操作所帶來(lái)的細(xì)微狀態(tài)變化。

雖然驗(yàn)證無(wú)法建模的系統(tǒng)極具挑戰(zhàn)性，但秉承馬自達(dá)一貫的宗旨“Be a driver”，我們決定花費(fèi)額外的精力為這些具有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域開(kāi)發(fā)測(cè)試工程策略和方法。 如上所述，為駕駛員與汽車之間的交互建模非常困難。 但是簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，如果駕駛員要將信息傳達(dá)給車輛（電子部件），就需要操縱按鈕或其他類型的儀表。 而這種操作需要通過(guò)手來(lái)實(shí)現(xiàn)。 事實(shí)上，手動(dòng)執(zhí)行這些測(cè)試是可行的。 但是，手動(dòng)測(cè)試需要大量的時(shí)間和人力。 因此，我們制定的自動(dòng)化評(píng)估機(jī)制就非常關(guān)鍵。 為了滿足這個(gè)需求，我們開(kāi)發(fā)了一個(gè)機(jī)器人來(lái)操作電子元件。 機(jī)器人通過(guò)電腦進(jìn)行控制，代替人工按下按鈕，輕觸觸摸面板。 同樣，我們也需要考慮如何將信息從汽車（電子組件）傳達(dá)給駕駛員。 回到車速表的例子，傳統(tǒng)的測(cè)試過(guò)程由工程師目測(cè)檢查，確定實(shí)際是否顯示'50公里/小時(shí)'。 為了使這部分評(píng)估自動(dòng)化，我們?cè)黾恿艘粋€(gè)圖像處理系統(tǒng)。 具體來(lái)說(shuō)，這一自動(dòng)化過(guò)程是指使用攝像頭拍攝速度計(jì)的顯示器，然后提供處理獲得的圖像來(lái)確定結(jié)果是否正確。 例如，如果使用七段LED顯示屏顯示速度，攝像頭將拍攝LED顯示屏并處理獲取的圖像以識(shí)別數(shù)字并確認(rèn)顯示的速度。 或者，如果使用指針顯示器來(lái)顯示速度，則圖像處理會(huì)測(cè)量指針的角度，并使用該值來(lái)計(jì)算以小時(shí)/公里為單位的速度。 通過(guò)監(jiān)測(cè)和比較來(lái)自控制單元和顯示器的信號(hào)，系統(tǒng)可以確定速度是否正確顯示。

在該系統(tǒng)中，我們也可以借助軟件使用虛擬系統(tǒng)（虛擬電子部件）來(lái)替代每個(gè)電子部件。 之前我們只能在所有電子元件完成后才能開(kāi)始評(píng)估，這是一個(gè)很大的限制。 我們希望盡快開(kāi)始測(cè)試并獲得結(jié)果，因此我們會(huì)盡可能使用虛擬電子組件替代實(shí)際組件。 這些虛擬組件不僅能夠像真實(shí)組件那樣工作，而且外觀和感覺(jué)上也非常相似。 這種利用虛擬組件的能力實(shí)現(xiàn)了靈活的測(cè)試。 視測(cè)試內(nèi)容而定，僅在必要時(shí)才使用實(shí)際零件;否則，可以使用虛擬組件替代 。

上述內(nèi)容描述的都是自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的邏輯驗(yàn)證組件。 此外 ，我們需要增加更多功能來(lái)評(píng)估魯棒性。 馬自達(dá)非常重視驗(yàn)證魯棒性;我們并不止于簡(jiǎn)單地確定邏輯是否正確。 在馬自達(dá)，魯棒性的評(píng)估首先需要確定在邏輯正常運(yùn)行情況下組件接近其極限的條件，然后確定余裕量。 產(chǎn)品是否合格的余裕量根據(jù)內(nèi)部獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)確定。 這一評(píng)估過(guò)程使公司能夠提供出色的用戶體驗(yàn)，同時(shí)也為馬自達(dá)及其供應(yīng)商的設(shè)計(jì)部門提供精確的反饋。

在所有用于測(cè)試魯棒性的條件中，最具代表性的條件是電源電壓波動(dòng)和高噪聲環(huán)境。 例如，我們可以改變電源電壓來(lái)確定所評(píng)估的電子部件發(fā)生故障的臨界點(diǎn)。 為了評(píng)估高噪聲條件下的魯棒性，第二階段的系統(tǒng)增加了一個(gè)噪聲模擬器（見(jiàn)圖1）。

然而，不利條件下的邏輯性能并不是魯棒性評(píng)估的唯一指標(biāo)。 例如，車輛功能包括使用語(yǔ)音命令來(lái)操作車輛。 這也是在魯棒性評(píng)估的范疇內(nèi)。 為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，系統(tǒng)中增加了語(yǔ)音合成系統(tǒng)。 該系統(tǒng)兼容日文和英文兩種語(yǔ)言，并且會(huì)以各種不同的聲音發(fā)出聲音命令，包括男性或女性、年輕人或老年人，因?yàn)椴煌曇艟哂胁煌膹?qiáng)度，發(fā)音清晰程度也不同。 我們需要評(píng)估系統(tǒng)的魯棒性，以確定在不同的條件下指令能夠被正確識(shí)別的程度。

第三階段增加了GPS模擬器。 這個(gè)GPS模擬器主要用于生成日本境內(nèi)不同位置的GPS坐標(biāo)的模擬無(wú)線電信號(hào)。 這使我們無(wú)需實(shí)際前往各個(gè)地點(diǎn)就能夠進(jìn)行模擬評(píng)估。 我們希望在不斷改變GPS模擬器的無(wú)線電波強(qiáng)度的情況下評(píng)估系統(tǒng)正確運(yùn)行的能力。 換句話說(shuō)，這是另一個(gè)要評(píng)估的魯棒性要素。 請(qǐng)注意，對(duì)于第三階段，操作機(jī)器人已升級(jí)為能夠一次性觸摸或輕敲多個(gè)位置。