P02 系统开发/Développement des systèmes

Target

系统工程目的 Objectifs de l’ingénierie Système
- 操作分析 analyse opérationnelle
- 功能架构 architecture fonctionnelle
- 物理架构 architecture physique
V字型开发周期 Cycle en V ：
模拟在自动驾驶汽车中的地位和意义 Place et intérêt de la simulation pour le véhicule autonome
再模拟与模拟的区别 Différence entre re-simulation et simulation
验证与确认 Validation/vérification
模型在环，软件在环，硬件在环 Définition et objectifs de Model in the Loop (MIL), Software in the loop (SIL), Hardware in the Loop (HIL), objectifs
驾驶模拟器 Simulateur de conduite
泊松分布在可靠性计算中的应用 Utilisation de la loi de Poisson pour le calcul de fiabilité

系统工程 ingénierie système [1]

系统：一个系统是由不同元素构成或集合的结构，这些元素共同产生单个元素无法独自实现的结果。元素或组成部分可以包括人员、硬件、软件、设施、政策和文档；也就是说，所有为产生系统级结果所需的事物。

Un système est une construction ou un ensemble de différents éléments qui produisent ensemble des résultats impossibles à obtenir par les éléments seuls. Les éléments, ou parties, peuvent inclure des personnes, du matériel, des logiciels, des installations, des politiques et des documents ; c’est-à-dire, tout ce qui est nécessaire pour produire des résultats au niveau du système.
一个集合 un ensemble/任务 mission/上下文依赖 Dépendant du contexte/行为 comportements/ 功能 fonctionnement/ 结构 structure/ 生命周期 cycle de vie

系统工程：跨学科方法管理将一系列客户需求、期望和约束转化为产品解决方案并在产品生命周期内支持该解决方案所需的全部技术和管理工作。 Une approche interdisciplinaire régissant l'effort technique et managérial total requis pour transformer un ensemble de besoins, d'attentes et de contraintes du client en une solution produit et soutenir cette solution tout au long de la vie du produit.

视图	问题	分析	关键词	示例
操作视图Vue Opérationnelle	为什么？	环境，系统为黑箱Environnement, système en boîte noire	使命、上下文、利益相关者、用户、外部系统、用例、场景、系统生命周期等
Mission, Contexte, Parties Prenantes, Utilisateurs, Systèmes Externes, Cas d'Utilisation, Scénarios, Cycle de Vie du Système…	冲泡咖啡、拥有一个时尚厨房（市场需求）Faire du café, Avoir une cuisine tendance (besoin marketing)
行为视图Vue Comportemental	什么？	系统的抽象分析（白箱）Analyse abstraite du système (boîte blanche)	动作、任务、功能、流程、功能运作等Actions, Tâches, Fonctions, Flux, Fonctionnement…	过滤水、加热水、研磨咖啡、冷水、冲泡咖啡、电力、命令、热咖啡、咖啡渣、蒸汽等Filtrer l'eau, Chauffer l'eau, Moudre le café, Eau froide, Café infusé, Électricité, Commandes, Café chaud, Marcs, Vapeur…
物理视图Vue Physique	如何？	系统的具体分析（白箱）Analyse concrète du système (boîte blanche)	组件、技术配置等Composants, Configuration Technique…	水箱、水泵、热模块、咖啡壶、滤网篮、开关、水位等Réservoir d'eau, Pompe, Bloc thermique, Carafe, Panier-filtre, Interrupteur, Niveau d'eau…

利益相关者 Partie Prenante：在系统中拥有权利、份额或权益un droit, une part ou une revendication的相关方，或系统的特性满足其需求和期望的相关方。
- 用户 Utilisateur：在系统使用过程中受益的个人或群体。
- 客户 Client：请求该系统并负责批准系统的人，通常为系统开发支付费用的客户。 le client finance le développement du système
- 供应商 Fournisseur：与采购方签订协议，为其提供产品或服务的组织或个人。conclut un accord avec l’acquéreur pour la fourniture d'un produit ou service.

外部系统 Systèmes Externes：系统或产品与其他系统、通信网络、电源、资源连接器等的接口，这些接口影响所考虑产品的设计。
支持系统 Systèmes de Support：在生命周期各阶段补充关注系统的系统，但不一定直接贡献于操作期间的功能。

中文	法语	中文说明	法语说明
操作分析	Analyse Opérationnelle	捕获系统操作需求，明确系统与环境的交互，确保需求与性能要求的清晰性，建立操作需求与来源需求的可追溯性。定义用例和场景，生成操作分析模型，测试系统与外部接口的有效性，为功能架构提供基础。	Capturer les besoins opérationnels du système, identifier les interactions avec l'environnement, assurer la clarté des exigences et fournir la traçabilité entre les besoins opérationnels et les exigences sources. Définir les cas d'usage, générer des modèles d'analyse pour tester les interfaces externes, et fournir une base pour l'architecture fonctionnelle.
功能架构	Architecture Fonctionnelle	理解系统行为及其动态，覆盖所有功能需求，确保一致性，识别跨领域功能。识别稳定、缓慢变化和快速变化的功能，如硬件、操作系统、软件等。	Comprendre la dynamique du comportement du système, couvrir toutes les exigences fonctionnelles, assurer la cohérence et identifier les fonctions transversales. Identifier les fonctions stables, lentes et rapides à évoluer, comme le matériel, le système d'exploitation et le logiciel.
物理架构	Architecture Physique	创建满足系统需求的设计架构，平衡功能、行为和时间特征。识别支持系统功能的物理元素，如颜色、重量和高度等。	Créer une architecture physique répondant aux exigences du système en équilibrant les caractéristiques fonctionnelles, comportementales et temporelles. Identifier les éléments physiques concrets comme la couleur, le poids et la hauteur qui soutiennent les fonctions du système.

V开发周期 cycle en V [2]

V模型（V-Model）流程：

左侧为系统定义阶段phase de définition du système，包括：
- 操作概念（Concept of Operations, Concept d'opérations）：定义系统的操作概念。
- 需求和架构（Requirements and Architecture, Exigences et architecture）：分析系统的功能需求和架构。
- 详细设计（Detailed Design, Conception détaillée）：对系统的具体设计。
中间为实施阶段（Implementation, phase d'implémentation），这是实际构建系统的阶段。
右侧为验证和验证阶段phase de test et integration，包括：
- 集成、测试和验证（Integration, Test, and Verification, Intégration, test et vérification）：验证各部分功能是否正确。
- 系统验证和验证（System Verification and Validation, Vérification et validation du système）：确保整个系统符合设计目标。
- 操作与维护（Operation and Maintenance, Opération et maintenance）：系统进入正式运行后的支持和维护。

验证和确认 V&V[5]

验证和确认（V&V）是用于检查产品、服务或系统是否符合需求和规范以及是否实现其预期目标的独立过程。

Vérification et validationsont des procédures indépendantes utilisées ensemble pour vérifier qu'un produit, un service ou un système répond aux exigences et aux spécifications et qu'il remplit son objectif prévu.

确认：确保产品、服务或系统符合客户和其他已识别的利益相关者的需求。通常涉及与外部客户的验收和适用性。L'assurance qu'un produit, un service ou un système répond aux besoins du client et des autres parties prenantes identifiées. Elle implique souvent l'acceptation et l'adéquation avec des clients externes.
验证：评估产品、服务或系统是否符合法规、需求、规范或强加的条件。通常是一个内部过程。L'évaluation de la conformité d'un produit, d'un service ou d'un système avec une réglementation, une exigence, une spécification ou une condition imposée. C'est souvent un processus interne.

模拟与再模拟 simulation et resimulation [4]

再模拟（Re Simulation）

用于非回归测试 les tests de non-régression：用于验证系统在更改后仍然符合原有规范。
物理传感器在现实环境中的验证
- 开放环路（Open Loop， Boucle ouverte）：在没有反馈的情况下进行测试。
- 自动测试中的误报 Suivi des faux positifs（假警报）

模拟（Simulation）

用于设计和测试验证 Utilisation pour la validation de conception et de test：用于确认设计和测试是否满足需求。
传感器的行为模型：模拟传感器的行为，以更接近实际情况。
- 闭环（Closed Loop） Boucle fermée：包含反馈的测试方法。
- 自动测试中的漏报（未检测）跟踪 Suivi des faux négatifs

SIMULATION 为 RESIMULATION 带来的附加价值

La valeur ajoutée de la SIMULATION pour la RESIMULATION

泊松分布 [8]

\[ P(k)=P(X=k)=\frac{\lambda^k}{k!} e^{-\lambda} \]

\(\lambda = T \times 10^{-8}\) T小时内预期故障次数 nombre attendu de pannes pendant T heures
\(k = 0\) 不出故障 on ne veut aucune panne
假设\(P(k = 0) = 10\%\)，即\(90\%\)的概率发现故障

\[ T=\frac{-\ln (0.1)}{10^{-8}}=230 \times 10^6 h \]

故驾驶2.3亿个小时，有90%的概率发现任何故障。Avec 230 millions d'heures, j'ai 90 % de confiance pour détecter tout défaut dans mon système

模型在环 (MIL)、软件在环 (SIL) 和硬件在环 (HIL) [6]

功能/定量（Function/Quantified）、跨系统（Cross-system）、系统（System）、算法（Algorithm）、组件（Component）
MIL阶段：包含“Prestation（性能）”、“MIL multi-System（多系统）”、“MIL System（系统）”和“MIL Function（功能）”测试。这一阶段主要关注模型的准确性和性能表现，逐步验证和集成不同的模型模块。 Cette phase se concentre principalement sur la précision et les performances du modèle, en vérifiant et intégrant progressivement les différents modules du modèle.
SIL阶段：这里的测试逐渐由模型向软件过渡，包括“Prestation”、“PDS multi-System（多系统平台仿真）”、“PDS（平台仿真）”以及“SIL ECU（电子控制单元）”。SIL阶段主要测试软件的表现及其在虚拟环境中的运行情况。La phase SIL teste principalement la performance du logiciel et son fonctionnement dans un environnement virtuel.
HIL阶段：进入这一阶段后，开始硬件相关的测试，包括“PDS Hardware（平台仿真硬件）”和“Vehicle Prototype（车辆原型）”。HIL测试旨在验证软件和硬件在真实条件下的表现，以确保其在实际应用中的可靠性。Les tests HIL visent à vérifier les performances du logiciel et du matériel dans des conditions réelles afin de garantir leur fiabilité dans des applications pratiques.

驾驶模拟器 Simulateur de conduite

驾驶员可以在此环境中进行交互和反应，模拟真实的驾驶体验。

Le conducteur peut interagir et réagir dans cet environnement, simulant ainsi une expérience de conduite réelle.

应用领域（Domains）：驾驶模拟器可用于人机界面定义和验证（HMI）、性能定义 Performance definition、预调试 Performance pre-tuning、功能验证Functional validation、功能安全Functional safety、生命周期分析 Life cycle、驾驶员研究 Drivers studies等领域。
不同类型的沉浸模拟（Type of Immersive Simulation）：
- 专家视角（Vue Expert）：主要为专业驾驶员设计，参与人数为1到5人。
- 客户视角（Vue Clients lambda）：为普通驾驶员设计，参与人数在15到250之间。
不同沉浸级别的驾驶模拟器类型（Different types of DS with different levels of immersion）：
- 运动（Motion）：包括静态、振动、动态、高动态等模式。
- 视觉（Visual）：视场角（FOV）、像素分辨率、2D与3D显示。
- 工具（Tools）：包括头部追踪、眼动追踪、生理传感器。
- 记录（Records）：数据和视频记录。