车载信息娱乐系统品质提升之路

1. 概述

    伴随汽车工业的蓬勃发展，车载信息娱乐系统正成为汽车智能化的一个重要环节。在为广大消费者提供更高级的舒适性、娱乐性和信息性的同时，车载信息娱乐系统作为整车高附加值的电子产品在汽车里所占的比重越来越大,且集成的功能由单纯的音响设备、CD设备、收音机设备逐渐扩展为影像娱乐、汽车导航、无线通讯等于一体的多媒体信息交互设备。

图1 信息娱乐系统功能概述

    从图中可以看出，一个车载信息娱乐系统拥有音频播放、视频图像播放、广播、导航、蓝牙、语音识别、手机通信等功能，同时车载信息娱乐系统作为整车电气及网络的一个结点，担负着显示和反馈整车状态与信息的作用。

2. 测试需求

    如上所述，车载信息娱乐设备在整车中所扮演的重要角色，为驾驶者提供了最直观的车辆舒适性、娱乐性与品质感受。但当前受测试技术、手段与条件短板的制约，车载信息娱乐系统较其他传统电控单元，其功能与性能仍存在诸多问题，如：音频播放的爆破音、触摸屏响应迟缓、交互界面显示错误、导航定位精度低、语音识别准确低等问题，均制约了信息娱乐的品质提升与用户感受。

    因此，必须在产品开发阶段，针对每一样功能都需进行功能和性能级别的测试。信息娱乐系统功能涉及人机交互、音视频信号、无线信号、硬线信号及总线信号等多种技术集成，故在实验室条件下的测试需求涉及面广、且繁复多样。如下图所示为车载信息娱乐系统各项功能、性能的基本测试需求。

图2 信息娱乐系统测试需求

    如图列出几种信息娱乐系统测试内容如：

    1. 针对人机交互既有画面流转、字符识别功能性测试，又包含图像亮度、色度、信噪比等性能级别等测试；

    2. 针对音频系统有音频输出功能验证，音频性能、及功放性能等测试；

    3. 针对USB功能的数据读写、设备识别、充电电流等测试；

    4. 针对收音机系统有FM/AM接收功能测试，及FM/AM调频性能等测试；

    5. 针对导航系统的测试有定位精度、定位时间、收星能力的测试等；

    6. 针对蓝牙功的手机互联功能测试，又包含发射与接收性能等测试。

    综上，信息娱乐系统测试需求涉及面广，繁复多样，测试耗时耗力，面对这样的测试挑战，传统测试效率低下，耗时、耗人力，已不能满足现代化自动测试的需求，需要有一个测试功能全面，自动化集成化程度高的软硬件平台，解决车载信息娱乐系统在品质提升之路上的测试挑战。

3. 解决方案

    恒润科技基于机器视觉、机器人与硬件在环仿真技术开发的车载娱乐信息测试系统，用于车载娱乐系统功能和性能项目的测试，利用测试系统模拟车载娱乐系统所需的有线和无线信号，达到在实验室环境模拟车载娱乐系统真实使用环境的目的。测试设备还可模拟车载娱乐系统的各种操作控制信号（包括触摸屏、线控、按键和语音），自动执行各种功能和性能的测试脚本，并自动生成测试报告。

图3 信息娱乐测试系统方案

    如上图所示，测试系统为车载信息娱乐系统提供了闭环的测试环境：

    1. 输入信号仿真

    a) 硬线信号模拟

    b) 总线信号模拟

    c) 触控操作仿真

    d) 语音信号模拟

    e) 射频信号模拟

    2. 输出信号采集与测试

    a) 硬线信号采集

    b) 总线信号解析

    c) 图像信号特征提取

    d) 音频信号分析

    e) 射频信号接收与分析

    实现了对车载多媒体设备工作环境的模拟与仿真，系统通过提供机器人触控，图像采集等，代替人工对信息娱乐系统的操作与观察记录，实现了在实验室条件的自动化测试环境，为车载信息娱乐系统的功能的开发和性能测试提供了有利支持和手段。

3.1. 触控操作仿真

    系统集成6自由度工业机器人，用户无需编程，即可完成对车载信息娱乐设备的各种触控操作设置，如机械按键、旋钮、触屏、双击、拖拽等动作。并包含丰富的参数配置，可设置触控次数、接触时间、旋转角度等。

图4 机械手触控仿真

    3.2. 界面图像识别

    系统基于机器视觉代替人眼识别功能，软件通过图像采集及分析功能，能够对信息娱乐系统显示界面的图形符号、字符数字、指针、颜色亮度等进行有效识别，实现对人机交互画面流转、信息显示、特征判定等的测试需要。

    如下图所示，系统拍摄待测屏幕获取图像信息，在预期区域内获取图像特征信息，如“101.9”、“快进箭头”等，作为判定依据。

图5 图像特性识别

3.3. 常规信号模拟与采集

    系统基于硬件在环技术，可模拟和采集基于硬线及总线形式的各类传感器、执行器信号，网络虚拟节点等，构成待测控制器所需的虚拟车辆环境，而无需在真实的汽车或原型上进行。这种测试系统性强，安全可靠，即使测试中超过极限条件，也不会造成任何损坏，且易于重现待测控制器的错误。简化了测试流程，提高了测试的效率。

图6 硬件在环测试

3.4. 射频信号仿真与分析

    本系统特针对信息娱乐系统基于无线射频功能（如广播、导航、通讯等）方面新需求的不断提出，基于PXI平台的PXI射频信号发生与分析板卡，能够轻松、灵活的实现对车载Bluetooh、GPS、FM/AM、2G/3G/4G、Wifi等无线射频制式信号的仿真与分析，满足以下性能参数的测试需要：

图7 射频信号测试

    1. FM/AM广播测试指标

    a) 频率范围

    b) 中频频率

    c) 有限噪声灵敏度

    d) 信噪比

    e) 锁台灵敏度

    f) 俘获比

    g) ……

    3. 导航信号测试指标

    a) 启动时间

    b) 位置偏差

    c) 重新捕获时间

    d) 定位精度

    e) 捕获灵敏度

    f) 接收频率

    g) ……

    2. 蓝牙信号测试指标

    a) 输出功率

    b) 功率密度

    c) 频率范围

    d) 20dB带宽

    e) 初始载波率漂移

    f) 单时隙灵敏度

    g) ……

    4. 网络通讯信号测试指标

    a) 发生功率

    b) 突发脉冲

    c) 相位误差

    d) 幅度误差

    e) 接收误码率

    f) 频率误差

    g) ……

    5. WIFI信号测试指标

    a) 发射功率

    b) 中心频率误差

    c) 时钟频率误差

    d) 上升沿/下降沿时间

    e) EVM

    f) 接收灵敏度

    g) ……

4. 自动测试

    系统具备支持自动化测的功能，上位机通过运行自动化程序，可控制测试设备的所有功能；可通过拖拽动作指令的操作，实现对测试流程的设计、编写和管理，通过与其它软件的链接，实现测试流程的自动运行和管理；可实现测试用例的图形化编辑。能够为测试人员提供以下便利：

    1. 拖拉开发模式,免除编程困扰；

    2. 根据需要任意配置测试用例与数量；

    3. 管理大型的测试项目、数据和结果；

    4. 支持繁复的回归测试，提高测试效率；

    5. 自动生成测试报告，便于记录与测试结果分析；

    6. 解放测试人员，提高测试效率与质量。

图8 自动测试序列运行

 图9 自动生成测试报告

5. 结束

     恒润车载娱乐信息测试系统由上位机系统与软件、信号仿真与分析系统、机器人手臂与机器视觉交互系统组成，基于硬件在环仿真技术实现了车载娱乐系统闭环仿真信号的模拟，通过控制机器人手臂与基于机器视觉的图像处理，实现了人机交互与反馈，为用户在产品开发阶段有效节约了成本，缩短了开发周期。

    本测试解决方案具备如下特点：

    1. 实验室条件下仿真车载信息系统闭环环境；

    2. 柔性化、多自由度机器人触控操作；

    3. 模块化射频信号矢量模拟与分析；

    4. 设备可靠性高，集成度好，易于使用与配置，便于维护和扩展；

    5. 强大的测试自动化功能，极大提高测试质量与效率 。