DNV GL China

硬件在环测试概念解释

硬件在环测试(HIL)测试是用于测试和验证控制系统软件的高效的黑盒子方法

联系我们

Xiaofeng Jason Liu Xiaofeng Jason Liu
Head of Dep. Consulting Services E.A.
分享:
打印:
HIL Testing

控制系统不再连接到船舶的实际设备上,而是连接到带有船舶及其设备的精密模型的HIL模拟器上。这样可以系统、综合地测试控制系统功能以及故障处理,并且对人员、设备或环境不构成风险。

HIL测试概念

控制系统通过一套输入/输出(I/O)信号与船舶系统互动。通过测量动态和参数的传感器以及操作站及其他控制系统来提供输入。根据控制系统的输入和内部模型,该控制系统可计算输出到执行器的控制信号。

完成HIL测试需要把控制系统及其操作站与环境隔离开来,并采用HIL模拟器实时发出的模拟I/O来替换所有实际I/O。HIL模拟器模仿船舶、船舶系统和环境,以真实的方式对控制系统的指令给予响应,并提供现实、持续的测量。对于控制系统,真实世界与HIL模拟器里的虚拟世界没有区别。由此,在正常和非设计操作工况下,HIL模拟器为系统化测量控制系统的设计理念、功能、性能和故障处理能力提供了便利。

HIL simulator visualization

事实

  • HIL模拟器包括执行器、动态与传感器的精密数学模型
  • HIL模拟器为控制系统创造了一个“虚拟世界”
  • HIL测试在安全试验台上进行,对人员、设备或环境不构成风险
  • HIL测试是黑盒子测试
  • 源代码不会通过HIL测试泄露或曝光
  • HIL测试是汽车与航空工业中的控制系统软件实际应用的行业标准
  • 每艘船的设备和构造都是独一无二的,可能出错的几率增加

黑盒

在HIL测试中,控制系统被视作是一个黑盒子。系统供应商无需提供任何源代码,因为没有必要获得控制系统内部工作方式的一手资料。测试案例和接受衡准基于功能描述、用户手册、船级规范和规则以及行业标准。

最佳实践

在汽车、航空电子和航空业,HIL测试已被确立为符合性能和可靠性要求的最佳实践。汽车制造商及其供应商对电子控制元件(ECU)开展综合HIL测试。这对于符合必要的安全水准、避免汽车召回来说至关重要。ECU范例包括ESP、ABS、巡航控制、自动四轮驱动、燃油喷射、点火和涡轮增压器控制。在航天行业中,美国宇航局(NASA)的独立验证与审批部(IV&V)广泛使用HIL来测试宇宙飞船中涉及关键任务的软件组件。在航空业中,HIL测试用于诸如未来战斗系统和联合攻击战斗机之类的程序。我们的PMS-HIL模拟器和一些故障类型的示例如下:

PMS-HIL simulator