新一代宝马7系不仅以一套引人注目的先进驾驶辅助系统（ADAS）给人们留下了深刻印象，而且还提高了敏捷和创新性开发过程的标准。当然，设计和测试这种高度复杂的客户功能，需要全新的途径和方法。

新7系的ADAS创新功能

宝马在2015年推出了新一代7系，这款汽车提供了当时最为成熟和先进的ADAS功能。宝马的总体目标是超越客户期望，重新定义奢侈豪华的含义，在此目标的驱动下，宝马把配备性能出色、效率范围广泛的创新性功能引入世界市场，在通往高度自动化驾驶的道路上，这可以被视为另外一座里程碑。

图1  划分为“托管”、“功能”和“安全”的驾驶体验

宝马新7系ADAS的指导思想是在当今驾驶体验的所有领域里（见图1），希望给客户提供更好的体验。

“托管”这个方面解决没有驾驶员时有关高度自动化驾驶的问题，车辆可以自行驾驶和泊车，目的是将驾驶员从枯燥乏味的驾驶任务之中解脱出来；“功能”涵盖了喜欢自己驾驶的客户，这些客户了解自己的驾驶习惯，几乎很少或根本不需自动化，但车辆会监控道路并提供相关信息；此外，在驾驶员遇到不同平常的意外情况下，“安全”这个方面需要提供各种各样的智能化主动安全系统，比如在紧急情况下提供辅助，防止发生事故。

考虑到这三个领域的各种情况，宝马的工程师为新7系开发了一套前后连贯的、可视的ADAS功能，重点包括：遥控泊车、泊车辅助和主动停车距离控制（PDC）、主动巡航控制、滑行辅助、转向和车道控制辅助、主动侧撞保护、变换车道和离开车道报警、前后横向交通警示、方法控制预警以及自动紧急制动系统（AEB）。

图2 宝马7 系的传感器和控制装置

通过对技术基础进行更为详细的研究，可以发现多种复杂、成熟的传感器以及高端控制装置（见图2），如：侧方位雷达、全方位前置雷达、立体声前置摄像头、环视摄像系统（前+侧+后）、超声波传感器和红外摄像头。

ADAS的开发过程

图3 ADAS 的开发过程

在多数情况下，汽车行业复杂系统的典型开发过程由两个主要阶段构成：初始产品策略和预开发阶段，紧接着是工业化阶段（见图3）。

在初始阶段，对一项产品策略的定义，标志着整个产品开发过程的开始，这包括很多程序。首先，诸如市场营销研究或对科技活动的筛选，一般结果是形成产品创意组合，这种组合被传递给预开发，从而进行进一步阐述；其次，随着产品创意与一组更加清晰的预期产品目标与性能联系起来，初步创意发展为更加详细的描述，紧跟其后的是确定所有技术细节目标；最后是创造出一款产品概念，这种产品概念包括功能架构体系设计、产品性能定义以及诸如借以实现的技术或预算等要素。

定义客户需求和效益

在当今以客户为导向的产品开发中，了解最终用户及其需求，是有吸引力的产品的关键因素，但这取决于产品布局如何有效和高效地被执行。

为了深入地了解客户体验，在主要的一些市场上，宝马采用市场研究和详细的客户调查等方法，并将与客户功能相关联的初始“感觉”和“需求”转换成具体的和决定性的功能属性。所有概念和技术在某一点上可能都面临性能局限，由于现有零部件的物理局限性，特别是ADAS方面的情况，还有传感器表现出的局限性（如逆光状态下的摄像头），这些情况对客户功能会带来相当大的局限性。为了量化这些方面的问题，宝马根据基本功能概念和体系结构，对客户功能进行评估，结果得出功能概念的具体水平，这个数值描述所开发出来的功能概念能达到某种具体功能属性或特征的最高品质水平。

图4 ADAS 的功能性能标准范例

在定义阶段的最后步骤，是将所获得的性能属性和品质水平转换成真实可以测量的数据。这些被称之为“功能性标准”（见图4），该标准既考虑到完整功能概念的优势和劣势，采用可进行测量的（客观的）或可以进行描述的（主观的）数值予以表达。

结果，预期客户功能与一整套性能标准连接到一起。对概念的最终评估采用全局方法，既考虑到每单个标准，又有各自的具体重点，因此可以既高效又非常平衡地对最终创造出的基本功能做出判断。

为测试和验证确定正确路径

随着量产阶段的接近，对所开发功能进行测试和验证变得越来越重要。许多国际性标准已经形成了测试方面的强制性规则，这些规则也都被应用于ADAS领域，例如ISO26262就已经在ADAS的各个领域里确立了自己的地位。

图5 测试目标验证和检验（包括功能测试的应用）

我们对测试方法的实际应用提出了一种可参考的观点，并展示出进行ADAS测试时所遇到的挑战，以说明在所有情况下，为了确保安全功能所做的开发情况，以及宝马所执行的创新性途径和方法。作为出发点，如图5所示，从检验和验证这两个测试目标开始，对测试方面的问题进行探讨。

在测试方面，安全性（如功能安全性、可控性）和功能性（如基本功能、降级行为）是由执行正确与否和是否遵循确定规范这样的问题所推动的。相反，功能验证却提出客户价值和功能品质的问题，而这个问题反映在客户导向测试上，其关注的重点在总体功能性能方面。

图6 ADAS 函数的测试平台

为了应对这种复杂挑战，必须要有智能的方法和途径用于确定测试方法、平台和测试对象之间的最佳匹配。宝马在诸如灵活性、成本和精确度等性能方面进行了深度分析，结果揭示出每种单个平台的具体优越性，以及何时可以将与其相匹配的组合用于ADAS功能上。图6显示出，当前ADAS行业所使用的典型测试平台的潜力和缺陷。

图7 通用耐久性测试（假阳性数值的证明）

一旦功能性能标准最终确定完成，就可建立并出台适当的测试策略。在ADAS领域可以看到的一个著名的范例，是在采用标准或闭环耐久测试时，通过统计手段得到的“假阳性”数值。一般而言，这种情况会带来大量的现场测试，通过使用庞大测试车队完成大量的测试里程（见图7）。

考虑到这种方法所面对的挑战，在开发过程中，如果在非常晚的阶段进行大量测试，万一出现负面测试结果或晚期希望对功能进行改进，就会留不出多少时间甚至没有时间做出任何反应。按时完成耐久性测试与最终软件版本延迟可用性之间的冲突，可能造成项目整体延期或项目不成功。

新型开环耐久性测试的关键特点：

1.在第一阶段，为了确定车辆的一致性运动，在装备有完整传感器装置及中央里程计的车队上，积累必要的输入数据（原始传感器检测值）。

2.根据所需测试方案，在预期现场或随机现场驾驶的同时，大容量数据记录装置既记录原始传感器数据，也记录车辆运动情况。

3.各别原始数据包被分配给所涉及到的传感器供应商在在环软件和在环硬件（SIL/HIL）工作台上对每种传感器装置进行个别再模拟仿真测试。

4.随后，将经过处理的传感器数据同步输入到联合传感器集成模块。

5.最后，在SIL/HIL工作台上所进行的客户功能再模拟仿真产生出计算数值，用作所要求的性能标准。

图8 采用多传感器装置的开环耐久性测试

这种由于使用多传感器零部件（和供应商）而增加的复杂度，带来了测试过程中的额外挑战。宝马用于应对这种挑战的成功方法途径造就了新一代开环耐久性测试，这种方法将首先应用于宝马新7系（见图8）。

将现实车辆测试与灵活软件验证成功结合起来，宝马向人们展示出，即使在诸如中央环境模型这样高度复杂的功能结构体系中，敏捷性和灵活性是怎么样得以保证的。这种创新方法的挑战围绕着下列几个方面展开：处理大数据包、传感器数据的智能化标签黏贴技术方法、确保真实数据、模拟仿真数据的一致性以及处理应对单个传感器数据的同步时间测量等。

未来的挑战

图9 自动驾驶的发展

未来客户需求将持续不断地将ADAS功能向更高程度的智能化推进（见图9），自动驾驶将会是大势所趋，整个业界已经开始热火朝天地讨论并进行各种开发和测试活动。朝着更高程度的自动化水平，以及由此而产生的责任转移过渡，并不仅仅增加功能性本身的挑战性，而且还会增加基本过程和方法的挑战性。OEM供应商将在技术导向方面发挥重要作用，推动跨行业之间发生更多的知识和技术转移。

在成本效益和实现的及时性方面，当前的方法和业务模式提供不了这个问题的答案。将来，为了控制大量可能的方案，评估和验证过程会更加依赖于虚拟方法。因此，我们需要功能强大的有效模拟仿真模型（如ADAS传感器）、公用的接口标准、对模拟仿真结果的自动化分析以及测试策略的自动化决策等。

宝马已经启动了PEGASUS项目，与OEM、供应商和公共机构一起，在下列研究项目中上全力向前推进：建立测试目标标准、确定功能签字验收所必需的使用案例或方案范围，以及进一步综合虚拟模拟仿真方法成为测试和验证的核心方法。此种公共方法和途径的成功，在朝着自动驾驶的道路上将扮演决定性角色，使得所有涉及到的方方面面能够满足将来的客户需求。