专利名称：基于实车行驶状态动态实时回放的车辆电控系统测试方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆电控系统测试方法，特别涉及一种基于实车行驶状态动态实时回放的车辆电控系统测试方法。
背景技术：
在车辆电控系统开发过程中，需要提供验证其各项功能与性能的测试环境及测试方法，以评价所开发电控系统是否达到了预期设计要求。现有的电控系统功能测试环境与测试方法主要是基于硬件在环仿真系统实现的，即通过所建立的车辆仿真模型提供电控系统功能的测试环境，由于所建立仿真模型的复杂性、精确性等方面都受到一定程度的限制， 所以基于硬件在环仿真进行的电控系统功能测试与实车测试存在较大差异。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是要提供一种在车辆电控系统设计开发阶段为其功能测试营造一个真实的实车行驶状态测试环境的方法。为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种基于实车行驶状态动态实时回放的车辆电控系统，包括数据格式化处理模块、实车行驶状态动态实时回放模块、测试任务模块及与电控系统通讯的高层驱动I/O接口模块；其中，
所述的数据格式化处理模块以车辆路测试验数据为输入，经数据格式化处理后，通过数据传输接口把格式化后的路测试验数据发送给实车行驶状态动态实时回放模块；
所述的实车行驶状态动态实时回放模块包括数据读取模块、数据发送模块及数据接收模块，实车行驶状态动态实时回放模块经数据传输接口分别与数据格式化处理模块、测试任务模块双向连接；
所述的测试任务模块，根据测试需求设定为单次测试模块或循环测试模块； 所述的高层驱动I/O接口模块是基于数据通讯接口卡，实现与车辆电控系统的实时数据交互，通过与电控系统的底层驱动I/O接口的数据交互，把实车行驶状态的数据传输给电控系统的下位机控制系统，为下位机控制系统营造一个真实的实车行驶环境。所述的数据格式化处理模块包括车辆行驶状态数据的格式化模块和车辆行驶状态数据的有效性分析模块；车辆行驶状态数据的格式化模块，是对采集到的原始数据进行格式化处理；车辆行驶状态数据的有效性分析模块，是针对相关的数据进行有效性分析，验证得到的数据是否正确地表示了车辆实际行驶的状态，屏蔽测试过程中的异常数据。所述的实车行驶状态动态实时回放模块，采用多任务并发及内存映射机制，实现多任务之间的同步。所述的测试任务模块包括测试数据模块、测试目标模块、测试计划模块、测试类型模块及测试结果反馈模块；所述单次测试模块是基于某次工况下的车辆路测数据，为电控系统提供单次运行的实车测试环境；所述循环测试模块是不同工况的组合循环测试。一种基于实车行驶状态动态实时回放的车辆电控系统的功能测试方法，其测试步CN 102231079 A
说明书
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骤是
1)获取测试需求；
2)分析测试需求；
3)制定测试目标；
4)设计测试计划；
5)根据测试目标，选取测试数据；
6)对测试数据进行格式化处理；
7)把已格式化的数据存储到指定文件；
8)判断所有数据是否都处理完；
9)若所有数据都处理完，进行数据有效性验证；
10)若数据未处理完，返回第幻步；
11)验证格式化后测试数据的有效性；
12)若数据有效，继续下一步；
13)若数据无效，进行错误处理，保存异常数据在文件中的位置及异常类型等信息；
14)通过实车行驶状态动态实时回放模块读取格式化后的数据文件；
15)根据车辆电控系统的测试要求，向电控系统发送实车状态数据；
16)保存测试过程中电控系统的状态信息，完成本次测试。本发明的优越功效在于
1)有效地解决了电控系统开发过程中对车辆路测试验的依赖程度，也为电控系统长时间稳定运行的可靠性验证找到了简单有效的途径；
2)由于该测试方法可以实现实车测试情形的复现与测试的自动化，有效地减少了实车测试的次数，节约了成本，而且大大缩短了电控系统的开发周期。
图1为本发明的原理框图2为本发明的数据格式化处理与有效性分析流程图； 图3为本发明的实车行驶状态动态实时回放的多任务时序图； 图4为本发明的系统通讯模块流程图； 图5为本发明的基于测试脚本的系统通讯模型。
具体实施例方式请参阅附图所示，对本发明作进一步的描述。如图1所示，本发明提供了一种基于实车行驶状态动态实时回放的车辆电控系统，包括数据格式化处理模块、实车行驶状态动态实时回放模块、测试任务模块及与电控系统通讯的高层驱动I/O接口模块；其中，
所述的数据格式化处理模块以车辆路测试验数据为输入，经数据格式化处理后，通过数据传输接口把格式化后的路测试验数据发送给实车行驶状态动态实时回放模块；
所述的实车行驶状态动态实时回放模块包括数据读取模块、数据发送模块及数据接收模块，实车行驶状态动态实时回放模块经数据传输接口分别与数据格式化处理模块、测试任务模块双向连接；
所述的测试任务模块，根据测试需求设定为单次测试模块或循环测试模块； 所述的高层驱动I/O接口模块是基于数据通讯接口卡，实现与车辆电控系统的实时数据交互，通过与电控系统的底层驱动I/O接口的数据交互，把实车行驶状态的数据传输给电控系统的下位机控制系统，为下位机控制系统营造一个真实的实车行驶环境。所述的数据格式化处理模块包括车辆行驶状态数据的格式化模块和车辆行驶状态数据的有效性分析模块；车辆行驶状态数据的格式化模块，是对采集到的原始数据进行格式化处理；车辆行驶状态数据的有效性分析模块，是针对相关的数据进行有效性分析，验证得到的数据是否正确地表示了车辆实际行驶的状态，屏蔽测试过程中的异常数据。所述的实车行驶状态动态实时回放模块，采用多任务并发及内存映射机制，实现多任务之间的同步。所述的测试任务模块包括测试数据模块、测试目标模块、测试计划模块、测试类型模块及测试结果反馈模块；所述单次测试模块是基于某次工况下的车辆路测数据，为电控系统提供单次运行的实车测试环境；所述循环测试模块是不同工况的组合循环测试。该系统以车辆路测试验数据为输入，通过数据格式化处理后，得到系统易于处理的自定义数据文件格式，并由数据传输接口模块通过读文件的方式取得相关的数据。软件系统部分采用了多任务并发技术及内存映射机制设计了数据读取、数据发送及数据接收的多任务程序；同时，根据测试需求，使用动态脚本语言设计并实现了单次测试和循环测试的通用程序模板，基于此可以设计不同的测试任务，完成不同的测试目标。为了高速、稳定的与电控系统进行数据交互，以控制器局域网(Controller Area Network, CAN)协议为基础，自定义了数据传输和命令执行的协议，并基于USBCAN接口卡开发了与电控系统下位机进行实时数据交互的系统通讯模块，即高层驱动I/O接口模块， 通过与电控系统的底层驱动I/O接口的数据交互，把实车行驶状态数据传输给电控系统的下位机控制系统，为下位机控制系统营造一个真实的实车行驶环境。一种基于实车行驶状态动态实时回放的车辆电控系统的功能测试方法，其测试步骤是
1)获取测试需求；
2)分析测试需求；
3)制定测试目标；
4)设计测试计划；
5)根据测试目标，选取测试数据；
6)对测试数据进行格式化处理；
7)把已格式化的数据存储到指定文件；
8)判断所有数据是否都处理完；
9)若所有数据都处理完，进行数据有效性验证；
10)若数据未处理完，返回第幻步；
11)验证格式化后测试数据的有效性；
12)若数据有效，继续下一步；
13)若数据无效，进行错误处理，保存异常数据在文件中的位置及异常类型等信息；14)通过实车行驶状态动态实时回放模块读取格式化后的数据文件；
15)根据车辆电控系统的测试要求，向电控系统发送实车状态数据；
16)保存测试过程中电控系统的状态信息，完成本次测试。图2是数据格式化处理及有效性分析的流程图，进行数据的格式化处理时，首先打开实车行驶状态数据记录文件，查找所需数据记录的开始位置对其进行定位，然后读取指定长度的数据到数据缓冲区，并以自定义的数据格式进行格式化处理，格式化完成后，把已格式化数据存储到指定文件，判断所有数据是否都处理完，如果处理完，结束数据格式化处理，否则，重复数据读取、格式化处理流程，直到所有数据都处理完。数据格式化后，需要对其有效性进行验证分析，数据有效性分析以格式化后的数据文件为输入，通过查找相关数据的开始位置对数据进行定位，然后，把指定长度的数据读取到数据缓冲区中，以便相关的检测算法对数据的有效性进行判断分析，当检测到无效数据时，进入错误处理部分，收集异常数据在文件中的位置及异常类型等信息，将其进行实时显示，并以文件的形式进行保存，便于分析判断。在系统开发过程中，为了满足电控系统对实时性的严格要求，设计实现过程中引入了多任务并发设计技术。采用多任务并发设计技术可以提高系统及程序的运行性能，诸如计算速度、响应时间等。并发执行的多个任务之间存在着对临界资源的争夺问题，也存在着相互配合的几个任务之间如何实现工作点同步的问题。任务间的同步问题，现在的操作系统提供了许多安全、高级的任务同步控制方法。以Windows开发平台为例，系统提供了同步对象来协调多任务的执行，同步对象有事件对象(Event Object)，临界区(Critical Action)，信号量(Semaphore)和互斥量(Mutex)。事件对象是用来标志某个事件是否发生，从而确定是否执行某个任务；临界区是一种保证在某一时刻只有一个任务能够访问某种资源的机制；信号量是允许多个任务同时访问同一资源的方法。互斥量是用来控制共享资源的方法，每个任务要访问共享资源，都要首先获得互斥对象的拥有权。在实车行驶状态动态实时回放模块的设计实现中，根据系统多任务同步的要求， 选用了事件对象和临界区来实现各任务间的同步。如图3所示，主任务完成系统初始化工作后，设置各任务创建与运行需要的参数及环境变量，然后根据任务启动顺序启动各任务函数，启动完成后，向数据验证任务发送完成通知，此任务的主要作用是避免用户打开未格式化的数据文件，使系统其他功能发生运行期异常，数据验证任务一直等待操作指令，在系统发出数据验证的操作指令后，打开格式化后的实车行驶状态数据文件，根据异常数据的特征，开始数据有效性的验证，出现异常数据时，记录数据类型、异常类型及数据在文件中的位置，并向主任务发送数据异常通知，主任务显示异常信息，并等待用户的操作指令以进行下一步动作。通过数据验证后，发送验证完成通知，数据读取任务收到通知后，开始数据读取，并基于自定义的数据帧格式，把读取到的数据组合起来，供数据发送任务使用。数据读取、数据发送及数据接收任务是系统设计实现的关键，任务间是否能协调一致的工作将直接影响系统运行期的整体性能。首先，采用内存映射机制把数据文件读入内存，以减少文件读写操作对系统性能的影响，对内存数据操作时，以临界区同步机制保护被访问的数据，以保证数据处理的一致性。数据读取任务按预设的步长向下位机发送数据帧，完成后向数据描画而任务发送描画通知，把数据以图形化的形式进行动态直观描画，同时，查询数据接收事件的信号状态，如果设置了事件信号状态，就向数据接收任务发送数据接收通知，激活数据接收任务，开始数据帧的接收，并显示和保存接收结果，完成后置位发送事件为有信号状态，激活数据发送任务，继续进行数据的发送。当所有数据处理完后，向主任务发送数据处理完成的通知，主任务对相关结果进行显示和保存，并等待用户的下一步的操作指令。关于系统多任务的时序关系如图3所示。如图4所示，系统通讯模块主要功能是实现主机与从机的传输接口，这里的主机是连接了 USB转CAN设备的PC机，其上运行着实车行驶状态动态实时回放功能的上位机控制系统，从机是电控系统硬件设备，其上运行着电控系统的下位机控制系统。在主机和从机上电启动后，首先，需要确认CAN接口卡设备是否能正常工作，并验证主从机的CAN设备是否能正常收发数据，保证主从机运行期能正确传输数据。CAN设备初始化并启动完成后，向从机设备发送一帧验证用数据帧，主机等待从机的响应，若从机收到数据并在指定时间内向主机发送了响应结果，主机保存CAN信息帧后，等待用户的操作指令，否则，显示CAN设备连接失败的信息，并等待用户进一步的操作指令。关于系统通讯模块的实现流程见图4。图5描述了基于测试脚本的系统通讯模型的结构组成。系统运行过程中，在实车行驶状态动态实时回放模块主程序启动后，调用动态脚本初始化函数启动脚本解释器，解释执行测试用例脚本程序，并与系统主程序进行数据交互，使系统按照测试用例的控制要求，向车辆电控单元发送实车行驶状态数据，这样各部分就能协调一致的完成测试任务，测试过程中，根据系统运行的反馈结果，通过修改测试脚本，可以改变测试的控制要求，并实时查看测试结果，最大程度的利用了脚本语言的优势。单次测试是基于某次工况下的车辆路测数据，为车辆控制系统提供单次运行的实车测试环境；循环测试包括两种情况，其一是单一工况的循环测试，其二是不同工况的组合循环测试，同时，也考虑了实车行驶过程中的停车工况。该测试系统不局限于此，而是可以根据有限的车辆路测数据，得到多种测试任务的组合，满足不同的测试要求。
权利要求
1.一种基于实车行驶状态动态实时回放的车辆电控系统，包括数据格式化处理模块、实车行驶状态动态实时回放模块、测试任务模块及与电控系统通讯的高层驱动I/O接口模块；其中，所述的数据格式化处理模块以车辆路测试验数据为输入，经数据格式化处理后，通过数据传输接口把格式化后的路测试验数据发送给实车行驶状态动态实时回放模块；所述的实车行驶状态动态实时回放模块包括数据读取模块、数据发送模块及数据接收模块，实车行驶状态动态实时回放模块经数据传输接口分别与数据格式化处理模块、测试任务模块双向连接；所述的测试任务模块，根据测试需求设定为单次测试模块或循环测试模块；所述的高层驱动I/O接口模块是基于数据通讯接口卡，实现与车辆电控系统的实时数据交互，通过与电控系统的底层驱动I/O接口的数据交互，把实车行驶状态的数据传输给电控系统的下位机控制系统，为下位机控制系统营造一个真实的实车行驶环境。
2.根据权利要求1所述的基于实车行驶状态动态实时回放的车辆电控系统，其特征在于所述的数据格式化处理模块包括车辆行驶状态数据的格式化模块和车辆行驶状态数据的有效性分析模块；所述的车辆行驶状态数据的格式化模块，是对采集到的原始数据进行格式化处理；所述的车辆行驶状态数据的有效性分析模块，是针对相关的数据进行有效性分析，验证得到的数据是否正确地表示了车辆实际行驶的状态，屏蔽测试过程中的异常数据。
3.根据权利要求1所述的基于实车行驶状态动态实时回放的车辆电控系统，其特征在于所述的实车行驶状态动态实时回放模块，采用多任务并发及内存映射机制，实现多任务之间的同步。
4.根据权利要求1所述的基于实车行驶状态动态实时回放的车辆电控系统，其特征在于所述的测试任务模块包括测试数据模块、测试目标模块、测试计划模块、测试类型模块及测试结果反馈模块；所述单次测试模块是基于某次工况下的车辆路测数据，为电控系统提供单次运行的实车测试环境；所述循环测试模块是不同工况的组合循环测试。
5.根据权利要求1所述的基于实车行驶状态动态实时回放的车辆电控系统的功能测试方法，其测试步骤是1)获取测试需求；2)分析测试需求；3)制定测试目标；4)设计测试计划；5)根据测试目标，选取测试数据；6)对测试数据进行格式化处理；7)把已格式化的数据存储到指定文件；8)判断所有数据是否都处理完；9)若所有数据都处理完，进行数据有效性验证；10)若数据未处理完，返回第幻步；11)验证格式化后测试数据的有效性；12)若数据有效，继续下一步；13)若数据无效，进行错误处理，保存异常数据在文件中的位置及异常类型等信息；14)通过实车行驶状态动态实时回放模块读取格式化后的数据文件；15)根据车辆电控系统的测试要求，向电控系统发送实车状态数据；16)保存测试过程中电控系统的状态信息，完成本次测试。
全文摘要
本发明公开了一种基于实车行驶状态动态实时回放的车辆电控系统测试方法包括数据格式化处理模块、实车行驶状态动态实时回放模块、测试任务模块及与电控系统通讯的高层驱动I/O接口模块；数据格式化处理模块以车辆路测试验数据为输入，经数据格式化处理后，通过数据传输接口把格式化后的路测试验数据发送给实车行驶状态动态实时回放模块；测试任务模块，根据测试需求设定为单次测试状态或循环测试状态；高层驱动I/O接口模块是基于数据通讯接口卡，实现与车辆电控系统的实时数据交互，把实车行驶状态的数据传输给电控系统的下位机控制系统，为下位机控制系统营造一个真实的实车行驶环境，有效地减少了实车测试的次数，节约了成本，而且大大缩短了电控系统的开发周期。
文档编号G05B23/02GK102231079SQ20111013020
公开日2011年11月2日 申请日期2011年5月19日 优先权日2011年5月19日
发明者余健飞, 刘翔, 司建玉, 吴光强, 孙贤安, 罗先银 申请人:同济大学