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SimOne For HIL_NI 用户指南

Note

本手册面向从事端到端 HIL 台架设计、集成与调试的工程团队，针对 SimOne 与 NI 的 HIL 系统架构进行介绍，并提供全链路仿真数据流的使用说明。

SimOne For HIL（Hardware-in-the-Loop）是一个用于 SimOne 仿真平台构建自动驾驶控制器硬件在环（HIL）测试系统，旨在为汽车自动驾驶控制单元（ECU）的开发和验证提供一个高效、可靠的测试环境。通过 SimOne For HIL，开发人员可以在仿真环境中模拟真实的驾驶场景和车辆动态，从而加速 ECU 的开发周期，提高智能驾驶控制器算法的可靠性。

1. 使用环境

  • SimOne 3.9

  • NI 实时软件：VeriStand 2023Q4 及以上

  • NI 实时机系统： NI Linux RT System Image 2024Q3 及以上

2. 网络拓扑结构

SimOne For HIL系统通过以太网交换机将SimOne仿真主机与NI实时仿真机互联，并由NI实时机的PXI接口板卡将仿真信号转换为真实车载总线接口注入智驾域控（ECU），形成完整的网络拓扑。

  1. SimOne 仿真主机：配置本地 IP（BridgeIO/IP，如 192.168.1.2），运行 SimOne 仿真软件与 Trans 工具，生成场景、主车及传感器仿真数据。
  2. 以太网交换机：作为管理网段（如`192.168.x.0/24`）的交换核心，连接仿真主机与实时机，承载主车状态与结构化数据的 ETH 传输。
  3. NI 实时仿真机（NI Linux RT）：配置实时机 IP（CD/IP，如 192.168.1.3），通过 Port_GPS、Port_Chassis、Port_LaneInfo、Port_Radar、Port_Control 等端口接收仿真数据，运行 VeriStand/SimOne Models 与 SoftECU 进行实时信号处理与协议转换。
  4. PXI I/O 模块：包含 CAN/CANFD 板卡、车载以太网板卡、USS 超声波板卡、GMSL 视频注入板卡，将仿真信号转换为真实传感器接口输出。
  5. 智驾域控（ECU）：通过 CAN/CANFD、车载以太网、GMSL2 等接口接收注入信号，执行感知、定位、规划与控制算法。
  6. 连接介质：ETH 链路承载仿真与结构化数据及主车控制回传；HDMI/RDMA 链路承载摄像头图像流注入；CAN/CANFD、车载以太网、GMSL2 链路完成 NI 实时机至域控的信号注入，形成闭环。

2. 系统架构

SimOne For HIL 系统是自动驾驶功能验证的端到端硬件在环仿真平台，实现从虚拟仿真到实车算法的无缝衔接，由三层架构组成：

  • 第一层：场景仿真服务器（左）：SimOne 软件生成虚拟驾驶场景，包括地图、车辆动力学、传感器仿真、目标物体等；VeriStand 和 TestStand 提供自动化测试框架。
  • 第二层：NI 实时 I/O 平台（中）：通过 ETH/HDMI/RDMA 接收仿真数据，多个 PXI 模块进行实时信号处理和 I/O 控制，支持大带宽数据交互。
  • 第三层：传感器接口与域控单元（右）：仿真信号转换为真实传感器接口输出（CAN/CANFD/车载以太网/GMSL2 等），馈送至智驾域控处理器进行定位、感知、规划控制算法处理，形成完整闭环验证。

3. 核心组件配置

整个数据链路的闭环依赖 SimOne 主车、SimOne 场景、Trans 工具和 SimOne Model 四大核心组件的协同工作，数据流如下：

  • 结构化数据：SimOne 主车与场景生成仿真数据，经 Trans 工具传输至 NI 实时平台处理；
  • 图像流数据：通过 HDMI 或 RDMA 方式直接传输至 NI 实时机；
  • 传感器接口输出：实时机将仿真信号转换为多种车载传感器接口（Radar、GPS/IMU、Lidar、Camera 等），馈送至智驾域控完成算法验证，形成完整闭环。

3.1 SimOne 主车

SimOne 仿真主车需要配置需要使用的传感器以及传感器的参数，确保能够正确生成仿真数据。

3.2 SimOne 场景

SimOne 仿真场景提供地图、主车行为、动静态元素、交通流、判定、环境等场景数据。

3.3 Trans 工具

Tip

Trans 存放路径在安装目录下：.\SimOne\Soultion\HIL\Release For NI HIL

TransForHIL 工具是 HIL 系统中用于获取 SimOne 仿真数据，并将数据发送至实时机的关键组件，支持多种数据格式和通信协议的转换，确保仿真数据能够正确传输到实时机。

Trans 工具的文件配置说明：

配置项 说明
BridgeIO/IP SimOne 主机本地 IP
CD/IP 实时仿真机 IP
Port_Control Trans 接收实时仿真机发送主车控制信息的端口
Port_Radar 实时仿真机接收毫米波雷达数据的端口
Port_GPS 实时仿真机接收 GPS 数据的端口
Port_LaneInfo 实时仿真机接收车道信息的端口
Port_Chassis 实时仿真机接收车身数据的端口

3.4 SimOne Model

SimOne Model 通过 VeriStand 部署至 NI 实时机，用于接收 Trans 工具发送的仿真数据，并将数据解析后在 VeriStand 以信号 IO 的方式提供给 SoftECU 进行处理，为 HIL 数据链路的闭环提供了关键的桥梁作用。

各 Model 对应的数据类型：

Model 名称 功能说明
SimOneControl 接收来自实时机的主车控制信息，并将控制指令发送至 SimOne 主车进行仿真更新
SimOneRadar 接收目标级毫米波雷达数据并提供给 SoftECU 进行处理
SimOneGPS 接收 GPS 数据并提供给 SoftECU 进行处理
SimOneLaneInfo 接收车道信息并提供给 SoftECU 进行处理
SimOneChassis 接收车身数据并提供给 SoftECU 进行处理

3.5 数据通路对照

各数据通路的 Trans 端口、SimOne Model 及详细使用说明对应关系如下：

数据通路 Trans 端口 SimOne Model 详细说明
主车控制 Port_Control SimOneControl 仿真主车控制
摄像头 HDMI/RDMA（直连） — 摄像头传感器
目标级毫米波雷达 Port_Radar SimOneRadar 目标级毫米波传感器
GPS/IMU Port_GPS SimOneGPS GPS/IMU 传感器
车道线信息 Port_LaneInfo SimOneLaneInfo 车道线信息
底盘信息 Port_Chassis SimOneChassis 底盘信息

使用过程中遇到问题，请参见常见问题。