El éxito del desarrollo de software en la industria del automóvil -donde la seguridad física de conductores, pasajeros y peatones es primordial- depende en gran medida de la verificación y validación del código. Dado que los programas de seguridad avanzada y de conducción autónoma son cada vez más complejos e interdependientes, las pruebas de simulación sólo pueden llegar hasta cierto punto. Y las pruebas en carretera son caras y requieren mucho tiempo.
Las pruebas del vehículo en bucle (VIL) son un enfoque que llena el vacío entre las simulaciones de software o hardware y las pruebas completas en carretera. Las aplicaciones más comunes de las pruebas VIL son:
- Verificar características como la asistencia al estacionarse, el cambio de carril, la frenada de emergencia y la dirección evasiva, junto con las funciones de conducción autónoma.
- Proporcionar un entorno seguro para realizar maniobras peligrosas y arriesgadas que requieran vehículos objetivo sin la preocupación de una colisión.
- Utilizar escenarios repetibles para la puesta a punto de casos límite.
- Reducir el costo de los conductores de vehículos objetivo reales mediante su virtualización.
- Utilizar la carga automática de casos de prueba en el vehículo y el post procesamiento de datos en tiempo real para reducir significativamente los tiempos de prueba del vehículo hasta en un 70 por ciento.
El VIL es en realidad uno de los últimos pasos del proceso de pruebas. En las primeras fases del desarrollo de software, los probadores suelen utilizar primero el software en bucle (SIL), que simula el vehículo y todo su entorno. Estas simulaciones basadas en software pueden ejecutarse más rápidamente que las pruebas en tiempo real y son eficaces para verificar rápidamente múltiples escenarios. La siguiente fase de las pruebas es el hardware-in-the-loop (HIL), un proceso más complejo que utiliza bancos de pruebas físicos en un entorno de laboratorio que envían entradas de radares y cámaras reales a una unidad de control electrónico (ECU).
El siguiente paso es la prueba VIL, que suele realizarse en una pista de pruebas cerrada con un vehículo real. Un conductor humano se sienta al volante, pero las entradas a las que responde la ECU del vehículo son simuladas. En otras palabras, el peatón que se cruza descuidadamente delante del vehículo no está realmente ahí, pero la ECU que se está probando no lo sabe. La ECU seguirá enviando una señal para aplicar los frenos, y los encargados de las pruebas pueden medir la eficacia del funcionamiento de todo el vehículo como sistema.
El VIL tiene varias ventajas:
- El VIL permite probar sistemas de software complejos sin necesidad de construir físicamente un entorno de prueba, lo que puede suponer un importante ahorro de costos. Por ejemplo, sin el VIL, un entorno de pruebas podría requerir el uso de un maniquí para representar a un peatón.
- El VIL permite ensayar de forma repetible múltiples escenarios en el entorno de un vehículo.
- El VIL permite ensayar situaciones de conducción críticas y peligrosas para un vehículo.
- El entorno VIL reduce el tiempo necesario para la integración de las pruebas del vehículo y para el uso de pistas de prueba y entornos de prueba especiales para verificar los cambios de funcionalidad y las mejoras de las características durante las iteraciones de desarrollo del software.
- El VIL apoya la cualificación de un sistema para que esté listo para las largas y extensas pruebas de vehículos en carretera.
Cómo funciona
Las pruebas VIL son extremadamente complejas. Requiere que los probadores creen un entorno de simulación que pueda representar con exactitud situaciones del mundo real. Un entorno VIL incluye tráfico, señales de tráfico, marcas viales, etc. A continuación, el equipo de pruebas presenta ese entorno simulado a un vehículo real, es decir, los probadores conducen el vehículo en una pista de pruebas, pero las entradas para sus sensores proceden de la simulación.
Para que esto funcione, el VIL tiene que ser capaz de sincronizar el entorno de simulación con el entorno real. Por ejemplo, si el escenario de simulación requiere que un vehículo aplique sus frenos, el vehículo del mundo real debe detenerse a tiempo para evitar chocar con el objeto simulado.
En un escenario de conducción autónoma, los encargados de las pruebas podrían medir la fluidez del traspaso entre el sistema autónomo y el conductor humano. Las pruebas VIL permiten a los probadores analizar y tener en cuenta el comportamiento humano en situaciones reales sin poner a nadie en peligro.
Otras ventajas del VIL son las pruebas sin riesgo de las maniobras críticas del vehículo, la posibilidad de reproducir a voluntad las condiciones del mundo real y la capacidad de medir la dinámica real del vehículo. Además, existen oportunidades para aprovechar la tecnología de realidad aumentada y virtual, en la que el conductor lleva unos auriculares en lugar de mirar una pantalla montada en el tablero.