dSPACE 智能驾驶SIL/HIL 仿真验证解决方案：技术赋能智能驾驶研发全周期

2025-11-19 08:25 82

摘要：

在智能驾驶技术飞速迭代的今天，如何在加速研发的同时确保系统安全可靠？

关于dSPACE：创立于1988年的 dSPACE，是一家国际领先的仿真和验证解决方案供应商，致力于加速自动驾驶电动车辆的开发与验证。面向汽车智能化、电动化及网联化产品技术开发，dSPACE 提供的工具链服务于全球各大汽车制造商及其供应商。dSPACE 技术积累深厚的仿真环境可以提供准确的传感器模型和环境仿真，帮助汽车项目精准高效地完成感知堆栈的测试和验证。此外，dSPACE 在航天和工业自动化领域积累的知识和经验，正在促进汽车领域仿真与测试技术的创新。

在智能驾驶技术飞速迭代的今天，如何在加速研发的同时确保系统安全可靠？当自动驾驶向 L4 级进阶，实车路测的局限性愈发凸显：10 亿公里的必要测试里程、极端场景的低复现率、功能安全合规的严苛要求，让仿真测试成为突破研发瓶颈的核心引擎。这篇文章让我们了解下在仿真验证解决方案领域深耕三十余年的行业领军企业dSPACE如何以软件在环（SIL）与硬件在环（HIL）协同解决方案，将虚拟验证的精准性与高效性推向极致，成为全球车企信赖的安全基石，为智驾系统验证提供全流程保障。

全流程复用工具链：打破研发阶段壁垒，提升开发效率

自动驾驶的仿真根据被测对象或者开发阶段的不同，可以分为软件在环仿真、硬件在环仿真及云仿真。软件在环仿真，就是针对软件系统或自动驾驶软件包做相关的测试；下一步是硬件在环仿真，此时软件已经被部署在硬件控制器上，就需要对控制器做相关测试验证；云仿真是为了加速多节点并发仿真速率测试。无论是SIL、HIL还是云仿真，dSPACE所有的工具链和软件都可以进行复用，也是dSPACE独具的优势。可以极大的提高客户工作效率及开发速度。

图1：dSPACE 端到端仿真与验证工具套件

ADAS/AD SIL/HIL 通用模型和软件：标准化与合规化设计——保障测试严谨性，助力认证落地

作为ASAM（Association for Standardization of Automation- and Measuring Systems）组织创始成员，dSPACE深度参与制定OpenX（OpenDrive， OpenScenario， OpenCRG， OSI），XIL API和FMI/FMU等标准，保证产品天然支持这些标准，并紧跟这些标准的发展。
ISO 26262 认证：dSPACE提供的自动化测试软件以及模型AutomationDesk, ASM, AURELION, ModelDesk等经过了国际认可的ISO26262认证，证明工具本身可以用于最高到ASILD等级的控制器功能测试，可帮助客户进行相关认证工作。
模型开放性和易用性：dSPACE的ASM（Automotive Simulation Models）模型，基于Simulink搭建，其核心功能模块几乎全部开放，可以看到Simulink的最底层，方便理解模型的运行原理，以及用户进行二次开发。模型参数化软件ModelDesk，方便测试工程师在不打开模型底层逻辑的前提下修改模型参数以及搭建道路和驾驶工况。
物理级传感器模型及3D渲染动画软件：对于传感器模型而言，为了提高用户的成本效益并且满足不同的测试策略，dSPACE提供了多种类型的传感器模型。有输出目标列表的真值传感器模型，也有输出原始数据的物理传感器模型。dSPACE的3D可视化仿真平台AURELION有两大技术点，一是使用Unreal虚幻引擎对图像进行渲染，实现对摄像头图片帧的真实度还原，可以对摄像头识别的敏感要素，如天气，灯光进行调节，同时通过数学模型可以对摄像头的畸变参数，暗晕色差等成像效果进行设置，可用于驾驶模拟器或摄像头激励测试等。二是AURELION可以提供四种物理传感器模型（摄像头，激光雷达，毫米波雷达，超声波雷达）用来仿真测试感知融合算法所需要的传感器RAW data数据。它利用Ray tracing光线追踪技术实现了对激光雷达毫米波雷达射线类原始数据的仿真，实现“实车场景数字化 - 虚拟场景验证 - 算法优化迭代” 的闭环，让虚拟测试与真实路况无缝衔接。

图2：dSPACE高真实度三维环境（模块/平台）AURELION效果

上位机和自动化管理软件：

dSPACE ControlDesk可以访问仿真平台获取到总线和模型中仿真运行的动态数据，在虚拟或真实ECU上执行测试，标定和诊断等功能。对于规控运动算法测试，用户可以通过界面用轻量化的方式显示交通参与物的Boundingbox来观测车辆的行为轨迹。用户可以灵活的模块化的扩展自定义数据的观测界面。

可以通过dSPACE自动化测试工具AutomationDesk来创建基于图形化，基于信号量，基于脚本或是基于步骤的自动化测试方案，通过自动化生成的数据和报告来监控测试进度，并一键式将测试结果图表可视化输出。整个流程dSPACE都为用户提供了自定义的可能性，简单操作便可以实现。

软件在环Software-in-the-loop 系统：早期验证软件性能，筑牢实车测试基础

在自动驾驶软件研发中，算法迭代速度、场景覆盖广度与测试成本控制，成为车企突破量产瓶颈的关键挑战。dSPACE 凭借仿真技术积淀，打造 ADAS/AD 软件在环（SIL）测试系统，以数字孪生构建高效、精准、低成本的软件验证环境，让每一行代码都在虚拟世界中经受极致考验，为实车安全筑牢第一道防线。

虚拟ECU（V-ECU）在仿真中代表真实ECU软件。与仅使用一个简化的Simulink®/Stateflow®模型不同，V-ECU包含真实的产品级代码。它仅包含代码，并且确实不需要任何特殊的硬件。在SIL场景中，V-ECU用于代替实际的ECU或控制器模型。

dSPACE VEOS是基于PC的仿真平台，可用于改进电子控制单元 (ECU)开发的虚拟验证。 VEOS使得在开发的早期阶段可以仿真各种不同的模型，例如功能模型，功能模拟单元 (FMU)，虚拟ECU(V-ECUs) 和车辆模型，而与任何特定的仿真硬件无关。VEOS的核心优势在于从软件组件到系统级别的软件集成测试，复杂的环境模型可以与虚拟ECU集成在一起，以验证复杂的控制器策略甚至仿真和测试整个虚拟车辆。在准备进行硬件在环仿真前期，可以在PC上创建，测试和配置而无需依赖于硬件在环（HIL）系统。

在多团队协作场景中，系统支持云端部署与数据共享，不同地域的研发团队可实时访问同一测试环境，共享场景库与测试数据，避免重复开发，将团队协作效率提升50%。某国际车企通过该模式，实现全球 5 个研发中心的协同测试，将软件集成周期缩短 40%。

图3：dSPACE SIL仿真与集成平台VEOS

硬件在环Hardware-in-the-loop 系统：高精度实时仿真，验证硬件 - 软件协同性能

dSPACE HIL 硬件系统以 “多核处理器 + FPGA 加速” 的异构架构，构建起实时性的绝对优势。从单 ECU 测试到多域控制器验证，dSPACE 硬件系统以模块化设计实现全场景覆盖。硬件层面支持数字 I/O、模拟 I/O、CAN FD、Ethernet（1000BASE-T1）等全类型接口，可直接对接英伟达 Orin、高通 Ride 等主流智驾芯片，无需额外转接设备。

软件生态更实现无缝协同：可直接导入MATLAB /Simulink 建模成果并生成实时代码，一键部署至 SCALEXIO 实时处理单元；与 ControlDesk 监控平台、AutomationDesk 自动化框架深度集成，形成 “建模 - 部署 - 测试 - 分析” 的闭环流程。

环境传感器接口（ESI）单元确保与ADAS/AD控制单元进行特定协议通信。由AURELION生成的摄像头数据，一方面可以使用真实车辆摄像头通过视频暗箱直接采集仿真场景图像，输入给控制单元；另一方面可以通过视频注入设备直接将仿真场景图像注入给ADAS/AD控制单元。

HIL硬件系统的核心价值，在于将虚拟场景转化为可复现的测试条件。其硬件平台支持 7x24 小时不间断运行，配合内置的故障注入模块，可模拟传感器失效、总线通信中断、电源电压扰动等 100 + 种异常工况，在实验室中精准暴露潜在风险。

图4：dSPACE 智驾HIL仿真系统组成

dSPACE ADAS/AD SIL/HIL 解决方案凭借全流程复用工具链、标准化合规设计、高保真模型体系及高性能硬件支撑，为智能驾驶研发提供从早期算法验证到量产合规测试的全周期技术保障，有效降低研发成本、缩短开发周期、提升系统安全性，已成为全球智能驾驶领域技术创新与产业落地的重要推动者。

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