汽車APP遠程控制測試方法研究

李治民 張東波 林杰 郭天嬌 李俊儒

（中國第一汽車股份有限公司 智能網聯開發院，長春 130013）

主題詞：遠程控制 硬件在環 智能網聯汽車

縮略語

GPRS General Packet Radio Service

HIL Hardware In the Loop

ICV Intelligent and Connected Vehicle

T-BOX Telematics BOX

BCM Body Control Module

DCU Door Control Unit

PEPS Passive Entry Passive Start

HCU Hybrid Control Unit

EMS Engine Management System

TSP Telematics Service Provider

PWM Pulse Width Modulation

1 前言

隨著科學技術的進步，汽車電動化和智能化越來越受到人們關注[1]。早期具備遠程控制的車輛是基于GPRS通訊開發的[2]，控制和監測策略[3]較為簡單。近些年，隨著智能手機和4G技術的大力發展，各大整車廠更加關注手機與汽車的交互使用[4]。武漢理工大學研發了一款具備遠程控制的汽車，可實時監測和遙控車輛[5]。

本文針對汽車APP遠程控制系統的測試需求，提出了一種基于硬件在環（HIL）技術的半實物仿真測試系統[6]，可滿足多種復雜場景下的測試需求。該方案已應用于多款紅旗車型遠程控制系統的測試工作，具備移植性強、測試覆蓋度廣、效率高等特點[7-8]。

2 測試系統總體方案

本測試方案采用基于硬件在環技術的整車HIL測試環境。相比于真實車輛，HIL測試設備不僅可以進行正向開發測試，還可以模擬各種故障工況和極端工況，測試的覆蓋度更廣、顆粒度更加精細[9]，適用于汽車APP遠程控制系統的前期開發以及后期的問題排查[10]。

該測試系統可以進行手機遠程控制APP、車載遠程通訊終端（T-BOX）、車身控制器（BCM）、車門控制器（DCU）、智能進入和啟動控制器（PEPS）、空調控制器（AC）、整車控制器（HCU）等節點進行功能和診斷方面的系統集成測試。同時該系統也可配置為單節點測試。

該測試系統分為硬件系統和軟件系統兩部分。硬件系統集成了控制器和車燈、門鎖、空調等真實負載，以及電源、實時處理器、信號調理板卡、CAN/LIN板卡等設備；軟件系統包括汽車模型、I/O模型、上位機系統、自動化測試系統等部分。該測試系統可實時仿真和監測各個控制器的網絡信號和電氣信號以及各個負載的狀態變化，以此形成一套完整的汽車APP遠程控制測試系統，如圖1所示。

圖1 汽車APP遠程控制測試系統

3 測試系統硬件方案

汽車APP遠程控制測試系統的硬件設備由電器負載臺架和電源、實時操作系統機柜組成，集成了待測控制器、傳感器和執行器，可進行遠程控制系統的半實物仿真測試。

3.1 電源系統

測試系統需要為各個控制器進行供電，模擬真實車輛的使用環境。電源系統采用大功率可編程電源供電，可模擬車輛KL15、KL30、KL87等供電狀態；同時還可以實時測量設備的功耗和電流使用情況，如圖2所示。

圖2 電源系統

電源系統可在線編程調節電壓，可實現多路不同電壓的輸出、跌落、過壓等復雜工況，最大支持30 A電流輸出，同時具備電流保護功能。

3.2 實時處理器

測試系統配置了NI公司PXIe-8135 RT型號的實時處理器，可實現汽車模型和上位機I/O模型的仿真控制。例如，遠程啟動功能涉及到EMS控制器的相關邏輯就是實時仿真模型實現的，解決了無法集成真實發動機的難題。同時，實時處理器可配合虛擬儀器軟件共同使用，實現上位機界面實時控制和監控，極大地提高了測試效率。

3.3 信號調理系統

信號調理系統實現了測試設備對電控系統、傳感器和執行器等不同電氣元件電氣信號的預處理功能，包括：數字信號輸入/輸出調理、模擬信號輸入/輸出調理、電壓轉電流、占空比（PWM）信號輸入/輸出調理。測試系統配置了豐富的信號調理資源，不僅能實時監測每個控制器輸入輸出引腳的電氣屬性狀態，同時在實時處理器的配合使用下還可以仿真發生各種時序邏輯的電氣信號，形成一套仿真+采集的完整閉環測試系統。

3.4 虛擬控制器系統

測試系統配置了2塊CAN通訊板卡，在車輛模型的配合使用下實現了不同節點控制器的虛擬仿真；同時可以自由切換真實節點與仿真節點的在線狀態，有效地增加了測試場景數量，提升了測試深度和覆蓋度。

4 遠控系統測試測試方案

4.1 遠控系統測試需求分析

汽車APP遠程控制系統的邏輯功能一般包括：車況狀態查詢、故障信息查詢、車輛模式定義、遠程啟動、遠程下電（電動車配置該功能）、遠程解鎖、遠程閉鎖、遠程尋車、遠程天窗控制、遠程車窗控制、遠程車燈控制、遠程空調控制、遠程座椅加熱控制等功能。本文僅以遠程尋車功能為例進行測試需求分析。

用戶可以通過客戶端APP進行遠程尋找車輛，觸發車輛閃爍轉向燈4次，提示車輛位置。用戶操作手機APP界面，通過4G網絡發送遠程尋車指令和驗證密鑰至服務器。驗證成功后，服務器下發遠程尋車指令給車載T-BOX。T-BOX與PEPS進行防盜驗證，確保該操作是否為合法操作。防盜驗證通過后，T-BOX發送遠程尋車命令至BCM，BCM驅動轉向燈閃爍4次；同時，T-BOX上傳尋車狀態至服務器，用戶可通過手機APP查看遠程尋車功能是否被正確觸發。遠程尋車流程如圖3所示。

4.2 遠程控制系統測試用例

通過分析遠程尋車功能的流程，可采用流程圖分析法編寫測試用例。流程圖分析法是通過流程圖描述功能邏輯來明確功能的輸入條件和輸出結果，將復雜的邏輯功能用流程圖的方式進行描述，分析進入條件、進入動作、退出條件、退出動作等元素，以此保證測試覆蓋度。遠程尋車功能的流程圖分析法如圖4所示。根據流程圖中各節點交互過程，部分測試用例如表1所示。不同車型下，TSP、T-BOX、PEPS、BCM的控制策略是不一樣的，各個控制器的失效條件也存在差異。對于確定的車型來說，測試用例需要對各個控制器的失效條件進一步分解。

圖3 遠程尋車流程

圖4 遠程尋車流程圖分析法

表1 遠程尋車測試用例

5 測試驗證

通過分析汽車APP遠程控制系統的各項功能邏輯，測試人員完成測試用例的開發。在整車HIL仿真環境下，測試人員驗證APP遠程控制系統各個節點的工作情況。

通過操作手機APP界面內的不同功能，并且實時監測電器負載臺架、各個控制器的電氣狀態以及CAN網絡報文等信號，測試人員可以對不同場景下的遠程控制系統進行評價，圖5為紅旗車型手機APP遠程控制界面。

圖5 紅旗車型APP控制界面

在本測試環境下，測試人員不僅可以完成各項遠程控制功能的正向測試，同時也可以模擬各種故障場景和極限工況的發生，有效地提高了測試覆蓋度，圖6為電器負載臺架。例如，測試遠程尋車功能時，測試人員可以通過測試系統制造T-BOX與PEPS校驗不成功或者BCM未正確驅動轉向燈閃爍等故障場景，來評價遠程控制系統設計的正確性和合理性。相比于實車測試，本測試系統的測試覆蓋度和測試深度得到了顯著提高，如表2所示。

圖6 電器負載臺架

表2 測試用例對比

6 總結

本文研究了紅旗車型APP遠程控制系統的測試方法和開發過程。本測試系統已完成多款紅旗車型遠程控制系統的測試任務，具備良好的通用型和可移植性。相比于實車測試環境，該系統可實現正向功能測試、極限工況測試以及故障場景測試等多種維度、多種場景下的評價方法，有效地提升了測試覆蓋度和測試深度，顯著地縮短了產品的開發驗證周期。