在2018年的NI Days的前一天（11月13日），NI向包括電子發(fā)燒友在內(nèi)的中國(guó)媒體發(fā)布了他們每年一度的報(bào)告《NI 趨勢(shì)展望報(bào)告2019》。該報(bào)告探討了他們對(duì)于2019年一些重要領(lǐng)域有關(guān)自動(dòng)化測(cè)試和測(cè)量的趨勢(shì)和挑戰(zhàn)的看法。

總的來講，這份報(bào)告涉及5個(gè)重要領(lǐng)域：1、5G的無線測(cè)試；2、安全自動(dòng)駕駛測(cè)試；3、開發(fā)過程標(biāo)準(zhǔn)化的趨勢(shì)；4、借助物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)測(cè)試；5、多行業(yè)融合測(cè)試。

圖：NI市場(chǎng)營(yíng)銷副總裁John Pasquarette介紹NI年度報(bào)告的概況

5G無線測(cè)試

NI業(yè)務(wù)和技術(shù)首席研究員Charles Schroeder在這個(gè)領(lǐng)域的報(bào)告里指出，?5G帶來廣闊前景的同時(shí)，也使得測(cè)試日益復(fù)雜化，必須開發(fā)新的技術(shù)來測(cè)試5G設(shè)備，同時(shí)也需要成本更低的空口測(cè)試技術(shù)。

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)。這倆個(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(cè)試點(diǎn)。

OTA技術(shù)可以解決5G多頻率范圍、新封裝技術(shù)和更多的天線數(shù)量的高質(zhì)量和低成本測(cè)試，但這也帶來了挑戰(zhàn)。

圖：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(cè)試5G組件和設(shè)備。

首先，測(cè)量精度是一大挑戰(zhàn)。與有線測(cè)試不同，在進(jìn)行OTA測(cè)量時(shí)，測(cè)試工程師需要處理天線校準(zhǔn)和精度、連接件公差和信號(hào)反射等引起的額外測(cè)量不確定性；其次，設(shè)備測(cè)試計(jì)劃必須納入全新的測(cè)量方法，以進(jìn)行消聲室集成、波束特性分析、最佳碼本計(jì)算和天線參數(shù)特性分；第三，隨著RF帶寬不斷增加，在RF帶寬上進(jìn)行校準(zhǔn)和測(cè)量所需的處理量也會(huì)增加，進(jìn)而導(dǎo)致測(cè)試時(shí)間增加。最后，測(cè)試經(jīng)理必須考慮額外的業(yè)務(wù)因素，以在確保產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，最大限度地減少對(duì)上市時(shí)間、資本成本、運(yùn)營(yíng)成本和占地面積（以適應(yīng)OTA測(cè)試暗室的面積）的影響。

圖：新的測(cè)試需求

雖然OTA面臨諸多挑戰(zhàn)，但OTA測(cè)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(cè)試的可能性，這有望提供系統(tǒng)級(jí)測(cè)試的高效率。

安全自動(dòng)駕駛測(cè)試

NI汽車市場(chǎng)總監(jiān)Jeff Phillip提供了這份報(bào)告。該報(bào)告認(rèn)為，自動(dòng)駕駛將挑戰(zhàn)傳感器冗余成本比率，以確保整體安全。軟件定義的測(cè)試平臺(tái)對(duì)于跟上處理器架構(gòu)的發(fā)展至關(guān)重要。而隨著自動(dòng)駕駛的要求不斷影響微處理器架構(gòu)，半導(dǎo)體和汽車產(chǎn)業(yè)正在相互融合。

圖：NI大中華區(qū)市場(chǎng)經(jīng)理劉旭陽介紹報(bào)告的細(xì)節(jié)內(nèi)容

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。從駕駛輔助到L4或L5級(jí)別自主駕駛的轉(zhuǎn)變讓汽車行業(yè)面臨著更加復(fù)雜的挑戰(zhàn)。比如傳感器融合技術(shù)，該技術(shù)需要同步、大功率處理以及傳感器技術(shù)不斷進(jìn)步。

圖：不同傳感方式有不同的特性

2019年奧迪A8將是世界上第一輛提供L3級(jí)別自主駕駛技術(shù)的量產(chǎn)車。它配備了六個(gè)攝像頭、五個(gè)雷達(dá)設(shè)備、一個(gè)激光雷達(dá)設(shè)備和12個(gè)超聲波傳感器。這就需要進(jìn)行傳感器融合，而冗余則是為了克服每個(gè)傳感器的缺陷。

另外，傳感器數(shù)據(jù)處理要饋入決策算法，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(cè)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(cè)試。

ADAS的處理能力來自于多個(gè)獨(dú)立的控制單元；但是傳感器融合正在推動(dòng)單個(gè)集中式處理器的普及。車輛所需的傳感器、功能、電子硬件和軟件架構(gòu)會(huì)整合到一個(gè)中央系統(tǒng)中。這個(gè)中央駕駛輔助控制器會(huì)計(jì)算汽車周圍環(huán)境的完整模型并激活所有輔助系統(tǒng)。

圖：傳感器融合正在推動(dòng)單個(gè)集中式處理器的普及

這種集中式架構(gòu)的主要問題是高功率處理的高成本，而且由于需要在汽車中的其他地方安裝一個(gè)輔助融合控制器作為備用控制器來確保安全，這一成本就更加高了。隨著控制器及其處理能力的發(fā)展，工程師的偏好可能會(huì)在分布式和集中式架構(gòu)設(shè)計(jì)之間交替，這意味著軟件定義的測(cè)試儀設(shè)計(jì)對(duì)于跟上這一演變至關(guān)重要。

L5級(jí)別自動(dòng)駕駛的要求不斷影響微處理器架構(gòu)，使得半導(dǎo)體和汽車產(chǎn)業(yè)正在相互融合。UBS估計(jì)雪佛蘭Bolt電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件要比同等內(nèi)燃機(jī)汽車多6到10倍。這使得半導(dǎo)體公司調(diào)整了他們的產(chǎn)品策略，如NVIDIA已經(jīng)改進(jìn)了最初為消費(fèi)電子產(chǎn)品開發(fā)的Tegra平臺(tái)，以滿足汽車ADAS應(yīng)用的需求。另外，Denso已開始設(shè)計(jì)和制造自己的人工智能微處理器以降低成本和能耗，Denso的子公司NSITEXE Inc.計(jì)劃在2022年發(fā)布一款數(shù)據(jù)流處理器，即下一代處理器IP，稱為DFP。

圖：半導(dǎo)體和汽車產(chǎn)業(yè)正在相互融合

這些趨勢(shì)使得通過軟件實(shí)現(xiàn)靈活快速重新配置測(cè)試儀以最大限度地降低驗(yàn)證和生產(chǎn)測(cè)試成本和時(shí)間成為重要的方法。

開發(fā)過程標(biāo)準(zhǔn)化的趨勢(shì)

NI國(guó)防和航空航天市場(chǎng)總監(jiān)Nicholas Butler就開發(fā)過程標(biāo)準(zhǔn)化趨勢(shì)提供了這份報(bào)告。該報(bào)告認(rèn)為開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化已經(jīng)由早期的硬件抽象向軟件轉(zhuǎn)移，迭代式的軟件開發(fā)流程可以更快地為客戶提供更好的產(chǎn)品，所以測(cè)試組織必須采用標(biāo)準(zhǔn)化的迭代式軟件開發(fā)方法，以保持競(jìng)爭(zhēng)力。

幾十年來，標(biāo)準(zhǔn)化一直是測(cè)試組織的理想目標(biāo)。標(biāo)準(zhǔn)模塊化硬件平臺(tái)可將電源、冷卻和用戶界面等冗余元件抽象為單個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的獨(dú)立元素。而類似武器這樣的系統(tǒng)具有的許多功能卻來自于系統(tǒng)軟件。這種從硬件功能向軟件功能的轉(zhuǎn)變正在迅速普及。現(xiàn)代儀器越來越多地包括處理器和FPGA等軟件定義的組件。

由于嚴(yán)苛的安全要求和快節(jié)奏的變化，現(xiàn)代測(cè)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。

圖：軟件測(cè)試系統(tǒng)

但要滿足新產(chǎn)品和功能，僅僅正確構(gòu)建測(cè)試軟件架構(gòu)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。測(cè)試軟件組織必須采用更靈活的方法來更快速地向制造部門和客戶交付產(chǎn)品。為了提供所有所需的功能，現(xiàn)代軟件工程團(tuán)隊(duì)開始采用Agile等連續(xù)迭代式軟件開發(fā)方法，該方法能夠快速連續(xù)地捕獲錯(cuò)誤，輕松集成新代碼，并在整個(gè)應(yīng)用程序開發(fā)過程中獲得用戶反饋。

迭代式軟件開發(fā)與硬件平臺(tái)和軟件架構(gòu)抽象類似，還包含共享和重復(fù)的概念和任務(wù)。迭代式開發(fā)是加速技術(shù)開發(fā)的一種可靠方法。雖然測(cè)試工程團(tuán)隊(duì)一直專注于硬件標(biāo)準(zhǔn)化和分層軟件架構(gòu)，但研發(fā)組織已經(jīng)將焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向迭代式產(chǎn)品開發(fā)。標(biāo)準(zhǔn)化的各個(gè)方面對(duì)于測(cè)試組織都是非常重要而且有價(jià)值的，但標(biāo)準(zhǔn)化流程也必須進(jìn)行完善，以便配合當(dāng)今的工程做法。

圖：標(biāo)準(zhǔn)化的價(jià)值不斷提升

借助物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)測(cè)試

NI業(yè)務(wù)和技術(shù)首席研究員Mike Santori在這份報(bào)告里提出，IoT和IIoT使得測(cè)試日益復(fù)雜化，但可以利用 IoT技術(shù)來解決自動(dòng)化測(cè)試的挑戰(zhàn)，而 工程師則需要理解和專注于最具業(yè)務(wù)價(jià)值的應(yīng)用場(chǎng)景。

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(cè)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(cè)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(cè)試工作流程，可以幫助測(cè)試工程師更輕松地應(yīng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的挑戰(zhàn)。

圖：可用于自動(dòng)化測(cè)試工作流程的IoT功能

物聯(lián)網(wǎng)的海量數(shù)據(jù)不同的格式和來源，使得有效利用測(cè)試數(shù)據(jù)變得非常困難，從時(shí)域和頻域的原始模擬和數(shù)字波形到參數(shù)測(cè)量等數(shù)據(jù)通常以遠(yuǎn)高于消費(fèi)者或工業(yè)設(shè)備的速度和數(shù)量進(jìn)行采集。另外，測(cè)試數(shù)據(jù)通常存儲(chǔ)在沒有標(biāo)準(zhǔn)化的“孤島”（silos）中。比如在部署全面的基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)管理解決方案之前，捷豹路虎（JLR）僅分析了10％的車輛測(cè)試數(shù)據(jù)。?

要將IoT功能應(yīng)用于自動(dòng)化測(cè)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(cè)試數(shù)據(jù)。測(cè)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。

圖：物聯(lián)網(wǎng)測(cè)試潛在的機(jī)遇

更高級(jí)別的測(cè)試管理是從本地測(cè)試設(shè)備遷移到云端部署。基于網(wǎng)絡(luò)的工具可用于查看測(cè)試設(shè)備的狀態(tài)、安排測(cè)試時(shí)間以及檢查推送到云或服務(wù)器的測(cè)試數(shù)據(jù)。更高級(jí)別的管理功能補(bǔ)充了使用NI LabVIEW、Microsoft .NET語言、NI TestStand和Python等常用工具構(gòu)建的現(xiàn)有測(cè)試系統(tǒng)。模塊化測(cè)試軟件架構(gòu)（測(cè)試管理、測(cè)試代碼、測(cè)量IP、儀器驅(qū)動(dòng)程序、硬件抽象層）使用戶能夠評(píng)估將不同軟件功能從本地移動(dòng)到服務(wù)器或云端的價(jià)值。隨著越來越多的測(cè)試軟件棧遷移到云端部署，用戶將意識(shí)到在云端計(jì)算存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)、可擴(kuò)展計(jì)算以及隨時(shí)隨地輕松訪問軟件和數(shù)據(jù)等方面所帶來的優(yōu)勢(shì)。

圖：自動(dòng)化測(cè)試的智能互聯(lián)

多行業(yè)融合測(cè)試

NI自動(dòng)化測(cè)試副總裁Luke Schreier在報(bào)告中指出，技術(shù)和流程正在跨越行業(yè)邊界線，給測(cè)試領(lǐng)導(dǎo)者帶來挑戰(zhàn)的同時(shí)，也帶來新機(jī)遇?；诜忾]式專用方法構(gòu)建的測(cè)試策略無法跟上時(shí)代腳步，反而使組織面臨風(fēng)險(xiǎn)。 與多個(gè)行業(yè)公司合作可以為組織提供所需的新視角，及時(shí)調(diào)整其測(cè)試組織架構(gòu)。

圖：客制化是測(cè)試系統(tǒng)開發(fā)的需求

行業(yè)融合是組織發(fā)展最根本的機(jī)會(huì)，在測(cè)試中，基于平臺(tái)的供應(yīng)商會(huì)增加處理器或模數(shù)轉(zhuǎn)換器等與行業(yè)無關(guān)的投資，以便以更低的價(jià)格向所有行業(yè)提供更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。當(dāng)投資到測(cè)試硬件、軟件或服務(wù)時(shí)，與單一行業(yè)選項(xiàng)不同的是，多行業(yè)解決方案可以最大化技術(shù)的利用率。

圖：利用領(lǐng)先測(cè)試組織的融合技術(shù)

盡管融合的趨勢(shì)仍有望繼續(xù)上升，但對(duì)于測(cè)試經(jīng)理來說，行業(yè)融合增加了測(cè)試復(fù)雜性，需要更具適應(yīng)性的測(cè)試平臺(tái)和更靈活的組織。隨著行業(yè)之間開始互相利用彼此的技術(shù)，它們需要對(duì)這些新技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行測(cè)試并具備相關(guān)的專業(yè)知識(shí)。例如，汽車混合動(dòng)力系統(tǒng)現(xiàn)在需要能夠測(cè)試控制、機(jī)械、熱力學(xué)、電子、軟件甚至電池化學(xué)的系統(tǒng)。如果測(cè)試系統(tǒng)是構(gòu)建在不靈活的封閉式專用平臺(tái)之上，那么即使在幾年前的測(cè)試系統(tǒng)，也早就已經(jīng)過時(shí)了。因此，測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)具備能夠支持多種I/O類型、編程語言和不同供應(yīng)商的開放式和模塊化硬件和軟件，以及清晰定義的API和互操作性標(biāo)準(zhǔn)。

圖：STS半導(dǎo)體測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)具有靈活性和成本優(yōu)勢(shì)，并且從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)線的數(shù)據(jù)都可以復(fù)用。

圖：NI亞太區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)湯敏談NI對(duì)國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)公司測(cè)試需求的支持

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