CN107727417A - 一种人机共驾转向系统硬件在环仿真测试平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人机共驾转向系统硬件在环仿真测试平台，属于智能汽车转向系统仿真测试及其控制技术领域，该平台包括PC机、人机共驾转向ECU、驾驶模拟器、前置转矩/转角传感器、后置转矩/转角传感器、CAN卡、数据采集器，PC机分别与人机共驾转向ECU及驾驶模拟器相连，人机共驾转向ECU通过CAN卡与驾驶模拟器相连，CAN卡与数据采集器相连，前置转矩/转角传感器、后置转矩/转角传感器均与人机共驾转向ECU相连。与现有技术相比，本发明具有人驾和机驾两种模式，从而控制转向电机的输出转角和转矩，监控机驾模式下转向系统的转角和转矩，保证转矩/转角信号的同步性，有效避免实车试验中易出现的危险情况，同时减少实车试验次数，降低节省开发费用。

Description

一种人机共驾转向系统硬件在环仿真测试平台

技术领域

本发明属于智能汽车转向系统仿真测试及其控制技术领域，尤其是涉及一种人机共驾转向系统硬件在环仿真测试平台。

背景技术

人机共驾转向系统(Man-machine co-steering system，简称MMCS)是一种具有双转矩/转角传感器的新型转向系统，包括人驾与机驾两种工作模式。其主要完成的功能是控制转向电机的输出转角和转矩、监控机驾模式下的转向系统的转角和转矩、保证转矩/转角信号的同步性。然而，智能汽车在自动驾驶模式运行时，由于方向盘没有人的手力输入，电动助力转向系统中的转矩传感器就没有信号输出，所以目前智能汽车只能根据电动助力转向系统转角传感器信号来控制方向盘转角，从而控制车辆位置与目标路径的横向偏差，实现自动循迹。由于电动助力转向系统的电机动作是通过控制其电流而实现的，电流直接影响转矩，而转矩又影响转向盘转速；所以，如果智能汽车仅根据电动助力转向系统转角传感器的信号来控制方向盘转角，而不控制电动助力转向系统电机的输出转矩，则必然出现方向盘转角或转速的波动，从而出现方向盘抖动现象。本发明使用人机共驾转向系统硬件在环仿真测试平台开发的MMCS可以优化开发阶段的仿真与测试流程，在整车开发前期，可以采用此平台在各类工况下，尤其是难以重复出现的极端工况下，对MMCS在这些条件下的鲁棒性进行评估检验，并能大大减少实车测试的次数，缩短开发周期。目前尚未有MMCS硬件在环测试平台。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述现有技术的不足而提供的一种人机共驾转向系统硬件在环仿真测试平台。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种人机共驾转向系统硬件在环仿真测试平台，包括PC主机、人机共驾转向ECU、驾驶模拟器、CAN卡、数据采集器、前置转矩/转角传感器以及后置转矩/转角传感器，所述PC主机分别与人机共驾转向ECU及驾驶模拟器相连，所述人机共驾转向ECU通过CAN卡与驾驶模拟器相连，所述CAN卡与数据采集器相连，数据采集器用于采集CAN卡所在总线的数据；所述人机共驾转向ECU还与前置转矩/转角传感器和后置转矩/转角传感器相连，所述前置转矩/转角传感器布置在减速机构与输入轴之间，所述后置转矩/转角传感器布置在减速机构与输出轴之间，分别用于测转矩信号与转角信号；所述PC主机作为用户主机，用来实现对人机共驾转向ECU的离线操作、模型修改、策略修改、自动代码生成、编译载入以及标定检测，PC主机将自动代码生成的人机共驾转向ECU程序传输到人机共驾转向ECU，并将整车三自由度模型仿真环境程序输入驾驶模拟器；所述人机共驾转向ECU用于运行PC主机上选择的人机共驾转向系统控制策略；所述驾驶模拟器装有人机共驾转向系统和动态转向阻力矩模拟装置，驾驶模拟器用于模拟人机共驾转向仿真系统。

上述方案中，测试平台涉及的模型包括整车三自由度模型、人机共驾转向ECU模型、转向电机模型及驾驶员模型；所述PC主机建立测试平台涉及的模型，并进行工况条件和外部环境参数标定，并将控制算法、控制对象参数导入到人机共驾转向仿真系统，用Simulink软件对人机共驾转向ECU模型和整车三自由度模型进行仿真；利用Real-TimeWorkshop工具箱自动代码生成人机共驾转向ECU模型、整车三自由度仿真模型的额代码或程序；所述人机共驾转向ECU模型的生成代码和I/O接口代码进行集成编译，将其编译成实际人机共驾转向ECU能够运行的程序，然后载入实际人机共驾转向ECU中；所述整车三自由度仿真模型的生成代码编译成整车三自由度模型能够运行的整车三自由度模型仿真环境程序，然后载入到驾驶模拟器；驾驶员模型是采集一定样本数量的优秀驾驶员在典型交通环境和汽车运行状态下操纵方向盘的动力学参数，对采集的大量数据进行分类处理，通过神经网络训练得出。

上述方案中，所述人机共驾转向ECU及驾驶模拟器构成硬件在环仿真层，实现硬件在环仿真测试；所述硬件在环仿真测试过程中外部环境参数的标定以及驾驶模拟器运行状态的观测是在系统标定测试层实现的。

上述方案中，所述人机共驾转向系统包括人驾和机驾两种模式；人驾模式时，人机共驾转向系统由转向盘、输入轴、前置转矩/转角传感器、人机共驾转向ECU、转向电机、减速机构、输出轴、齿轮齿条式转向器及车轮组成，所述转向盘通过输入轴与减速机构的力矩输入端相连，所述输入轴与减速机构之间布置前置转矩/转角传感器，所述前置转矩/转角传感器与人机共驾转向ECU相连，所述减速机构的力矩输入端连接转向电机的力矩输出端，所述减速机构的力矩输出端通过输出轴与齿轮齿条式转向器相连，所述齿轮齿条式转向器连接车轮，所述转向电机通过人机共驾转向ECU进行控制；机驾模式时，人机共驾转向系统由转向盘、输入轴、人机共驾转向ECU、转向电机、减速机构、输出轴、后置转矩/转角传感器、齿轮齿条式转向器及车轮组成，所述转向盘通过输入轴与减速机构的力矩输入端相连，所述减速机构的力矩输入端连接转向电机的力矩输出端，所述减速机构的力矩输出端通过输出轴与齿轮齿条式转向器相连，所述减速机构和输出轴之间布置后置转矩/转角传感器，所述齿轮齿条式转向器连接车轮，所述转向电机通过人机共驾转向ECU进行控制。

上述方案中，所述转向电机模型在机驾模式时是通过人机共驾转向ECU进行控制，后置转矩/转角传感器将测得的转矩信号、转角信号反馈给人机共驾转向ECU，人机共驾转向ECU根据转矩信号并结合车速信号、车轮转角信号输出理想控制电流，理想控制电流减去转向电机的反馈电流得到实际控制电流，设置在人机共驾转向ECU和转向电机之间的转向电机电枢电流传感器在实际控制电流的驱动下，控制转向电机两端电压，从而使转向电机工作。

上述方案中，所述汽车动态转向阻力矩模拟装置包括螺栓、固定装置、轴承、第一转子盘、直流电源、电阻、第二转子盘、定子及传动轴，所述第一转子盘顶端通过U型的固定装置夹住车轮，所述固定装置顶端通过螺栓将车轮固定，所述第一转子盘中间开通孔，使得轴承穿过通孔套接在传动轴顶端，所述传动轴底端固连第二转子盘，所述第二转子盘固定在地面上，所述第一转子盘与第二转子盘装有n个定子，n≥5，所述定子之间通过励磁线圈相连，所述励磁线圈一端连接直流电源，另一端连接电阻然后接地。

本发明的有益效果：

1)本发明的人机共驾转向系统具有人驾和机驾两种模式，在实车运行时，通过人机共驾转向ECU控制转向电机的输出转矩，监控自动驾驶模式下的转向系统的转矩，保证转矩/转角信号的同步性，预防出现转向盘抖动等现象，提高其转向操作稳定性。

2)本发明的汽车动态转向阻力矩模拟装置结构简单、控制方便、成本低、能有效的模拟实际情况下转向系统在转向时的受力状况。

3)本发明的人机共驾转向系统硬件在环测试平台可以在不同的工况下对设计的人机共驾转向系统进行硬件在环仿真测试，提升人机共驾转向系统的研发效率、可靠性并降低研发成本；在整车开发前期，可以采用此平台在各类工况下，尤其是难以重复出现的极端工况下，对MMCS在这些条件下的鲁棒性进行评估检验，可减少实车试验次数，节省开发费用。

附图说明

图1为人机共驾转向系统硬件在环仿真测试平台总体流程图；

图2为人机共驾转向系统硬件在环仿真测试平台结构框图；

图3为神经网络结构图；

图4为人机共驾转向系统布置示意图；

图5为汽车动态转向阻力矩模拟装置的结构示意图；

图6为不同车速下的等效转向阻力矩图。

其中，图中附图标记对应的零部件名称为：

1-车轮，2-螺栓，3-固定装置，4-轴承，5-第一转子盘，6-直流电源，7-电阻，8-第二转子盘，9-定子，10-传动轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，人机共驾转向系统硬件在环仿真测试平台总体流程图，将控制算法、控制对象参数导入到人机共驾转向仿真系统(即人机共驾转向系统硬件在环仿真测试平台)中，用Simulink软件对人机共驾转向ECU模型和整车三自由度模型进行仿真；利用Real-Time Workshop工具箱自动代码生成功能生成人机共驾转向ECU模型、整车三自由度仿真模型的额代码或程序；人机共驾转向ECU模型的生成代码和I/O接口代码进行集成编译，将其编译成实际人机共驾转向ECU能够运行的程序，然后载入实际人机共驾转向ECU中；整车三自由度仿真模型的生成代码编译成整车三自由度模型能够运行的整车三自由度模型仿真环境程序，载入到驾驶模拟器中；代码编译通过Tasking软件的编译功能和Memtool软件的载入功能实现。然后进行硬件在环仿真(人机共驾转向ECU及驾驶模拟器构成硬件在环仿真层)，实现硬件在环仿真测试。最后系统标定和测试层用于实现硬件在环测试过程中外部环境参数的标定和驾驶模拟器运行状态的观测。

如图2所示，人机共驾转向系统硬件在环仿真测试平台，包括PC主机、人机共驾转向ECU、驾驶模拟器、CAN卡、数据采集器、前置转矩/转角传感器以及后置转矩/转角传感器，PC主机分别与人机共驾转向ECU及驾驶模拟器相连，人机共驾转向ECU通过CAN卡与驾驶模拟器相连，CAN卡与数据采集器相连，数据采集器用于采集CAN卡所在总线的数据；人机共驾转向ECU还与前置转矩/转角传感器和后置转矩/转角传感器相连，前置转矩/转角传感器布置在减速机构与输入轴之间，后置转矩/转角传感器布置在减速机构与输出轴之间，分别用于测转矩信号与转角信号；PC主机作为用户主机，用来实现对人机共驾转向ECU的离线操作、模型修改、策略修改、自动代码生成、编译载入以及标定检测，PC主机将自动代码生成的人机共驾转向ECU程序传输到人机共驾转向ECU，并将整车三自由度模型仿真环境程序输入驾驶模拟器；人机共驾转向ECU用于运行PC主机上选择的人机共驾转向系统控制策略；驾驶模拟器装有人机共驾转向系统(包括人驾模式、机驾模式)和动态转向阻力矩模拟装置，驾驶模拟器利用虚拟现实仿真技术营造一个虚拟的驾驶训练环境，用于模拟人机共驾转向仿真系统。

测试平台涉及的模型包括整车三自由度模型、人机共驾转向ECU模型、转向电机模型及驾驶员模型。

人驾模式时，驾驶员模型与转向电机模型相连，驾驶员模型将转矩、转角信号传递给转向电机模型，前置转矩/转角传感器设置在驾驶员模型与转向电机模型之间，且与人机共驾转向ECU相连，将转矩、转角信号反馈给人机共驾转向ECU；转向电机模型还与整车三自由度模型相连，整车三自由度模型连接到驾驶模拟器上，人机共驾转向ECU控制转向电机模型。

机驾模式时，人机共驾转向ECU控制转向电机模型，转向电机模型与整车三自由度模型相连，整车三自由度模型连接到驾驶模拟器上，后置转矩/转角传感器设置在整车三自由度模型和人机共驾转向ECU之间，将转矩、转角信号反馈给人机共驾转向ECU。

驾驶员模型是采集一定样本数量的优秀驾驶员在典型交通环境和汽车运行状态下操纵方向盘的动力学参数，对采集的大量数据进行分类处理，通过神经网络训练得出。

δ_f＝At²+Bt+C (1)

其中：δ_f为前轮转角，t为时间，A、B、C的神经网络的实际输出；

神经网络如图3所示，图中设有4个输入节点，3个输出节点，网络的隐含层共有n个神经元，其中网络的实际输入为工况、曲率、驾驶员、车速，网络的实际输出为A，B，C。

如图4所示为驾驶模拟器的人机共驾转向系统，包括转向盘、输入轴、前置转矩/转角传感器、人机共驾转向ECU、转向电机电枢电流传感器、转向电机、减速机构、后置转矩/转角传感器、输出轴、齿轮齿条式转向器、车轮、动态转向阻力矩模拟装置。

人驾模式时：转向盘通过输入轴与减速机构的力矩输入端相连，输入轴与减速机构之间布置前置转矩/转角传感器，前置转矩/转角传感器与人机共驾转向ECU相连，减速机构的力矩输入端连接转向电机的力矩输出端，减速机构的力矩输出端通过输出轴与齿轮齿条式转向器相连，齿轮齿条式转向器连接车轮，转向电机通过人机共驾转向ECU进行控制，动态转向阻力矩模拟装置与车轮相连，人机共驾转向ECU和转向电机之间设置转向电机电枢电流传感器。其工作过程是：当驾驶员转动转向盘时，产生的转矩与转角经输入轴传递到前置转矩/转角传感器，前置转矩/转角传感器将测得的转矩信号、转角信号传输给人机共驾转向ECU，人机共驾转向ECU根据该矩信号并结合车速信号、车轮转角信号输出理想控制电流；驾驶员转动转向盘产生的转矩与转角经输入轴传递到转向电机，转向电机将电流信号反馈给ECU；理想控制电流减去转向电机的反馈电流得到实际控制电流，转向电机电枢电流传感器在实际控制电流的驱动下，控制转向电机两端电压，从而使转向电机通过减速机构输出需要的转矩与转角传送到输出轴上，进一步推动齿轮齿条式转向器使车轮转动，车轮通过固定装置带动动态转向阻力矩模拟装置工作，实现转向功能。

机驾模式时：转向盘通过输入轴与减速机构的力矩输入端相连，减速机构的力矩输入端连接转向电机的力矩输出端，减速机构的力矩输出端通过输出轴与齿轮齿条式转向器相连，减速机构和输出轴之间布置后置转矩/转角传感器，齿轮齿条式转向器连接车轮，转向电机通过人机共驾转向ECU进行控制，动态转向阻力矩模拟装置与车轮相连，人机共驾转向ECU和转向电机之间设置转向电机电枢电流传感器。其工作过程是：人机共驾转向ECU控制转向电机转动，转向电机通过减速机构将转矩、转角传递到后置转矩/转角传感器，后置转矩/转角传感器将测得的转矩信号、转角信号送给人机共驾转向ECU，人机共驾转向ECU根据转矩信号并结合车速信号、车轮转角信号输出理想控制电流，理想控制电流减去转向电机的反馈电流得到实际控制电流，转向电机电枢电流传感器在实际控制电流的驱动下，控制转向电机两端电压，从而使转向电机通过减速机构输出需要的转矩与转角传输到输出轴上，进一步推动齿轮齿条式转向器使车轮转动，车轮通过固定装置带动动态转向阻力矩模拟装置工作，实现转向功能；转向盘通过输入轴被转向电机连接减速机构的力矩输入端带动着转动。

对图4的机驾模式进行数学分析，对所得的人机共驾转向模型、转向电机模型与整车三自由度模型用Simulink软件进行仿真：

利用牛顿定理进行分析，可得人机共驾转向模型为：

θ_s＝Gθ_m (3)

T_sen＝K_s(Gθ_m-θ_e) (4)

其中：J_s为转向盘、转向轴的转动惯量，B_s为转向轴的粘性阻尼系数，θ_s为转向轴的旋转角，T_m为电动机转矩，T_sen为扭杆的反作用转矩，K_s为扭杆的刚性系数，θ_m为电动机转角，G为蜗轮-蜗杆减速机构的减速比，θ_e为输出轴的旋转角，M_r为减速机构、小齿轮和齿条等的当量质量，B_r为减速机构、小齿轮和齿条等的当量阻尼系数，K_mr为小齿轮、齿条和轮胎的等效刚度系数，x_r为齿条的位移，r_p为小齿轮半径，K_r为电动机和减速机构的输出轴刚性系数，F_δ为路面的随机作用力。

转向电机模型为：

T_L＝K_r(θ_m-Gθ_e) (8)

其中：J_m为电动机和离合器的转动惯量，B_m为电动机粘性阻尼系数，θ_m为电动机的转角，电动机的转速T_m为电动机转矩，T_L为电动机的负载转矩，V_m为电动机端电压，R_m为电枢绕组电阻，L_m为电枢绕组电感，I_m为电动机电枢电流，K_e为反电动势常数。

联立(5)(6)(7)建立的状态空间方程为：

其中，状态变量控制输入量U＝[T_m F_δ V_m]^T，输出量

此时，有：

整车三自由度模型为：

根据达朗贝尔原理，建立平衡方程如下:

绕Z轴力矩平衡式为：

沿Y轴力矩平衡式为：

绕X轴力矩平衡式为：

其中：M为整车质量，M_s为悬架质量，I_Z、I_X为整车绕Z、X轴的惯性矩，ω_r为车身的横摆角速度，I_XZ为惯性积，P_y1、P_y2为前、后车轮侧向力，a、b为重心至前、后轴距，C_φ1、C_φ2为前、后悬架侧倾角刚度，D_f、D_r为前、后悬架侧倾角阻尼，h为侧倾力臂，g为重力加速度，为重心的速度与绝对坐标的夹角，u为汽车速度，β为重心处的侧偏角，ω_p为侧倾角速度。

联立(10)(11)(12)建立的状态空间方程为：

其中，状态变量X₁＝[ω_r β ω_p φ]^T，控制输入量U₁＝[δ]^T，输出量Y₁＝[ω_r β ω_pφ]^T；此时， A₁＝[M]^-1E，B₁＝[M]^-1[n]，D₁＝0；

如图5所示，汽车动态转向阻力矩模拟装置包括螺栓2、固定装置3、轴承4、第一转子盘5、直流电源6、电阻7、第二转子盘8、定子9及传动轴10，第一转子盘5顶端通过U型的固定装置3夹住车轮1，固定装置3顶端通过螺栓2将车轮1固定，第一转子盘5中间开通孔，使得轴承4穿过通孔套接在传动轴10顶端，传动轴10底端固连第二转子盘8，第二转子盘8固定在地面上，第一转子盘5与第二转子盘8装有n个定子9，n≥5，定子9之间通过励磁线圈相连，励磁线圈一端连接直流电源9，另一端连接电阻7然后接地。其工作过程是：车轮1转动，通过螺栓2和固定装置3带动第一转子盘5转动，转子盘5通过轴承4带动传动轴10旋转，第二转子盘8随传动轴10一起旋转；直流电源6通入励磁线圈电流，通过改变电阻7的大小改变励磁线圈电流的大小，使得定子9之间产生磁力线；第一转子盘5、第二转子盘8在旋转过程中切割定子9之间产生的磁力线，从而在第一转子盘5、第二转子盘8中间产生涡旋状的感应电流，定子9向第一转子盘5、第二转子盘8施加一个阻碍其旋转的电磁力，从而产生阻力矩。通过固定励磁线圈的电流值，改变转子盘转速的快慢来改变阻力矩的大小，进而实现模拟汽车转向时动态转向阻力矩的功能。对不同车速下等效转向阻力矩的数据进行仿真，如图6所示，由图可以看出汽车等效转向阻力矩取值范围为30-100Nm。

人机共驾转向系统硬件在环仿真测试平台在测试过程中需要有动态转向阻力矩的模拟装置，而动态转向阻力矩模拟装置模拟的转向阻力矩受电流、转速、前轮转角及车速的影响。

转向阻力矩与电流和转速的关系：根据大量试验数据经过方差分析和回归计算,建立了M＝M(I，n)回归方程如下:

M(I，n)＝-7.122+401.911I+0.015n (14)

其中：电流I＝0.05～0.55A，转速n＝150～450r/min；

分析计算结果表明：电流I和转速n对转矩M没有交互影响；转速n每增加100r/min，转矩增加≤1.5N·m。

汽车前轮转向阻力矩与前轮转角及车速的函数关系式：

式中：F_z为等效前轮接地点处受到垂向力，f为轮胎与地面间的摩擦系数，p为轮胎气压，K为汽车稳定性因素。

由上式可以分析出：

(1)车速恒定：汽车前轮转向阻力矩与前轮转角成线性关系，且随着转角的增大而增大，这也充分的解释了在车速一定时，汽车转角越大，需要提供的动力也就越大。

(2)前轮转角δ_f恒定：汽车在原地转向状态下(u＝0)，其前轮转向阻力矩主要包括摩擦阻力矩和重力产生的回正力矩，此时的转向阻力矩比较大；汽车在低速转向状态下，其前轮转向阻力矩主要为重力产生的回正力矩，与车速无关。汽车在高速转向状态下，前轮转向阻力矩主要包括侧偏力产生的回正力矩和重力产生的回正力矩，且随着车速的增大而减小。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种人机共驾转向系统硬件在环仿真测试平台，其特征在于，包括PC主机、人机共驾转向ECU、驾驶模拟器、CAN卡、数据采集器、前置转矩/转角传感器以及后置转矩/转角传感器，

所述PC主机分别与人机共驾转向ECU及驾驶模拟器相连，所述人机共驾转向ECU通过CAN卡与驾驶模拟器相连，所述CAN卡与数据采集器相连，数据采集器用于采集CAN卡所在总线的数据；所述人机共驾转向ECU还与前置转矩/转角传感器和后置转矩/转角传感器相连，所述前置转矩/转角传感器布置在减速机构与输入轴之间，所述后置转矩/转角传感器布置在减速机构与输出轴之间，分别用于测转矩信号与转角信号；

所述PC主机作为用户主机，用来实现对人机共驾转向ECU的离线操作、模型修改、策略修改、自动代码生成、编译载入以及标定检测，PC主机将自动代码生成的人机共驾转向ECU程序传输到人机共驾转向ECU，并将整车三自由度模型仿真环境程序输入驾驶模拟器；所述人机共驾转向ECU用于运行PC主机上选择的人机共驾转向系统控制策略；所述驾驶模拟器装有人机共驾转向系统和动态转向阻力矩模拟装置，驾驶模拟器用于模拟人机共驾转向仿真系统。

2.根据权利要求1所述的一种人机共驾转向系统硬件在环仿真测试平台，其特征在于，测试平台涉及的模型包括整车三自由度模型、人机共驾转向ECU模型、转向电机模型及驾驶员模型。

3.根据权利要求2所述的一种人机共驾转向系统硬件在环仿真测试平台，其特征在于，所述PC主机建立测试平台涉及的模型，并进行工况条件和外部环境参数标定，并将控制算法、控制对象参数导入到人机共驾转向仿真系统，用Simulink软件对人机共驾转向ECU模型和整车三自由度模型进行仿真；利用Real-Time Workshop工具箱自动代码生成人机共驾转向ECU模型、整车三自由度仿真模型的额代码或程序；所述人机共驾转向ECU模型的生成代码和I/O接口代码进行集成编译，将其编译成实际人机共驾转向ECU能够运行的程序，然后载入实际人机共驾转向ECU中；所述整车三自由度仿真模型的生成代码编译成整车三自由度模型能够运行的整车三自由度模型仿真环境程序，然后载入到驾驶模拟器。

4.根据权利要求1所述的一种人机共驾转向系统硬件在环仿真测试平台，其特征在于，所述人机共驾转向ECU及驾驶模拟器构成硬件在环仿真层，实现硬件在环仿真测试；所述硬件在环仿真测试过程中外部环境参数的标定以及驾驶模拟器运行状态的观测是在系统标定测试层实现的。

5.根据权利要求1所述的一种人机共驾转向系统硬件在环仿真测试平台，其特征在于，所述人机共驾转向系统包括人驾和机驾两种模式。

6.根据权利要求5所述的一种人机共驾转向系统硬件在环仿真测试平台，其特征在于，人驾模式时，人机共驾转向系统由转向盘、输入轴、前置转矩/转角传感器、人机共驾转向ECU、转向电机、减速机构、输出轴、齿轮齿条式转向器及车轮组成，所述转向盘通过输入轴与减速机构的力矩输入端相连，所述输入轴与减速机构之间布置前置转矩/转角传感器，所述前置转矩/转角传感器与人机共驾转向ECU相连，所述减速机构的力矩输入端连接转向电机的力矩输出端，所述减速机构的力矩输出端通过输出轴与齿轮齿条式转向器相连，所述齿轮齿条式转向器连接车轮，所述转向电机通过人机共驾转向ECU进行控制。

7.根据权利要求5所述的一种人机共驾转向系统硬件在环仿真测试平台，其特征在于，机驾模式时，人机共驾转向系统由转向盘、输入轴、人机共驾转向ECU、转向电机、减速机构、输出轴、后置转矩/转角传感器、齿轮齿条式转向器及车轮组成，所述转向盘通过输入轴与减速机构的力矩输入端相连，所述减速机构的力矩输入端连接转向电机的力矩输出端，所述减速机构的力矩输出端通过输出轴与齿轮齿条式转向器相连，所述减速机构和输出轴之间布置后置转矩/转角传感器，所述齿轮齿条式转向器连接车轮，所述转向电机通过人机共驾转向ECU进行控制。

8.根据权利要求2或5所述的一种人机共驾转向系统硬件在环仿真测试平台，其特征在于，所述转向电机模型在机驾模式时是通过人机共驾转向ECU进行控制，后置转矩/转角传感器将测得的转矩信号、转角信号反馈给人机共驾转向ECU，人机共驾转向ECU根据转矩信号并结合车速信号、车轮转角信号输出理想控制电流，理想控制电流减去转向电机的反馈电流得到实际控制电流，设置在人机共驾转向ECU和转向电机之间的转向电机电枢电流传感器在实际控制电流的驱动下，控制转向电机两端电压，从而使转向电机工作。

9.根据权利要求2所述的人机共驾转向系统硬件在环仿真测试平台，其特征在于，所述驾驶员模型是采集一定样本数量的优秀驾驶员在典型交通环境和汽车运行状态下操纵方向盘的动力学参数，对采集的大量数据进行分类处理，通过神经网络训练得出。

10.根据权利要求1所述的一种人机共驾转向系统硬件在环仿真测试平台，其特征在于，所述汽车动态转向阻力矩模拟装置包括螺栓(2)、固定装置(3)、轴承(4)、第一转子盘(5)、直流电源(6)、电阻(7)、第二转子盘(8)、定子(9)及传动轴(10)，所述第一转子盘(5)顶端通过U型的固定装置(3)夹住车轮(1)，所述固定装置(3)顶端通过螺栓(2)将车轮(1)固定，所述第一转子盘(5)中间开通孔，使得轴承(4)穿过通孔套接在传动轴(10)顶端，所述传动轴(10)底端固连第二转子盘(8)，所述第二转子盘(8)固定在地面上，所述第一转子盘(5)与第二转子盘(8)装有n个定子(9)，n≥5，所述定子(9)之间通过励磁线圈相连，所述励磁线圈一端连接直流电源(9)，另一端连接电阻(7)然后接地。