ADAS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件在環(huán)仿真*

許廣吉，石晶

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ADAS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件在環(huán)仿真*

許廣吉，石晶

（遼寧工業(yè)大學(xué)汽車(chē)與交通工程學(xué)院，遼寧 錦州 121000）

高級(jí)輔助駕駛（Advanced Driver Assistant System，ADAS）可以在很大程度上降低交通事故，減少人員傷亡和不必要的經(jīng)濟(jì)損失。因此，各個(gè)汽車(chē)廠以及高校對(duì)ADAS進(jìn)行研發(fā)。文章進(jìn)行ADAS實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行搭建，并且能過(guò)實(shí)現(xiàn)MATLAB/Simulink、NI-Veristand和CarSim軟件的聯(lián)合仿真。

ADAS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；仿真

前言

高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（Advanced Driver Assistant System，ADAS），是基于安裝在汽車(chē)上的各種傳感器，在汽車(chē)行駛的過(guò)程中收集車(chē)內(nèi)外的數(shù)據(jù)、辨識(shí)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)物體，進(jìn)行運(yùn)算和分析并將相關(guān)信息反饋給駕駛者或進(jìn)行相關(guān)的輔助決策，從而提高汽車(chē)行駛的安全性[1]。ADAS技術(shù)被普遍認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的過(guò)程性技術(shù)，其發(fā)展對(duì)于提高道路安全性以及實(shí)現(xiàn)未來(lái)智能駕駛是非常關(guān)鍵的一環(huán)[2]。

1 ADAS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

ADAS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是由駕駛模擬器、主控PC（含實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)）、RT系統(tǒng)和ADAS快速原型控制器等組成，在主控PC與RT系統(tǒng)和ADAS快速原型控制器進(jìn)行局域網(wǎng)進(jìn)行通信。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用的是美國(guó)國(guó)家儀器公司操作系統(tǒng)。

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要是以汽車(chē)動(dòng)力學(xué)仿真軟件CarSim為核心的仿真軟件，在CarSim RT中進(jìn)行整車(chē)模型、道路模型、場(chǎng)景設(shè)置、以及整車(chē)模型初始狀態(tài)、仿真時(shí)間和相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口等仿真參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。RT系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集駕駛模擬器中的汽車(chē)動(dòng)力學(xué)信號(hào)，例如制動(dòng)、轉(zhuǎn)向、加速和檔位信號(hào)，并且在CarSim RT中設(shè)置的虛擬雷達(dá)和攝像頭等設(shè)備信號(hào)通過(guò)CAN和LIN通信傳遞給ADAS快速原型控制器；在ADAS快速原型控制器中將所采集信號(hào)經(jīng)過(guò)控制策略和算法將輸出結(jié)果傳遞給駕駛模擬器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)；在主控PC中能夠?qū)崟r(shí)顯示汽車(chē)動(dòng)力學(xué)信號(hào)、虛擬雷達(dá)和攝像頭等信號(hào)，并且能夠?qū)崟r(shí)顯示出CarSim的仿真場(chǎng)景界面（在駕駛模擬器的顯示器中也能夠顯示CarSim的仿真場(chǎng)景界面）。從而實(shí)行一系列的高級(jí)輔助駕駛（ADAS）功能。如圖1所示ADAS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)框圖。

圖1 ADAS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

本實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)巡航控制（Adaptive Cruise Control，ACC）、自動(dòng)緊急制動(dòng)（Autonomous Emergency Braking，AEB）、盲點(diǎn)檢測(cè)（Blind Spot Detection，BSD）、車(chē)道偏離警示（系統(tǒng)）（Lane Departure Warning，LDW）、車(chē)道保持系統(tǒng)（Lane Keep System，LKS）、交通標(biāo)識(shí)（智能）識(shí)別（系統(tǒng)）（Traffic signs Recognition，TSR）、前撞警示系統(tǒng)（Forward collision Warning System，F(xiàn)CWS）和自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)（Automatic Parking System，APS）等方面的汽車(chē)高級(jí)輔助駕駛的研究與開(kāi)發(fā)。

2 軟件聯(lián)合仿真

本實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用CarSim軟件、MATLAB/Simulink軟件和NI-Veristand軟件（VeriStand是NI公司開(kāi)發(fā)的硬件在環(huán)測(cè)試環(huán)境配置軟件[3]）聯(lián)合仿真。

Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具，是一種基于MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。同時(shí)有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于Simulink。

CarSim是美國(guó)Mechanical Simulation Corporation 設(shè)計(jì)出的一款多功能軟件，主要針對(duì)車(chē)輛的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行仿真，同時(shí)還具有多種車(chē)輛模型、道路模型和駕駛員模型，在多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的交通仿真、車(chē)輛性能測(cè)試中具有很廣泛的應(yīng)用[4]。

NI VeriStand 是一個(gè)基于配置的實(shí)時(shí)測(cè)試軟件，它擁有與LabVIEW 類似的前面板，但無(wú)需任何編程工作。用戶可以使用LabVIEW、MATLAB等其他軟件生成的模型文件導(dǎo)入VeriStand，方便快捷的實(shí)現(xiàn)硬件在環(huán)等實(shí)時(shí)測(cè)試應(yīng)用[5]。

在本實(shí)驗(yàn)臺(tái)首先，Simulink與CarSim聯(lián)合仿真，在Simulink中對(duì)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)定和進(jìn)行相關(guān)控制算法、策略的編輯。最后，進(jìn)行模型模型編譯。在CarSim中需要設(shè)置整車(chē)模型、道路模型、場(chǎng)景設(shè)置、駕駛員模型外，還需要設(shè)置轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、加速、檔位和虛擬雷達(dá)、攝像頭的輸入輸出接口。并且與NI VeriStand進(jìn)行聯(lián)合仿真，將NI VeriStand創(chuàng)建的項(xiàng)目路徑加載到CarSim操作界面中，打開(kāi)NI VeriStand后進(jìn)行相應(yīng)的操作。在NI VeriStand中設(shè)置采集的數(shù)據(jù)通道；將Simulink模型編譯文件和CarSim文件導(dǎo)入到VeriStand中；設(shè)置CAN通信等，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)接口的映射，實(shí)現(xiàn)仿真。

3 在環(huán)仿真

在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，CarSim設(shè)置相應(yīng)場(chǎng)景和模擬仿真車(chē)輛的雷達(dá)和攝像頭。雷達(dá)和攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車(chē)輛周?chē)沫h(huán)境，將車(chē)輛周?chē)沫h(huán)境和車(chē)輛動(dòng)力學(xué)信號(hào)傳遞給ADAS快速原型控制器，快速原型控制器經(jīng)過(guò)一系列的控制策略和控制算法傳遞給駕駛模擬器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制駕駛模擬器的轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、加速系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)ADAS等功用。

4 結(jié)論

本文根據(jù)搭建ADAS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，采用以中華V3內(nèi)飾結(jié)構(gòu)搭建駕駛模擬器，采用美國(guó)國(guó)家儀器（NI）公司設(shè)備作為控制系統(tǒng)，用CarSim作為汽車(chē)動(dòng)力學(xué)仿真軟件。從而，為能夠?qū)崿F(xiàn)ADAS的控制策略仿真的基礎(chǔ)。

[1] 李瑩.ADAS領(lǐng)域?qū)＠麪顩r分析[J].河南科技,2017(10):45-47.

[2] 傅柯思.汽車(chē)智能化與駕駛信息系統(tǒng)創(chuàng)新[J].集成電路應(yīng)用,2016 (04):20-22.

[3] Anonymous. National Instruments; National Instruments Announces NI Veri Stand2011 for Real-Time and HIL Testing [J]. Technology& Business Journal, 2011.

[4] 王曉玉.基于Carsim的高速公路互通式立交安全評(píng)價(jià)與對(duì)策研究[D].長(zhǎng)安大學(xué),2018.

[5] 趙亮,王曉翌.基于NI VeriStand配置的發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014(36):24-25.

ADAS experimental platform hardware in the loop simulation*

Xu Guangji, Shi Jing

（College of Automobile and Transportation Engineering, Liaoning University of Technology, Liaoning Jinzhou 121000 )

Advanced Driver Assistant System (ADAS) can greatly reduce traffic accidents, casualties and unnecessary economic losses. Therefore, each automobile factory as well as the university carries on the research and development to the ADAS. In this paper, the ADAS experimental platform was built and the joint simulation of MATLAB/Simulink, ni-veristand and CarSim software was realized.

ADAS experimental platform; The simulation

U467

A

1671-7988(2019)09-42-02

U467

A

1671-7988(2019)09-42-02

許廣吉，男，碩士，就讀于遼寧工業(yè)大學(xué)。研究方向：ADAS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)發(fā)研究。

遼寧省教育廳高等學(xué)校重大科技平臺(tái)項(xiàng)目（編號(hào)JP2016004）資助。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.09.012