CN108664013A - 一种汽车车道保持策略验证平台及方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种汽车车道保持策略验证平台，包括硬件系统、上位机及控制软件、车道保持控制器、车道保持模拟台架，车道保持控制器安装在车道保持模拟台架上，上位机及控制软件用于设置不同的道路场景、环境场景、测试所需参数、生成测试所需的模型，车道保持控制器通过硬件系统获取测试人员设置的控制参数并将控制结果反馈给上位机。本发明采用模拟整车驾驶环境验证车道保持控制器的有效性，相对于实车验证来说，能够缩短验证成本，开发周期。利用本发明可任意设置测试场景，测试验证更加全面，特定场景可重复性复现验证，解决了实车测试在高车速、急弯道、车道偏离测试下的安全问题。

Description

一种汽车车道保持策略验证平台及方法

技术领域

本发明属于汽车先进辅助驾驶系统开发领域，尤其涉及汽车车道保持控制策略验证平台开发。

背景技术

ADAS(先进辅助驾驶系统)是当前汽车科技发展的前沿，也是构建无人驾驶技术积累的桥梁，其原理为通过雷达、摄像头等传感器采集车辆周围的道路、环境信息为驾驶员提供更加安全的决策机制，保证驾驶员的安全性。车道保持系统作为ADAS的核心技术之一，通过摄像头采集车道线并实时计算车辆与左右车道线的距离，自动控制车辆转向系统并辅助驾驶员使车辆保持在自身车道内，能大幅减少因疏忽及疲劳驾驶导致车道偏离引起的交通事故。因此，车道保持系统在汽车的应用越来越广泛，同时这对开发人员能够设计出性能优良、功能可靠的车道保持系统提出了更高的要求。

发明内容

现在车道保持系统开发验证的主要措施为实车道路测试，实车道路测试存在诸多问题：实车测试方式极大延长了控制器的开发周期，增加开发成本；实车测试由于道路场景有限，特殊道路场景随机性较强，无法准确验证控制器特性；实车测试危险性高，各种极限工况下测试无法进行。

为解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种汽车车道保持策略验证平台，包括硬件系统、上位机及控制软件、车道保持控制器和车道保持模拟台架，车道保持控制器安装在车道保持模拟台架上，上位机及控制软件用于设置不同的道路场景、环境场景和测试所需参数，并生成测试所需的模型，车道保持控制器通过硬件系统获取测试人员设置的控制参数并将控制结果反馈给上位机。

进一步的，车道保持模拟台架采用六面密封式设计。

进一步的，所述车道保持模拟台架包括车道保持控制器支撑台、内置显示器、外置显示器和视频转换器，内置显示器实时显示道路场景信息，视频转换器用于将车道保持控制器拍摄到的视频传输到外置显示器上。

进一步的，视频转换器将车道保持控制器输出的AV视频信号转换为外置显示器所识别的VGA信号或HDMI信号，通过外置显示器可实时监控车道保持控制器摄像头识别的视频信息的正确性。

进一步的，所述车道保持控制器支撑台具备前后、左右、上下、俯仰和绕垂直方向旋转五个自由度。

进一步的，测试所需的模型包括整车Traffic模型、IO模型和CAN模型，IO模型为配置IO通道接口，CAN模型配置整车Traffic模型与车道保持控制器的通信内容。

进一步的，整车Traffic模型包括驾驶员模型、发动机模型、传动系统、转向系统、悬架系统、轮胎系统和道路场景模型。

进一步的，所述硬件系统包括中央处理板卡、IO仿真板卡和CAN仿真板卡，中央处理板卡实时运行整车Traffic模型，IO仿真板卡提供车道保持控制器所必须的硬线通道、CAN仿真板卡实现整车Traffic模型与车道保持控制器的CAN信息交互。

进一步的，所述控制软件包括道路场景配置软件和视频显示软件，道路场景配置软件用于设置不同的道路场景、和环境场景，视频显示软件控制内置显示器实时显示设置的场景。

进一步的，根据道路场景信息变化，车道保持控制器做出控制决策，并通过CAN总线传输给整车Traffic模型的转向系统，测试人员通过监控虚拟车辆行驶轨迹验证控制效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.使用测试平台进行测试，减小了测试的难度。

2.人工设置测试环境场景，包括特殊场景和极限工况，满足了测试环境的多样性，保证了车道控制器测试的准确性。

本发明的另一目的在于提出一种汽车车道保持策略验证方法，技术方案如下：

一种汽车车道保持策略验证方法，包括步骤：

步骤1.电气环境搭建，在上位机中利用Simulink搭建车道保持控制器所需的CAN模型、IO模型，整车Traffic模型，配置整车Traffic模型与车道保持控制器的IO和CAN通道参数，并编译下载到中央处理板卡中；

步骤2.台架标定，移动所述车道保持模拟台架支撑台到合适位置，保证车道保持控制器输出的视频信息与内置显示器显示的视频内容一致，配置车道保持控制器内部虚拟位置信息，使之与内置显示器视频中车辆的视角一致；

步骤3.道路场景设置，利用道路场景配置软件设置道路场景信息，通过光纤将设置的场景下载到中央处理板卡中运行的Traffic模型中，同时将设置完成道路场景信息通过视频显示软件在模拟台架内置显示器中显示；

步骤4.功能验证，通过上位机控制整车Traffic模型模拟实车的运行轨迹，控制实现车辆的偏离，内置显示器显示车辆偏离影像和道路、环境信息，车道保持控制器通过CAN实时得到整车Traffic模型的车辆运行信息，车道保持控制器通过摄像头识别到内置显示器的车辆偏离影像，并根据车辆运行信息做出相应的控制决策，通过CAN将计算的方向盘转角和扭矩传输给整车Traffic模型转向系统控制车辆，形成完整的闭环；

步骤5.测试人员则监控车道保持控制器的控制决策信息和车辆回正效果来验证车道保持控制策略的有效性和存在的缺陷与不足。

进一步的，虚拟位置信息包括：车辆宽度、车道保持控制器与前轮轴的距离、车道保持控制器距离左右车轮的距离和车道保持控制器与地面的高度。

进一步的，环境信息包括：车辆左偏或右偏程度，车道宽度、车道线宽度、车道线颜色、车道半径和天气情况。

进一步的，车辆运行信息包括：方向盘转角、转速、扭矩、横摆角速度、汽车车速、转向灯和制动信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.缩短了车道控制器开发的周期，减小了开发成本。

附图说明

图1是本发明的汽车车道保持控制策略验证平台结构图；

图2是本发明的车道保持验证方法流程图。

附图表及说明：整车Traffic模型-1，IO模型-2，上位机-3，道路场景配置软件-4，视频显示软件-5，中央处理板卡-6，CAN仿真板卡-7，IO仿真板卡-8，内置显示器-9，车道保持模拟台架10，车道保持控制器-11，视频转换器-12，外置显示器-13。

具体实施方式

如图1所示，汽车车道保持控制策略验证平台，包括硬件系统、上位机及控制软件、车道保持模拟台架。

其中上位机及控制软件包括PC机3、道路场景配置软件4、道路场景显示软件5。硬件系统包括中央处理板卡6、CAN仿真板卡7和IO仿真板卡8。车道保持模拟台架10包括内置显示器9、车道保持控制器11、视频转换器12和外置显示器13。通过PC机编译的模型包括整车Traffic模型1，IO模型2。上位机通过硬件系统实现与车道保持模拟台架进行信息交互。

如图2所示，测试平台的使用方法如下：

使用PC机在Simulink中搭建配置整车Traffic模型1和IO模型2，并利用PC机3将模型编译下载到中央处理板卡6中实时运行。其中整车Traffic模型1包括驾驶员模型、发动机模型、传动系统、转向系统、悬架系统、轮胎系统和道路场景模型，IO模型2提供车道保持控制器11所需要硬线信号DIG_OUT通道，模拟硬线启动。整车Traffic模型1提供车道保持控制器11所需的方向盘转角、方向盘转速、方向盘扭矩、横摆角速度、汽车车速、转向灯信息和汽车制动信号。

为保证设置的车道信息和车道保持控制器11中摄像头检测识别的车道线信息一致，需要对车道保持控制器11进行标定，移动车道保持控制器支撑台到合适位置，以车道保持控制器11输出视频信息与内置显示器9显示的视频内容一致，同时设定车道保持控制器11内部虚拟位置信息，实现与内置显示器9中视频车辆的视角一致，完成车道保持控制器的标定。其中虚拟位置信息包括车辆宽度、车道保持控制器与前轮轴的距离、车道保持控制器距离左右车轮的距离和车道保持控制器与地面的高度。

在道路场景配置软件4中设置交通场景，包括车道宽度、车道线宽度、车道线颜色，车道弯度，天气状况：雨天、雪天、雾霾天，将设置的交通场景信息通过光纤下载到中央处理板卡6运行的整车Traffic模型1内，整车Traffic模型1按照设定的交通场景行驶，同时测试平台通过道路场景显示软件4将整车Traffic模型1行驶的交通场景同步实时显示到内置显示器9中。

测试人员在PC机3上中控制整车Traffic模型1模拟实车的运行轨迹，实现车辆的偏离，内置显示器9显示车辆偏离影像、道路、环境信息，并通过CAN得到方向盘转角、方向盘转速、方向盘扭矩、横摆角速度、汽车车速、转向灯信息和汽车制动信号，车道保持控制器11根据控制策略输出相应的目标转角和扭矩，控制策略经CAN传输给整车Traffic模型1中的转向系统，控制车辆运行，形成闭环。测试人员则监控车道保持控制器的控制决策信息和车辆回正效果来验证车道保持控制策略的有效性，并基于控制策略的缺陷与不足完善内部算法结构，最终得到满意的控制效果。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汽车车道保持策略验证平台，其特征在于，包括硬件系统、上位机及控制软件、车道保持控制器和车道保持模拟台架，车道保持控制器安装在车道保持模拟台架上，上位机及控制软件用于设置不同的道路场景、环境场景和测试所需参数，并生成测试所需的模型，车道保持控制器通过硬件系统获取测试人员设置的控制参数并将控制结果反馈给上位机。

2.如权利要求1所述一种汽车车道保持策略验证平台，其特征在于，车道保持模拟台架采用六面密封式设计。

3.如权利要求1所述一种汽车车道保持策略验证平台，其特征在于，所述车道保持模拟台架包括车道保持控制器支撑台、内置显示器、外置显示器和视频转换器，内置显示器实时显示道路场景信息，视频转换器用于将车道保持控制器拍摄到的视频传输到外置显示器上。

4.如权利要求3所述一种汽车车道保持策略验证平台，其特征在于，所述车道保持控制器支撑台具备前后、左右、上下、俯仰和绕垂直方向旋转五个自由度。

5.如权利要求1所述一种汽车车道保持策略验证平台，其特征在于，测试所需的模型包括整车Traffic模型、IO模型和CAN模型，IO模型为配置IO通道接口，CAN模型配置整车Traffic模型与车道保持控制器的通信内容。

6.如权利要求5所述一种汽车车道保持策略验证平台，其特征在于，整车Traffic模型包括驾驶员模型、发动机模型、传动系统、转向系统、悬架系统、轮胎系统和道路场景模型。

7.如权利要求1所述一种汽车车道保持策略验证平台，其特征在于，所述硬件系统包括中央处理板卡、IO仿真板卡和CAN仿真板卡，中央处理板卡实时运行整车Traffic模型，IO仿真板卡提供车道保持控制器所必须的硬线通道，CAN仿真板卡实现整车Traffic模型与车道保持控制器的CAN信息交互。

8.如权利要求1所述一种汽车车道保持策略验证平台，其特征在于，所述控制软件包括道路场景配置软件和视频显示软件，道路场景配置软件用于设置不同的道路场景和环境场景，视频显示软件控制内置显示器实时显示设置的场景。

9.一种汽车车道保持策略验证方法，其特征在于，包括步骤：

步骤1.电气环境搭建，在上位机中利用Simulink搭建车道保持控制器所需的CAN模型、IO模型，整车Traffic模型，配置整车Traffic模型与车道保持控制器的IO和CAN通道参数，并编译下载到中央处理板卡中；

步骤2.台架标定，移动所述车道保持模拟台架支撑台到合适位置，保证车道保持控制器输出的视频信息与内置显示器显示的视频内容一致，配置车道保持控制器内部虚拟位置信息，使之与内置显示器视频中车辆的视角一致；

步骤3.道路场景设置，利用道路场景配置软件设置道路场景信息，通过光纤将设置的场景下载到中央处理板卡中运行的Traffic模型中，同时将设置完成道路场景信息通过视频显示软件在模拟台架内置显示器中显示；

步骤4.功能验证，通过上位机控制整车Traffic模型模拟实车的运行轨迹，控制实现车辆的偏离，车道保持控制器通过摄像头识别到内置显示器的车辆偏离影像，并根据车辆运行信息做出相应的控制决策；

步骤5.测试人员则监控车道保持控制器的控制决策信息和车辆回正效果来验证车道保持控制策略的有效性和存在的缺陷与不足。

10.如权利要求9所述一种汽车车道保持策略验证方法，其特征在于，车道保持控制器输出的控制决策信息包括方向盘转角和扭矩。