CN110955158A - 智能汽车整车在环试验的目标车辆控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能汽车整车在环试验的目标车辆控制系统及控制方法，针对智能汽车整车在环试验系统(i‑VIL)，提供一种目标车辆运动控制系统，使目标车辆在测试阶段拥有正确的响应(速度，加速度以及横摆角等)。与现有技术相比，本系统通过仿真模拟实时计算测试车辆与目标车辆在测试阶段的相对关系，进而对目标车辆进行实时的反馈控制，从而构建正确的测试场景与条件。
Description
技术领域
本发明涉及智能汽车整车在环测试技术领域，尤其是涉及一种智能汽车整车在环试验的目标车辆控制系统及控制方法。
背景技术
随着高级驾驶辅助系统(ADAS)的研究与开发，车辆自动驾驶技术日趋成熟，而高速公路自动驾驶的特点为封闭环境，场景单一，车辆高速公路自动驾驶将会最早完成。现在车辆高速公路行驶时涉及ADAS功能包括自动紧急制动(AEB)，自适应巡航(ACC)，车道保持辅助(LKA)以及变道辅助(LCA)，而在车辆高速公路自动驾驶中，自动变换车道功能尤为重要，是车辆高速公路自动驾驶技术中重要的组成部分。
由于车辆高速公路自动驾驶安全风险大，场地要求高，常采用智能汽车整车在环平台试验系统，将车辆较高的绝对速度转化为较低的相对速度，从而进行测试。智能汽车整车在环试验系统分为转鼓平台与环境感知平台，其中转鼓平台上的测试车辆进行驱动和制动操作，模拟测试车辆纵向运动；而环境感知平台上的测试车辆进行转向操作，模拟测试车辆的横向运动。目标车辆是用于模拟测试车辆周边的干扰车，由于测试车辆在纵向方向上的运动通过转鼓平台实现，因此需要对目标车辆进行实时控制，以满足测试车辆与目标车辆具有合适的实时相对关系，满足测试场景的要求，测试车辆与目标车辆之间的实时相对关系需要通过运动控制系统实现。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种智能汽车整车在环试验的目标车辆控制系统及控制方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种智能汽车整车在环试验的目标车辆控制系统，该系统包括：
环境感知平台：用于获取测试车辆的方向盘、车身姿态以及横向运动参数；
转鼓测试平台：用于获取测试车辆的速度以及加速度参数；
仿真运算平台：用于获取环境感知平台、转鼓测试平台以及目标车辆的各参数并进行运算；
运动控制单元：用于获取仿真运算平台的参数信息并输出控制信号；
目标车辆牵引单元：用于获取运动控制单元的控制信号并对目标车辆进行实时运动控制；
所述的环境感知平台、转鼓测试平台、仿真运算平台、运动控制单元以及目标车辆牵引单元之间通过数据传输单元连接。
进一步地，所述的环境感知平台设有用于监测测试车辆的方向盘、车身姿态以及横向运动的位移传感器。
进一步地，所述的转鼓测试平台设有用于监测测试车辆的速度传感器以及加速度传感器。
进一步地，所述的仿真运算平台设有数据处理器。
进一步地，所述的运动控制单元设有控制器。
进一步地，所述的数据传输单元中的数据通过CAN总线进行传输。
进一步地，所述的目标车辆的位置信息由虚拟地图系统提供并传输至所述仿真运算平台。
进一步地，所述的目标车辆牵引单元包括主动牵引机构、从动牵引机构、制动机构、液压张紧机构、机械张紧机构以及牵引绳，所述的液压张紧机构和机械张紧机构与所述牵引绳相连，用于将所述牵引绳沿轨道张紧，所述牵引绳与目标车辆相连，用于直接控制所述目标车辆的运动状态，所述的主动牵引机构和从动牵引机构与所述牵引绳相连，用于控制所述牵引绳的速度，所述的制动机构与所述牵引绳直接相连，用于紧急制动。
本发明还提供一种基于所述的智能汽车整车在环试验的目标车辆控制系统的控制方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：目标车辆将位置信息传输至所述仿真运算平台；
步骤2：所述环境感知平台将测试车辆的方向盘，车身姿态以及横向运动信息传输至所述仿真运算平台；
步骤3：所述转鼓测试平台将测试车辆的速度，加速度信息传输至所述仿真运算平台；
步骤4：所述仿真运算平台通过计算，将得到的结果传输至所述运动控制单元；
步骤5：所述运动控制单元输出控制信号至所述目标车辆牵引单元，从而实时控制目标车辆的速度、加速度。
进一步地，所述的步骤4中的计算采用的方法为PID速度反馈控制。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明系统包括：环境感知平台：用于获取测试车辆的方向盘、车身姿态以及横向运动参数；转鼓测试平台：用于获取测试车辆的速度以及加速度参数；仿真运算平台：用于获取环境感知平台、转鼓测试平台以及目标车辆的各参数并进行运算；运动控制单元：用于获取仿真运算平台的参数信息并输出控制信号；目标车辆牵引单元：用于获取运动控制单元的控制信号并对目标车辆进行实时运动控制；通过本发明可实时模拟测试车辆与目标车辆的相对关系，进而控制目标车辆的运动，从而满足测试场景的要求。
(2)本发明系统包括：环境感知平台：用于获取测试车辆的方向盘、车身姿态以及横向运动参数；转鼓测试平台：用于获取测试车辆的速度以及加速度参数；仿真运算平台：用于获取环境感知平台、转鼓测试平台以及目标车辆的各参数并进行运算；运动控制单元：用于获取仿真运算平台的参数信息并输出控制信号；目标车辆牵引单元：用于获取运动控制单元的控制信号并对目标车辆进行实时运动控制；通过对目标车辆进行实时控制，将车辆较高的绝对速度转化为较低的相对速度，满足测试车辆与目标车辆具有合适的实时相对关系，安全合理达到测试场景的要求。
附图说明
图1为本发明智能汽车整车在环试验的目标车辆控制系统的架构示意图；
图2为本发明智能汽车整车在环试验的目标车辆控制系统中的目标车辆牵引单元的构成图；
图中，1为液压张紧装置，2为主动牵引电机，3为控制电柜及控制系统，4为从动牵引电机，5为制动机构，6为转鼓平台，7为测试车辆，8为安全保护装置，9为牵引轨道，10为目标牵引车辆，11为机械张紧装置，01为目标车辆的位置信息，02为测试车辆方向盘、车身姿态以及横向位移信息，03为测试车辆速度以及加速度，04为目标车辆运动加速度即转向控制信息，05为测试车辆横线运动以及车身姿态控制信息，06为测试车辆速度以及加速度控制信息。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
实施例
如图1所示为本发明智能汽车整车在环试验的目标车辆控制系统的架构示意图，该系统包括：
环境感知平台：用于获取测试车辆的方向盘、车身姿态以及横向运动参数05；
转鼓测试平台：用于获取测试车辆的速度以及加速度参数06；
仿真运算平台：用于获取环境感知平台、转鼓测试平台以及目标车辆的各参数并进行运算；
运动控制单元：用于获取仿真运算平台的参数信息并输出控制信号；
目标车辆牵引单元：用于获取运动控制单元的控制信号并对目标车辆进行实时运动控制；
环境感知平台、转鼓测试平台、仿真运算平台、运动控制单元以及目标车辆牵引单元之间通过数据传输单元连接。
基于本发明智能汽车整车在环试验的目标车辆控制系统的配套控制测试方法如下：
(1)测试阶段，目标车辆将自身的位置信息01实时传输至实时仿真运算平台。
(2)测试阶段，环境感知平台将测试车辆的测试车辆的方向盘转角，角速度，测试车辆俯仰，侧倾，横摆运动的角速度，角加速度以及横向运动的速度，加速度等信息02实时传输至实时仿真运算平台。
(3)测试阶段，转鼓测试平台将测试车辆的速度，加速度信息03传输至实时仿真运算平台。
(4)实时仿真运算平台通过得到的信息进行仿真模拟，将得到的结果传输至实时控制系统。
(5)实时控制系统将目标车辆的速度，加速度以及转向控制信息04传输至目标车辆，完成实时控制。
采用目标车辆牵引单元时，如图2所示，首先将测试车辆7放置固定于转鼓平台6上，同时布置目标牵引车辆。然后通过液压张紧装置1和机械张紧装置11将牵引绳沿牵引轨道9张紧。测试开始后，控制电柜及控制系统3接收实时仿真运算平台的输出结果，通过主动牵引电机2和从动牵引电机4实时控制目标牵引车辆10的速度以及加速度，从而达到所需测试场景的要求。制动机构5和安全保护装置8为系统安全装置，可实现牵引目标车辆的急停与碰撞时吸收能量的目的。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种智能汽车整车在环试验的目标车辆控制系统，其特征在于，该系统包括：
环境感知平台：用于获取测试车辆的方向盘、车身姿态以及横向运动参数；
转鼓测试平台：用于获取测试车辆的速度以及加速度参数；
仿真运算平台：用于获取环境感知平台、转鼓测试平台以及目标车辆的各参数并进行运算；
运动控制单元：用于获取仿真运算平台的参数信息并输出控制信号；
目标车辆牵引单元：用于获取运动控制单元的控制信号并对目标车辆进行实时运动控制；
所述的环境感知平台、转鼓测试平台、仿真运算平台、运动控制单元以及目标车辆牵引单元之间通过数据传输单元连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能汽车整车在环试验的目标车辆控制系统，其特征在于，所述的环境感知平台设有用于监测测试车辆的方向盘、车身姿态以及横向运动的位移传感器。
3.根据权利要求1所述的一种智能汽车整车在环试验的目标车辆控制系统，其特征在于，所述的转鼓测试平台设有用于监测测试车辆的速度传感器以及加速度传感器。
4.根据权利要求1所述的一种智能汽车整车在环试验的目标车辆控制系统，其特征在于，所述的仿真运算平台设有数据处理器。
5.根据权利要求1所述的一种智能汽车整车在环试验的目标车辆控制系统，其特征在于，所述的运动控制单元设有控制器。
6.根据权利要求1所述的一种智能汽车整车在环试验的目标车辆控制系统，其特征在于，所述的数据传输单元中的数据通过CAN总线进行传输。
7.根据权利要求1所述的一种智能汽车整车在环试验的目标车辆控制系统，其特征在于，所述的目标车辆的位置信息由虚拟地图系统提供并传输至所述仿真运算平台。
8.根据权利要求1所述的一种智能汽车整车在环试验的目标车辆控制系统，其特征在于，所述的目标车辆牵引单元包括主动牵引机构、从动牵引机构、制动机构、液压张紧机构、机械张紧机构以及牵引绳，所述的液压张紧机构和机械张紧机构与所述牵引绳相连，用于将所述牵引绳沿轨道张紧，所述牵引绳与目标车辆相连，用于直接控制所述目标车辆的运动状态，所述的主动牵引机构和从动牵引机构与所述牵引绳相连，用于控制所述牵引绳的速度，所述的制动机构与所述牵引绳直接相连，用于紧急制动。
9.一种基于如权利要求1～8中任意一项所述的智能汽车整车在环试验的目标车辆控制系统的控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：目标车辆将位置信息传输至所述仿真运算平台；
步骤2：所述环境感知平台将测试车辆的方向盘，车身姿态以及横向运动信息传输至所述仿真运算平台；
步骤3：所述转鼓测试平台将测试车辆的速度，加速度信息传输至所述仿真运算平台；
步骤4：所述仿真运算平台通过计算，将得到的结果传输至所述运动控制单元；
步骤5：所述运动控制单元输出控制信号至所述目标车辆牵引单元，从而实时控制目标车辆的速度、加速度。
10.根据权利要求9所述的一种基于所述的智能汽车整车在环试验的目标车辆控制系统的控制方法，其特征在于，所述的步骤4中的计算采用的方法为PID速度反馈控制。
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