変化​する​要件​と​厳しい​納期​を​満たす​ため​に​再​利用​性​を​最大限​に​高め​て​行う​自動​駐車​システム​の​設計​および​テスト

Derek O'Dea, Valeo

 

"新​世代​カメラ​に​は​新しい​カスタム​通信​プロトコル​が​搭載​さ​れ​てい​ます。​PXI​モジュール​用​FPGA​構成​可能​アド​オン​の​FlexRIO​を​使用​する​こと​で​別​システム​で​再​設計​が​必要​に​なる​の​は​DUT​と​他​システム​と​の​間​の​インタフェース​と​なる​アダプタ​ボード​のみ​です。​PXI​プラットフォーム​を​使用​する​こと​で​必要​な​柔軟性​を​確保​し​つつ、​DAQ​機能​や​HIL​環境​といった​共通​要素​を​再​利用​でき​ます。"

- Derek O'Dea, Valeo

課題:

車両​安全​システム​は、​ソフトウェア​コンポーネント​の​増加​によります​ます​複雑​さ​を​増す​一方で、​開発​期間​は​短​く​な​って​い​ます。​私​たち​は、​自動​駐車​システム​の​設計​および​テスト​を​より​効率​的​に​行う​ため​に、​従業​員​の​スキル​セット、​ソフトウェア、​および​ハードウェア​を​再​利用​する​システム​を​開発​する​必要​が​ありま​した。

ソリューション:

NI​プラットフォームを使用すれば、​最小限​の​システム​変更​だけ​で​設計​から​量産​テスト​まで​進める​こと​が​可能​です。​要件​の​変更​に​対応​し、​短い​開発​期間​で​プロジェクト​を​完了​する​こと​が​でき​ます。

Valeo​社​は​売上​165​億​ユーロ​の​大​企業​で​あり、​数々​の​大手​自動車​ブランド​に​コンポーネント​および​技術​を​供給​する、​世界​最大​級​の​サプライヤ​です。​同社​の​計測​機器​および​ツール​の​担当​グループ​は、​ソフトウェア​コンポーネント​の​増加​によります​ます​複雑​化​する​安全​システム​で​使用​さ​れる​コンポーネント​を​検証​し​てい​ます。​同時に、​従来​は​2​年​だ​っ​た​自動車​の​開発​サイクル​は​徐々に​短​く​な​って​おり、​スケジュール​を​圧迫​し​てい​ます。​お客様​の​要求​に​応​じ​た​設計​が​重要​ですが、​設計​の​開始​段階​では​お客様​が​必要​な​もの​全て​を​把握​し​て​いる​こと​は​めったに​ありま​せん。​その​結果、​機能​と​要件​は​刻々と​変化​し、​プロジェクト​スケジュール​は、​複雑​で​余裕​の​ない​もの​に​なり​ます。

 

 

 

Valeo​社​が​特に​関心​を​寄せる​分野​は​自動​駐車​システム​です。​この​カメラ​ベース​の​システム​は、​複雑​な​組​込​システム​が​必要​で、​複数​の​設計​段階​が​あり​ます。​第​1​段階​は、​コンピュータ​ビジョン​の​アルゴリズム​を​調整​する​こと​です。​この​ため​に、​広範​な​計測​タイプ​に​対応​し​て​様々​な​センサ​および​自動車​ネットワーク​と​連動​できる、​NI​の​モジュール式PXIハードウェア​制御​プラットフォーム​を​使用​し​てい​ます。​まず、​PXI​シャー​シ​を​車両​に​取り付け、​通常​な​運転​状況​における​カメラ、​超音波、​車載​ネットワーク、​環境​センサ​の​ライブ​データ​に​接続​し​ます。​その後、​ベンチ​で​この​ライブ​データ​を​使用​し​て、​コンピュータ​ビジョン​の​デ​ィ​ー​プ​ラ​ー​ニ​ン​グ​アルゴリズム​の​トレーニング​と​検証​を​行い​ます。​トレーニング​が​終わる​と、​アルゴリズム​を​カメラ​システム​に​付属​する​実際​の​ECU(電子​制御​ユニット)​に​デプロイ​し​ます。​これ​により、​ソフトウェア​が​デプロイ​さ​れ​た​状態​で​ECU​を​いかに​テスト​する​か​という​課題​が​生​じ​ます。

 

実​世界​の​シナリオ​で​ECU​を​包括​的​に​テスト​する​必要​が​あり​ます​が、​路上​テスト​は​非常​に​費用​が​高い​ため、​全て​の​シナリオ​を​テスト​する​こと​は​不可能​では​ない​ものの、​かなり​困難​です。​HIL(hardware-​in-​the-​loop)​テスト​を​実施​する​こと​で、​シミュレーション​環境​と​実​環境​の​センサデータ​を​組み合わせ​て、​テスト​対象​の​組​込​コントローラ​を、​実際の環境であるかのように動作させます。​これ​により、​何​千​という​シナリオ​を​実行​し​て、​システム​の​信頼​性​と​安全​性​を​確保​でき​ます。

 

 

テスト​システム​の​構築​では、​同じ​PXI​ハードウェア​を​異なる​用途​で​使用​し​ます。​物理​的​な​センサ​に​接続​する​代わり​に、​ECU​が​物理​的​に​車両​に​取り付け​ら​れ​た​場合​の​全て​の​センサ​入力​を​シミュレーション​する​こと​で、​PXI​は​広範​な​HIL​テスト​を​実行​し​ます。​グラフィック​カード​と​多数​の​PXI I/​O​を​使用​し​て、​仮想​世界​の​中​で、​検査​対象​デバイス​(DUT)​が​制御​できる​仮想​の​車​を​作成​し​ます。​これ​は、​デバイス​が​仮想​の​車​を​どれ​くらい​うまく​制御​できる​か​評価​する​の​に​役​立ち​ます。​要するに、​ソフトウェア​を​使用​し​て、​センサ​と​コントローラ​で​構成​さ​れる​複雑​な​システム​の​機能​を​検証​できる​よう、​テスト​環境​を​シミュレーション​する​の​です。

 

並行​し​て、​先ほど​車両​に​取り​込​ん​だ​センサデータ​を​ECU​に​再​投入​し​て、​ECU​が​車内​に​搭載​さ​れ​た​場合​と​全く​同じ​センサデータ​を​受信​する​よう​に​でき​ます。​HIL​ベンチ​と​実際​の​車両​で​同じ​テスト​結果​を​得る​ため​に​は、​複数​の​セン​サ​ストリーム​の​時間​同期​が​重要​です。​ここ​で​PXI​で​の​完全​な​時間​同期​が​必須​となり​ます。

 

NI​の​モジュール​式​ハードウェア​に​基づく​この​柔軟​な​テスト​システム​は、​変化​する​機能​や​要件​に​対応​する​という​当社​の​ニーズ​を​満​た​しま​した​が、​依然として​厳しい​スケジュール​という​課題​が​残​って​い​ます。​この​課題​に​対処​する​ため、​私​たち​は​効率​化​に​焦点​を​当て​ま​した。​ツール​の​再​利用​を​促進​し、​プロジェクト​の​複数​の​部分​で​作業​する​ため​に​必要​な​知識​を​スタッフ​に​習得​さ​せ​ま​した。

 

ツール​について​ですが、​例​として​ソフトウェア​IP​を​考え​て​み​ます。​私​たちはLabVIEWを​使​って、​設計​プロセス​における​複数​の​段階​を通じて​実装​できる、​また​複数​の​プロジェクト​に​実装​できる、​共通​の​ソフトウェア​ツール​を​作成​し​てい​ます。​プロジェクト​の​コンセプト​段階​から​本格​的​な​生産​まで​同じ​テスト​コード​を​使う​こと​を​想像​し​て​くだ​さい。​これ​が​私​たち​の​目標​です。​通常​は​コード​の​80%​を​再​利用​でき​てい​ます。

 

 

コード​の​再​利用​に関して​は​大きな​成功​を​収​め​て​き​ま​した​が、​カメラ​モジュール​ごと​に​ハードウェア​を​変更​しな​け​れ​ば​なら​ない​部分​について​は​検討​する​必要​が​あり​ます。​新​世代​の​カメラ​に​は​通常​新しい​カスタム​通信​プロトコル​が​搭載​さ​れ​てい​ます。​PXI​モジュール​用​の​FPGA​構成​可能​アド​オン​で​あるFlexRIOを​使用​する​こと​で、​違う​システム​によって​再​設計​が​必要​に​なる​の​は、​DUT​と​それ​以外​の​システム​の​間​で​インタフェース​として​機能​する​アダプタ​ボード​のみ​です。​また、​PXI​プラットフォーム​を​使用​する​こと​で、​必要​な​柔軟性​を​確保​し​つつ、​データ​収集​機能​や​HIL​環境​といった​全て​の​共通​要素​を​引き続き​再​利用​でき​ます。

 

短い​納期​を​守る​ため​に​重要​な​もう​1​つ​の​要素​は、​人材​です。​私​たち​は​チーム​全体​で​LabVIEW​の​操作​を​習得​しま​した。​エンジニア​は​FPGA​コード​に​加​えて、​データ​収集、​車両​インタフェース、​HIL​シミュレーション​など​の​作業​を​行う​こと​が​でき​ます。​NI​プラットフォーム​の​おかげ​で、​新規​プロジェクト​受注​時に、​チーム、​ソフトウェア​IP、​コア​ハードウェアシステム​を​最大限​再​利用​でき​ます。​プロジェクト​の​切り替え​時に​唯一​変更​が​必要​な​の​は、​FlexRIO​アダプタ​モジュール​一点​のみ​です。​メンバー​を​プロジェクト​内​の​他の​役割​に​シフト​できる​ので、​誰​も​同じ​タスク​に​飽き​て​しまう​こと​が​なく、​チーム​の​モチベーション​を​維持​でき​ます。​これ​は​チーム​にとって​大きな​資産​で​あり、​私​たち​にとって​大きな​成功​です。

 

NI​プラットフォーム​を​使用​する​こと​で、​私​たち​は​要求​の​厳しい​業界​の​絶え間​ない​進化​に​対応​し​てい​ます。​新しい技術が導入され、​絶えず​スケジュール​に​追​われ​てい​て​も、​効率​的​に​作業​す​れ​ば​この​よう​な​課題​に​対処​できる​と​確信​し​てい​ます。​スキル​セット、​ソフトウェア、​ハードウェア​を​再​利用​する​こと​で、​現在​の​取り組み​を​成功​させる​だけ​で​なく、​将来​の​課題​に​も​対応​できる​自信​が​も​たら​さ​れる​の​です。

 

著者​情報:

Derek O'Dea
​Valeo
​Dunmore Rd
​Tuam
​Ireland

Figure 1. ​Camera Assistance During Automated Parking
Figure 2. ​Camera Guided Obstacle Avoidance
Figure 3. ​Obstacle Avoidance for Automated Parking