郭天嬌 林杰 周時瑩 張東波 王建國

（中國第一汽車集團(tuán)有限公司智能網(wǎng)聯(lián)開發(fā)院，長春 130011）

主題詞：T-BOX 車聯(lián)網(wǎng) 通信終端 自動化 射頻測試

1 前言

隨著汽車電子向自動駕駛、智能交通和智慧城市迅猛發(fā)展，網(wǎng)聯(lián)通信已成為集OTA、V2X、大數(shù)據(jù)運(yùn)營、人機(jī)交互、人工智能、信息安全、自動駕駛等多功能為一體的復(fù)雜車聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈，與之相對應(yīng)的法律法規(guī)和業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)涉及廣泛，涵蓋無線通信標(biāo)準(zhǔn)、電子消費(fèi)品標(biāo)準(zhǔn)、電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)、汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。為滿足用戶對智能網(wǎng)聯(lián)車輛的性能可靠性要求和功能操縱性體驗(yàn)，紅旗各車型平臺目前已實(shí)現(xiàn)全系配置T-BOX控制器。T-BOX是車聯(lián)網(wǎng)中非常典型的車載網(wǎng)聯(lián)通信終端，基本功能包括遠(yuǎn)程控車、安全防護(hù)、TSP后臺通信、車況采集和處理、駕駛行為分析、工程模式、遠(yuǎn)程升級、遠(yuǎn)程診斷等，以上基本功能均基于T-BOX板載內(nèi)置上網(wǎng)芯片實(shí)現(xiàn)。在對TBOX進(jìn)行全功能測試前，首先需要對T-BOX進(jìn)行性能測試，性能測試可以分為信令和非信令，信令測試主要包括小區(qū)切換握手方式、基站衰落、信號靈敏度等，非信令測試主要包括最大功率、發(fā)射接收頻率、占用帶寬、誤碼率等。

2 網(wǎng)聯(lián)通信終端簡介

2.1 硬件系統(tǒng)

T-BOX是實(shí)現(xiàn)車輛和遠(yuǎn)程服務(wù)中心進(jìn)行無線通信和信息交互的車載網(wǎng)聯(lián)通信終端。典型的紅旗T-BOX硬件系統(tǒng)如圖1所示。其中嵌入式處理器MCU與絕大部分外圍負(fù)載進(jìn)行通訊與控制，通過網(wǎng)關(guān)收發(fā)整車CAN報(bào)文，通過IO端口采集E-Call按鍵觸發(fā)電平、采集安全氣囊PWM信號，通過USB數(shù)據(jù)線、音頻輸入線和音頻輸出線與主機(jī)交互，通過無線通信模塊和貼片式SIM卡通話和上網(wǎng)。同時配備內(nèi)置天線、備用電池、內(nèi)置揚(yáng)聲器，當(dāng)蓄電池B+無法供電并觸發(fā)緊急呼叫時，備用電池啟用并支持T-BOX繼續(xù)工作一段時間。

圖1 硬件系統(tǒng)框圖

2.2 軟件系統(tǒng)

T-BOX網(wǎng)聯(lián)通信終端的軟件系統(tǒng)架構(gòu)（見圖2）可以歸納為以下三個部分：車載終端系統(tǒng)、后臺服務(wù)系統(tǒng)、移動終端系統(tǒng)。車載終端系統(tǒng)是T-BOX軟件架構(gòu)的核心，負(fù)責(zé)對MCU和外設(shè)進(jìn)行編程驅(qū)動，控制底層芯片電路，實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)內(nèi)核層的基本子功能，確保中間層和應(yīng)用層軟件的可用性和穩(wěn)定性。后臺服務(wù)系統(tǒng)TSP負(fù)責(zé)實(shí)時處理車載終端通過無線鏈路上傳的數(shù)據(jù)，將處理后的控制指令回傳至車輛網(wǎng)絡(luò)，或?qū)⒎治稣砗蟮臄?shù)據(jù)存儲至后臺。移動終端是用戶和后臺服務(wù)系統(tǒng)交互的工具，通過優(yōu)化人機(jī)交互，引入人工智能和語音識別，提高用戶客戶端的可操作性，為用戶提供更優(yōu)良的使用體驗(yàn)。

圖2 軟件系統(tǒng)構(gòu)架

3 T-BOX測試內(nèi)容梳理

紅旗各平臺車型嚴(yán)格遵守并執(zhí)行網(wǎng)聯(lián)通信終端的以下主要標(biāo)準(zhǔn)：3GPP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議、GB/T32960《電動汽車遠(yuǎn)程服務(wù)與管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》、JT/T 808《道路運(yùn)輸車輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)終端通訊協(xié)議及數(shù)據(jù)格式》、《中國第一汽車車載終端與云端網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議（ACP）》。對網(wǎng)絡(luò)通信終端所有可實(shí)現(xiàn)的性能和功能測試內(nèi)容進(jìn)行理順，編寫性能和功能測試用例。

3.1 性能測試內(nèi)容

網(wǎng)聯(lián)通信終端性能測試分為信令和非信令?；谙嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)輸入，篩選出適用于T-BOX的信令驗(yàn)證內(nèi)容如表1所示。Sensitivity注冊靈敏度代表T-BOX能夠檢測到網(wǎng)絡(luò)并發(fā)起注冊的最小信號強(qiáng)度，取TBOX引出信號天線端到MDXX射頻儀表信號輸出端截面處的測量值。切換小區(qū)的方式有兩種，Redirection代表先釋放原網(wǎng)絡(luò)1連接后再注冊到新網(wǎng)絡(luò)2，Handover代表保持原網(wǎng)絡(luò)1連接的情況下切換到新網(wǎng)絡(luò)2。電路交換域CS Service是語音業(yè)務(wù)的承載平臺，數(shù)據(jù)交換域PS Service是上網(wǎng)業(yè)務(wù)的承載平臺。

表1 網(wǎng)聯(lián)通信終端信令測試項(xiàng)

非信令主要驗(yàn)證T-BOX上網(wǎng)芯片的通信鏈路可靠性，測試GSM、WCDMA、LTE物理層性能是否滿足3GPP協(xié)議要求，是否符合網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)入條件?；谙嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)輸入，整理具體測試內(nèi)容如表2所示。

表2 網(wǎng)聯(lián)通信終端非信令測試項(xiàng)

3.2 功能測試內(nèi)容

網(wǎng)聯(lián)通信終端供電后自動注冊到無線通信網(wǎng)絡(luò)，并發(fā)起與后臺的安全認(rèn)證連接，滿足企業(yè)監(jiān)控中心和政府監(jiān)控中心對車輛的監(jiān)控，終端應(yīng)能夠至少同時連接到ACP中心、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中心、國家標(biāo)準(zhǔn)中心。需驗(yàn)證的功能模塊主要分為系統(tǒng)底層、運(yùn)營數(shù)據(jù)層和APP應(yīng)用層，每一層級具體功能模塊和詳細(xì)功能內(nèi)容如表3所示。

4 T-BOX測試系統(tǒng)搭建

為了充分覆蓋網(wǎng)聯(lián)通信終端的功能范圍，加強(qiáng)測試深度，優(yōu)化測試流程，保證產(chǎn)品質(zhì)量，試驗(yàn)部門為紅旗全系列T-BOX開發(fā)設(shè)計(jì)了半自動化測試系統(tǒng)。使用NI無線通訊測試組件與Anritsu通訊基站仿真儀作為性能與功能測試的主體儀器，構(gòu)建T-BOX與測試設(shè)備間的非信令與信令連接。該套測試設(shè)備是國內(nèi)首款針對車載智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)開發(fā)的整車級測試環(huán)境，為T-BOX、主機(jī)、儀表、HUD等提供聯(lián)調(diào)工況，可充分滿足T-BOX的通信性能驗(yàn)證和用戶功能驗(yàn)證的需求。

表3 網(wǎng)聯(lián)通信終端功能測試項(xiàng)

4.1 信令測試環(huán)境的構(gòu)建

基于現(xiàn)有測試儀表的信令測試能力，結(jié)合T-BOX的工作特性，搭建適用于T-BOX的信令測試場景，連接方式如圖3所示。利用移動信令仿真與監(jiān)測儀器，可滿足對語音通話功能測試、短信SMS功能測試、遠(yuǎn)程指令交互測試、數(shù)據(jù)傳輸功能測試與E-Call功能測試的需要。T-BOX和常規(guī)射頻UE不同，在進(jìn)行測試之前，通常需要將板載的SIM卡換為能夠注冊到虛擬基站的標(biāo)準(zhǔn)測試白卡。SIM卡MSISDN、車輛VIN碼、IMEI IMSI ICCID為終端五碼信息，將五碼信息注冊到TSP后臺服務(wù)器，T-BOX便可以通過設(shè)備虛擬基站與后臺進(jìn)行數(shù)據(jù)和命令交互。為防止空饋連接產(chǎn)生信號干擾，通常采用特制的射頻線纜將T-BOX 4G主天線端口直連到測試設(shè)備的SMA主端口。

圖3 信令測試環(huán)境

信令測試上位機(jī)軟件如圖4所示，圖中左側(cè)框線內(nèi)部分顯示了被測T-BOX與單LTE基站之間建立連接時的9種數(shù)據(jù)交互狀態(tài)。從最開始的Power Off狀態(tài)，根據(jù)T-BOX的不同狀況，經(jīng)由Registration，Origination或者Idle,最后到Communication狀態(tài)。當(dāng)在Communication狀態(tài)穩(wěn)定后，界面右下方會顯示整個鏈路的連接關(guān)系。

圖4 信令測試軟件界面

4.2 非信令測試環(huán)境的構(gòu)建

基于測試儀表的非信令測試能力，結(jié)合T-BOX的工作場景，篩選出其中適用于T-BOX的測試場景，連接方式如圖5所示。在進(jìn)行T-BOX非信令測試前，通常需要將被測樣件刷寫為特殊軟件版本，切斷主控MCU對上網(wǎng)芯片的控制，實(shí)現(xiàn)測試設(shè)備對底層通信性能的控制。需要標(biāo)定T-BOX 4G主天線端口到測試設(shè)備SMA主端口線纜的線損值，消除Cableloss對測試結(jié)果的影響。上位機(jī)軟件需要安裝板載芯片驅(qū)動程序，保證測試軟件正確獲取被測T-BOX的MT PORT端口，通過RS232轉(zhuǎn)USB線與被測T-BOX進(jìn)行控制指令交互。

圖5 非信令測試環(huán)境

非信令測試根據(jù)T-BOX上網(wǎng)芯片選型的不同，既可以使用設(shè)備自帶的CombiView測試工具，也可以使用上網(wǎng)芯片定制化的測試工具。以紅旗某款高通芯片的T-BOX為例，測試軟件采用高通定制化測試軟件UCTS，可以實(shí)現(xiàn)3GPP相關(guān)性能指標(biāo)的全自動化測試。軟件運(yùn)行界面如圖6所示。

圖6 非信令測試軟件界面

4.3 功能測試環(huán)境的構(gòu)建

T-BOX功能驗(yàn)證系統(tǒng)（見圖7）主要由測試機(jī)柜、操作臺架、上位機(jī)、真實(shí)天線、屏蔽箱、相關(guān)外圍控制器等組成。T-BOX通過USB與娛樂主機(jī)交互數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程升級和車機(jī)上網(wǎng)功能。通過娛樂主機(jī)軟按鍵和車載硬按鍵驗(yàn)證緊急電話撥打功能；通過CAN節(jié)點(diǎn)仿真整車各控制器報(bào)文信號，驗(yàn)證T-BOX遠(yuǎn)程控車功能；通過CAN節(jié)點(diǎn)仿真車速、GPS、報(bào)警故障等實(shí)車信息，驗(yàn)證車況上報(bào)功能。通過APP客戶端，驗(yàn)證車況查詢和車輛定位等與后臺交互功能。

圖7 功能測試環(huán)境

功能測試主要工具有CANoe、Veristand、TSP頁面、遠(yuǎn)程診斷平臺、新能源平臺、APP客戶端等。通過仿真、監(jiān)控、反饋，形成遠(yuǎn)程控制功能的閉環(huán)。

5 T-BOX功能及性能測試驗(yàn)證

以紅旗某車型T-BOX第一輪完整的功能及性能驗(yàn)證為例，各類型測試用例數(shù)和測試問題數(shù)占比如圖8所示。通過該測試系統(tǒng)，可全方位地對被測樣件進(jìn)行測試驗(yàn)證，在產(chǎn)品開發(fā)階段提前發(fā)現(xiàn)已暴露問題和隱藏缺陷，針對問題提出解決方案，并對整改后的產(chǎn)品進(jìn)行回歸復(fù)檢，確保已知問題全部徹底關(guān)閉。

通過前期測試驗(yàn)證，可以為產(chǎn)品研發(fā)節(jié)省大量開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期，保證項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)，為整車最終的交付投產(chǎn)起到很大的支撐作用。

圖8 測試用例及結(jié)果統(tǒng)計(jì)

下面分別以通信性能和客戶功能兩類典型的缺陷問題為例，簡述問題的驗(yàn)證過程及改進(jìn)措施。

5.1 最大功率

使用兩根已標(biāo)定線損的RF信號線，對同一DUT分別進(jìn)行3次測試，對測試結(jié)果取均方值。整理被測TBOX非信令測試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)只有最大發(fā)射功率MaxPow?er為fail項(xiàng)，如表4所示。

分析問題產(chǎn)生原因，發(fā)現(xiàn)是電路板中一個TVS管選型偏差導(dǎo)致，該TVS管的作用是降低ESD或浪涌對模塊的損壞，解決措施是將該TVS由XX-154更換為XX-153。

表4 整改前最大功率測試結(jié)果

對整改后的樣品進(jìn)行復(fù)檢，測試結(jié)果如表5所示。結(jié)果顯示T-BOX偶發(fā)在個別頻點(diǎn)的功率值接近上限或下限，測試值與標(biāo)準(zhǔn)值誤差在0.05之內(nèi)，而線損補(bǔ)償值的精度是0.1，所以對于和門限值相差0.05內(nèi)的誤差，屬于測不準(zhǔn)范圍，可以判定整改后的非信令指標(biāo)完全符合3GPP標(biāo)準(zhǔn)要求。

表5 整改后最大功率測試結(jié)果

5.2 遠(yuǎn)程控車

以T-BOX通過客戶端APP遠(yuǎn)程控制車窗升降為例，遠(yuǎn)程控窗僅支持四個車窗同時開啟和同時關(guān)閉。測試流程如圖9所示。遠(yuǎn)程控制車窗的驗(yàn)證過程如下：通過客戶端APP向TSP后臺發(fā)送遠(yuǎn)程車窗開啟/關(guān)閉指令，TSP后臺將指令下達(dá)至T-BOX，IG_OFF工況下TBOX發(fā)起與PEPS的防盜認(rèn)證，T-BOX在接到PEPS認(rèn)證通過的反饋后，正式向車門控制器發(fā)送遠(yuǎn)程車窗開啟/關(guān)閉指令，門控制器判斷滿足遠(yuǎn)程控窗條件下，執(zhí)行相應(yīng)控制指令，并將執(zhí)行結(jié)果反饋給T-BOX，T-BOX將車窗狀態(tài)上傳至TSP后臺，并通過后臺下發(fā)至客戶端APP。

圖9 遠(yuǎn)程控窗測試流程

對T-BOX樣件進(jìn)行遠(yuǎn)程控窗測試，測試結(jié)果如表6所示。

表6 整改前遠(yuǎn)程控窗測試結(jié)果

分析問題產(chǎn)生原因，通過CAN總線抓取報(bào)文，發(fā)現(xiàn)是門控制器反饋給T-BOX的最終執(zhí)行狀態(tài)有誤，需要門控制器對左前、左后、右前、右后四窗狀態(tài)同時監(jiān)控并反饋。

對整改后的樣品進(jìn)行復(fù)檢，測試結(jié)果如表7所示，遠(yuǎn)程控窗可以形成完整正確的閉環(huán)功能。

表7 整改后遠(yuǎn)程控窗測試結(jié)果

6 結(jié)束語

針對被測產(chǎn)品的多樣性，系統(tǒng)以平臺化的方式，調(diào)用相對獨(dú)立的功能模塊及執(zhí)行引擎來完成測試任務(wù)，具有很強(qiáng)的兼容性和復(fù)用性，不但滿足現(xiàn)有的測試需要，并充分考慮未來網(wǎng)聯(lián)通信終端測試的可擴(kuò)展性。系統(tǒng)具有通用可靠的程序架構(gòu)及子功能模塊，通過簡單的流程編輯界面，即可生成可執(zhí)行的測試序列。

本文通過對網(wǎng)絡(luò)通信終端的軟硬件構(gòu)架進(jìn)行分析，提出了網(wǎng)絡(luò)通信終端的主要測試內(nèi)容及測試方法，開發(fā)了半自動化的測試系統(tǒng)，并以T-BOX為例，介紹了基本的測試流程和測試方法，分析測試結(jié)果，提出改進(jìn)措施，對自動化測試平臺予以進(jìn)一步闡述。通過對被測樣件的研究，以及對測試設(shè)備的改進(jìn)，保障了紅旗各車型網(wǎng)絡(luò)通信終端的產(chǎn)品質(zhì)量。