1. 需求分析
任务说明
本案例面向一个纯电动车型的定速巡航功能，目标是在需求阶段形成一份可评审、可追踪、可测试的功能需求定义。任务边界限定为：明确系统边界、识别主要参与者、定义核心功能场景及其输入输出、建立可验证的需求条目。不涉及软件架构设计、控制算法实现或代码编写。
系统边界与参与者
车速控制系统（Speed Control System, SCS）的物理边界为整车控制器（VCU）内的一个功能模块，其外部交互对象包括：驾驶员（通过拨杆、按钮、踏板操作）、制动系统（提供制动状态信号）、动力总成（接收扭矩请求）、仪表与HMI（显示巡航状态及车速）。系统输入信号包括：巡航开关状态、设定/恢复按钮、加速/减速拨杆、制动踏板状态、当前实际车速、挡位信号。系统输出信号包括：目标车速、扭矩请求使能、巡航激活状态指示。
核心功能场景
功能需求围绕以下五个主场景展开，每个场景均定义了触发条件、系统响应和退出条件：
- 巡航激活：车速在30~150 km/h范围内且无制动、无挡位切换时，驾驶员按下SET键，系统记录当前车速为目标车速，进入激活状态。
- 巡航调速：激活状态下，驾驶员短按RES/+或SET/-键，目标车速以1 km/h步进调整；长按则连续调整，松手即停。
- 巡航暂停：激活状态下检测到制动踏板踩下或挡位非D挡，系统退出激活状态，保持目标车速记忆，进入待机状态。
- 巡航恢复：待机状态下，车速仍处于30~150 km/h且无制动时，驾驶员按下RES键，系统恢复至记忆的目标车速。
- 巡航退出：激活或待机状态下，驾驶员按下取消按钮，或系统检测到车速低于30 km/h或高于180 km/h，或巡航系统故障，系统完全退出巡航，清除目标车速记忆。
需求条目定义
以下需求条目采用“编号-描述-验证方法”的结构，每条均可独立追溯至上述场景：
| 编号 | 功能需求描述 | 验证方法 |
|---|---|---|
| REQ-SCS-001 | 系统应仅在车速30~150 km/h范围内允许激活巡航 | 台架测试：分别以20、30、150、160 km/h输入，检查激活是否被允许 |
| REQ-SCS-002 | 激活状态下，短按SET/-或RES/+（<0.5s），目标车速应变化1 km/h | HIL测试：激活后发送0.2s脉冲信号，读取目标车速变化量 |
| REQ-SCS-003 | 激活状态下，长按SET/-或RES/+（≥0.5s），目标车速应以2 km/s的速率连续变化，松手后停止变化 | HIL测试：发送2s长按信号，每100ms记录目标车速，计算变化斜率 |
| REQ-SCS-004 | 制动踏板踩下或挡位非D挡时，系统应在100ms内退出激活状态并保持目标车速记忆 | HIL测试：激活后注入制动信号，测量退出延迟并检查记忆值 |
| REQ-SCS-005 | 待机状态下，车速在30~150 km/h范围内且无制动时，RES键应使系统恢复至记忆目标车速 | HIL测试：激活→制动暂停→恢复，检查目标车速是否等于暂停前值 |
| REQ-SCS-006 | 车速低于30 km/h或高于180 km/h时，系统应自动退出巡航并清除目标车速记忆 | HIL测试：激活后分别将车速降至29 km/h和升至181 km/h，检查状态与记忆值 |
| REQ-SCS-007 | 系统应输出激活状态标志位（0x01=激活，0x00=非激活）供仪表显示 | 信号级测试：监控CAN信号，对比状态切换时刻的标志位值 |
状态机定义
为消除二义性，将系统行为建模为四状态状态机，状态迁移条件与上述需求条目严格对应：
状态：OFF（关闭）→ STANDBY（待机）→ ACTIVE（激活）→ STANDBY → OFF
迁移条件：
OFF→STANDBY: 点火上电且无故障
STANDBY→ACTIVE: 车速∈[30,150] ∧ 无制动 ∧ D挡 ∧ SET按下
ACTIVE→STANDBY: 制动踩下 ∨ 挡位≠D挡
ACTIVE→OFF: 取消按钮 ∨ 车速<30 ∨ 车速>180 ∨ 系统故障
STANDBY→OFF: 取消按钮 ∨ 车速<30 ∨ 车速>180 ∨ 系统故障
验证路径与判定标准
本案例的交付物为需求定义文档及上述状态机模型。验证路径分为两层：
- 静态评审：将需求条目与状态机逐一对照，确认每个状态迁移均至少对应一条需求编号，且每条需求均映射至一个或多个迁移条件。判定标准：无遗漏、无冲突、无未定义迁移。
- 动态仿真：在Simulink/Stateflow中搭建状态机模型，以信号源模拟驾驶员操作序列（如：加速至80 km/h→SET激活→RES/+短按3次→制动暂停→RES恢复→取消退出），通过Signal Logging观察状态跳转与目标车速输出。判定标准：状态跳转顺序与状态机定义一致，目标车速变化量与需求REQ-SCS-002/003的计算结果一致。
交付物清单
本案例最终交付以下文件，均可在纯文本环境中独立打开与评审：
- SCS_Requirements.md：包含上述全部需求条目的Markdown文档，每条含编号、描述、优先级（本案例均为“高”）、验证方法。
- SCS_Stateflow.slx：Simulink Stateflow模型，实现四状态状态机，输入端口为
brake、gearD、setBtn、resBtn、cancelBtn、speed，输出端口为activeFlag、targetSpeed。 - SCS_TestCases.xlsx：包含10条测试用例，覆盖上述5个场景的正常路径与边界条件（如30 km/h边界、制动恢复等）。
评审时以需求条目为基准，逐条检查状态机实现与测试用例覆盖情况，三者一致即视为需求定义阶段闭环完成。