幾前年CEA廠商開始推行的多物理場聯(lián)合仿真，讓筆者印象深刻。目前在大部分商業(yè)仿真設(shè)計(jì)軟件中，多物理場仿真已成為其標(biāo)準(zhǔn)組成部分，涵蓋流體、熱、結(jié)構(gòu)、電磁場、電路/系統(tǒng)等。多物理場聯(lián)合仿真實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品最優(yōu)設(shè)計(jì)、最快速度上市的需要。

近年來隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)、光通信、量子計(jì)算、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、自動(dòng)駕駛、人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，更高速和更大容量數(shù)據(jù)的需求持續(xù)激增。每一個(gè)行業(yè)都在變化，每一個(gè)行業(yè)都在交叉融合發(fā)展。多行業(yè)的應(yīng)用融合也帶來各種技術(shù)的融合和創(chuàng)新發(fā)展，同時(shí)也為測試測量行業(yè)帶來了諸多挑戰(zhàn)。

近日在NI Days 2018活動(dòng)舉辦前期，NI（美國國家儀器公司）在上海新辦公室舉行了2019年度《NI趨勢(shì)展望報(bào)告》媒體發(fā)布會(huì)。NI多位市場專家就5G測試、自動(dòng)駕駛汽車及軍工的發(fā)展，以及IoT在未來對(duì)于自動(dòng)化系統(tǒng)的意義，行業(yè)和企業(yè)的交叉與融合等方面發(fā)表了諸多精彩觀點(diǎn)；并就研發(fā)人員面臨的挑戰(zhàn)和NI是如何通過“軟件定義的系統(tǒng)”幫助研發(fā)人員克服這些挑戰(zhàn)進(jìn)行了交流和探討。

多行業(yè)融合發(fā)展 面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇

近年來隨著各行業(yè)之間的關(guān)系日益緊密，其功能需求也越來越緊密。NI大中華區(qū)市場經(jīng)理劉旭陽通過多個(gè)案例闡述了行業(yè)融合帶來的影響。劉旭陽指出，“在通信行業(yè)，5G時(shí)代的Massive MIMO技術(shù)需要更多天線，因此，現(xiàn)在的一些5G芯片已經(jīng)包含很多天線在里面，這樣也導(dǎo)致5G與半導(dǎo)體領(lǐng)域慢慢做一些融合。同時(shí)5G不僅應(yīng)用于個(gè)人移動(dòng)通信，還將擴(kuò)展到整個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，所以5G是通過個(gè)人和工業(yè)進(jìn)行整個(gè)的融合。在汽車行業(yè)，隨著自動(dòng)駕駛汽車或者新能源汽車的到來，汽車已經(jīng)慢慢向通信和電氣化逐步過渡。汽車已經(jīng)不再是一個(gè)純機(jī)械的工具，未來很可能就是電氣化的工具，而且包含了人工智能的趨勢(shì)。此外，在IoT領(lǐng)域，也將會(huì)有一些專用的芯片。所以說整個(gè)行業(yè)都將會(huì)交叉、融合。通過這樣的融合我們發(fā)現(xiàn)，以往傳統(tǒng)固有的方式可能不太適應(yīng)未來的需求了。”

NI大中華區(qū)市場經(jīng)理 劉旭陽

5G天線和芯片的融合 需要OTA空口測試

5G標(biāo)準(zhǔn)將實(shí)現(xiàn)每用戶10 Gbps的目標(biāo)峰值速率，這需要引入新技術(shù)，比如MU-MIMO和毫米波（mmWave）技術(shù)，這兩個(gè)技術(shù)需要使用更多的天線元件。為了克服mmWave頻率的信號(hào)衰減導(dǎo)致的損耗，5G發(fā)射器和接收器將利用并行工作的天線陣列，并使用波束成形技術(shù)來提升信號(hào)功率。而為了把這些天線封裝到手機(jī)的小空間中，就需要采用新的封裝技術(shù)，如集成天線封裝（antenna in package，AiP，即天線陣列位于芯片的封裝內(nèi)），但天線陣列可能完全封閉，沒有任何可直接接觸的測試點(diǎn)。

5G帶來廣闊前景的同時(shí)，也使得測試日益復(fù)雜化，必須開發(fā)新的技術(shù)來測試5G設(shè)備，同時(shí)也需要成本更低的測試技術(shù)。對(duì)于測試工程師而言，增加的頻率范圍、新的封裝技術(shù)和更多的天線數(shù)量使其很難在維持高質(zhì)量的同時(shí)，盡可能避免資本成本（測試設(shè)備的成本）和運(yùn)營成本（測試每個(gè)設(shè)備的時(shí)間）的增加。《NI趨勢(shì)展望報(bào)告2019》指出，新的OTA技術(shù)可以幫助解決這些問題。雖然還有許多技術(shù)問題仍有待解決，但OTA測試提供了將陣列作為一個(gè)系統(tǒng)而不是一組獨(dú)立元件進(jìn)行測試的可能性，這有望提供系統(tǒng)級(jí)測試的高效率。

5G采用空口（over-the-air，OTA）方法而不是當(dāng)前使用的線纜直連的方法來測試5G組件和設(shè)備。

智能汽車多傳感器數(shù)據(jù)融合的最佳優(yōu)化權(quán)衡

高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）是傳感器、處理器和軟件的融合，旨在提高安全性并最終提供自動(dòng)駕駛功能。如今，大多數(shù)ADAS系統(tǒng)使用單個(gè)傳感器，例如雷達(dá)或攝像頭，并且已經(jīng)產(chǎn)生了可量化的影響。每種傳感器都有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，而冗余則是為了克服每個(gè)傳感器的缺陷。

圖2、不同傳感方式有不同的特性

傳感器數(shù)據(jù)處理的目標(biāo)是獲得可代表汽車周圍環(huán)境安全/故障的表示方式，并且這種表示方式應(yīng)可以饋入決策算法，并有助于降低成本，從而使最終產(chǎn)品能夠產(chǎn)生盈利。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的最大挑戰(zhàn)之一是選擇合適的軟件。以三個(gè)應(yīng)用為例：緊密同步測量、維護(hù)數(shù)據(jù)可追溯性，以及在無數(shù)真實(shí)條件下對(duì)軟件進(jìn)行測試。

基于這些權(quán)衡做出的決策將對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈的上市時(shí)間和差異化能力產(chǎn)生巨大影響。快速重新配置測試儀的能力對(duì)于最大限度地降低驗(yàn)證和生產(chǎn)測試成本和時(shí)間至關(guān)重要，因此通過軟件實(shí)現(xiàn)靈活性是制勝之策。

借助物聯(lián)網(wǎng)多行業(yè)數(shù)據(jù)融合 優(yōu)化系統(tǒng)測試

智能機(jī)器、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）系統(tǒng)正變得越來越復(fù)雜，這種復(fù)雜化又增加了測試的復(fù)雜性。但同時(shí)物聯(lián)網(wǎng)還可以大大增強(qiáng)自動(dòng)化測試的工作效率。將系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)管理、可視化和分析以及應(yīng)用程序支持等物聯(lián)網(wǎng)功能應(yīng)用于自動(dòng)化測試工作流程，可以幫助測試工程師更輕松地應(yīng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的挑戰(zhàn)。

物聯(lián)網(wǎng)的海量數(shù)據(jù)具有不同的格式和來源，這使得有效利用測試數(shù)據(jù)變得非常困難。另外，測試數(shù)據(jù)通常存儲(chǔ)在沒有標(biāo)準(zhǔn)化的“孤島”（silos）中。這些數(shù)據(jù)對(duì)企業(yè)來說是“不可見的”，因此很容易錯(cuò)過產(chǎn)品生命周期其他階段的有用信息。

要將IoT功能應(yīng)用于自動(dòng)化測試數(shù)據(jù)，首先需要一套即用型的軟件適配器，用于接入標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式。這些適配器必須基于開放的文檔化架構(gòu)，以便能夠接收新的和唯一的數(shù)據(jù)，包括來自設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的非測試數(shù)據(jù)。測試系統(tǒng)必須能夠與標(biāo)準(zhǔn)IoT和IIoT平臺(tái)共享其數(shù)據(jù)，以從企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中提取有用信息。

國防和航空航天開發(fā)過程標(biāo)準(zhǔn)化的趨勢(shì)

由于嚴(yán)苛的安全要求和快節(jié)奏的變化，現(xiàn)代測試工程團(tuán)隊(duì)必須開始采用和標(biāo)準(zhǔn)化迭代式軟件開發(fā)方法，以跟上產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)的步伐以及在快速現(xiàn)代化的行業(yè)中維持項(xiàng)目進(jìn)度。與抽象化的硬件相比，抽象化軟件平臺(tái)包括執(zhí)行特定功能的層。這允許團(tuán)隊(duì)單獨(dú)修復(fù)和升級(jí)每個(gè)模塊，同時(shí)通過保持相同的輸入和輸出來隔離其他層。

負(fù)責(zé)代碼庫的團(tuán)隊(duì)必須就源代碼控制、單元測試框架、代碼分析、工作管理和部署所需的工具達(dá)成一致并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。另外一個(gè)日益增加的擔(dān)憂是網(wǎng)絡(luò)安全。DSB指出，“每天檢查軟件系統(tǒng)的代碼庫可以有效地控制所需的變更數(shù)量，使其符合通用的網(wǎng)絡(luò)規(guī)則。”