CN111273644B

CN111273644B - 基于can总线编程的自动泊车主动制动测试方法

Info

Publication number: CN111273644B
Application number: CN202010275185.2A
Authority: CN
Inventors: 申保川; 费栋梁; 吴挥民; 张军
Original assignee: Shanghai Sunwin Bus Co Ltd
Current assignee: Shanghai Sunwin Bus Co Ltd
Priority date: 2020-04-09
Filing date: 2020-04-09
Publication date: 2021-03-26
Anticipated expiration: 2040-04-09
Also published as: CN111273644A

Abstract

本发明公开了一种基于CAN总线编程的自动泊车主动制动测试方法，包括：VCU（3）、ECU和RTK（6）控制自动泊车，VCU向仿真制动测试系统（1）发自动泊车开始指令，仿真制动测试系统向EBS（5）发无制动请求报文，车辆与停车目标点满足距离阈值时VCU向EBS发泊车制动请求，仿真制动测试系统切换报文模式并向整车CAN网络系统（2）发有制动请求报文，整车CAN网络系统转发至EBS，EBS执行制动操作，完成自动泊车。本发明能脱离整车控制器控制报文调试，利用仿真制动测试系统模拟收发报文功能实现自动泊车过程中车辆主动制动性能及相关功能参数的先导性测试和标定，缩短开发周期。

Description

基于CAN总线编程的自动泊车主动制动测试方法

技术领域

本发明涉及一种车辆自动泊车的性能测试方法，尤其涉及一种基于CAN总线编程的自动泊车主动制动测试方法。

本发明涉及的名词注释：

整车控制器：Vehicular Communication Unit，以下简称VCU；

汽车故障诊断系统：On Board Diagnostics，以下简称OBD；

底盘制动系统：Electronic Brake Systems，以下简称EBS；

惯导定位系统：Real-time kinematic，以下简称RTK；

停车距离控制系统：Parking Distance Control，以下简称PDC。

背景技术

目前，电动汽车的整车控制器是实现整车控制决策的核心控制单元，通过采集油门踏板、档位、刹车踏板等信号识别驾驶员意图，监测车辆运行状态通过网络数据传输总线进行与车辆各控制器之间进行数据交互，控制着整车的网络通讯。因此，电动车自动泊车、车道保持、自适应巡航等智能驾驶功能的开发都需要在VCU的驾驶员意图识别、车辆监测、网络通讯等功能的基础上进行开发，目前各大车企对车辆VCU的开发大都采用V模型方式，即需要在完成VCU系统功能测试基础上进行整车新功能的开发，但若在开发过程中遇到问题导致下一步开发工作无法进展，则存在一定的项目开发逾期的风险。

中国发明专利申请CN201910228709.X公开了一种自动泊车仿真测试方法及系统，该方法利用动画仿真平台搭建测试场景，利用自动测试平台搭建测试脚本，在自动测试阶段，由自动测试平台根据测试脚本和泊车控制器的车辆控制命令，通过人机交互平台对车辆动力学模型的运行参数进行控制，并生成测试报告，实现仿真测试的自动化。

中国发明专利申请CN201910982508.9公开了一种自动泊车系统的性能测试方法及装置，该方法包括：从预设的泊车环境库中确定与测试需求匹配的至少两个目标泊车环境；控制测试车辆应用设置于测试车辆内的自动泊车系统依次在各个目标泊车环境下进行自动泊车，获得泊车结果；根据泊车结果，得到自动泊车系统的性能测试结果。

上述发明专利申请中对自动泊车性能测试的装置及方法的测试方向均在于测试场景搭建以及基于该场景的泊车揉库次数、用时、泊车位置准确度等性能的检测，且需要在完成VCU系统功能测试的基础上进行，无法对车辆在自动泊车时的主动制动性能进行仿真测试，由于制动性能在泊车过程中对泊车位置的准确度、效率等有直接的影响，现有技术的车辆自动泊车性能测试方法无法满足实际开发过程中的先导性测试和标定需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于CAN总线编程的自动泊车主动制动测试方法，能脱离整车控制器控制报文的调试，利用仿真制动测试系统的模拟收发报文功能实现自动泊车过程中车辆主动制动性能及相关功能参数的先导性测试和标定，缩短开发周期。

本发明是这样实现的：

一种基于CAN总线编程的自动泊车主动制动测试方法，该自动泊车主动制动测试方法基于CAPL编程语言的仿真制动测试系统完成，仿真制动测试系统通过整车CAN网络系统与车辆的各控制器连接和通讯，车辆的各控制器包括VCU、EBS、RTK和PDC；其中，EBS中集成有ECU，VCU中集成有自动泊车控制模块和控制器；

所述的自动泊车主动制动测试方法包括以下步骤：

步骤1：车辆进入泊车模式，VCU、ECU和RTK协调控制车辆进行自动泊车；

步骤2：VCU通过整车CAN网络系统向仿真制动测试系统发送自动泊车开始指令；

步骤3：仿真制动测试系统通过整车CAN网络系统向EBS发送无制动请求报文；

步骤4：RTK将车辆的经纬度坐标信息发送到VCU，VCU判断车辆与停车目标点之间的直线距离是否小于等于距离阈值，若是，则执行步骤5，若否，则继续接收车辆的经纬度坐标信息，直到车辆与停车目标点之间的直线距离小于等于距离阈值；

步骤5：VCU中的自动泊车控制模块向控制器发送请求制动指令，VCU通过整车CAN网络系统向EBS发送泊车制动请求；

步骤6：仿真制动测试系统根据泊车制动指令进行报文模式切换，并向整车CAN网络系统发送有制动请求报文；

步骤7：整车CAN网络系统将有制动请求报文转发至EBS，EBS根据有制动请求报文执行制动操作；

步骤8：车辆停至停车目标点，完成自动泊车。

所述的无制动请求报文和有制动请求报文均包括Checksum计算模块、制动安全等级模块、制动优先级模块、制动减速度值标定模块。

所述的距离阈值包括第一距离阈值，当车辆与停车目标点之间的直线距离满足第一距离阈值时，仿真制动测试系统发送的有制动请求报文包括：制动安全等级为一级、制动优先级为最高级以及相应的一级制动减速度值，使EBS驱动液压制动执行单元进行一级制动操作。

所述的第一距离阈值的范围为0.7-3m。

所述的距离阈值还包括第二距离阈值，当车辆与停车目标点之间的直线距离满足第二距离阈值时，仿真制动测试系统发送的有制动请求报文包括：制动安全等级为二级、制动优先级为最高级以及相应的二级制动减速度值，且EBS驱动液压制动执行单元进行二级制动操作。

所述的第二距离阈值的范围为0-0.7m。

在车辆自动泊车过程中，若PDC检测到泊车路径中存在障碍物，PDC判断车辆距离障碍物第三距离时，PDC发出警报声并通过整车CAN网络系统向VCU反馈报文信号，VCU向仿真制动测试系统发送紧急制动指令，仿真制动测试系统通过整车CAN网络系统向EBS发送有制动请求报文，使EBS执行紧急制动；该制动请求报文包括：制动安全等级为紧急制动、制动优先级为最高级以及相应的紧急制动减速度值。

所述的第三距离为2.5-3m。

所述的制动优先级分为四级：低级、中级、高级和最高级，在车辆制动时制动优先级统一采用最高级。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本发明基于整车CAN网络系统搭建了基于CAPL编程的仿真制动测试系统，在基础整车环境下，仿真制动测试系统通过整车CAN网络系统与整车各控制器实现通讯和数据交互，实现脱离整车控制器控制报文的调试，从而实现自动泊车过程中车辆主动制动性能等项目开发的先导性测试，减少底层代码工作人员的工作量，实现项目进程快速迭代，大大的缩短了开发周期。

2、本发明通过仿真制动测试系统模拟收发报文代替底层代码对于CAN网络报文的匹配与开发，实现了模拟EBS自动关键帧报文的收发、实车动态调节制动减速度以及制动减速度的标定等功能，从而实现了自动泊车过程中车辆主动制动相关参数的先导性测试和标定。

3、本发明能在不同状态的自动泊车环境下通过仿真制动测试系统实现报文切换，并对CANoe/Panel面板模块与环境变量进行关联，实现了固定制动减速度值、不同制动减速度值切换、紧急制动减速度值的设定，以满足不同程度的制动等级需求，灵活性大，也便于后续的制动标定测试。

综上所述，本发明能脱离整车控制器控制报文的调试，基于CANoe（CAN openenvironment，即总线开发环境）和CAPL的编程功能，利用仿真制动测试系统的模拟收发报文功能实现自动泊车过程中车辆主动制动性能及相关功能参数的先导性测试和标定，实现了项目开发的快速迭代，缩短开发周期，避免了由于整车控制器功能测试问题导致的项目预期风险。

附图说明

图1是本发明基于CAN总线编程的自动泊车主动制动测试方法的网络拓扑架构图；

图2是本发明基于CAN总线编程的自动泊车主动制动测试方法的流程图；

图3是本发明基于CAN总线编程的自动泊车主动制动测试方法的工作原理图。

图中，1仿真制动测试系统，2整车CAN网络系统，3整车控制器VCU，4汽车故障诊断系统OBD，5底盘制动系统EBS，6惯导定位系统RTK，7停车距离控制系统PDC。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

请参见附图1，一种基于CAN总线编程的自动泊车主动制动测试方法，该自动泊车主动制动测试方法基于CAPL编程语言的仿真制动测试系统1完成，仿真制动测试系统1通过整车CAN网络系统2与车辆的各控制器连接和通讯，车辆的各控制器包括VCU 3、OBD 4、EBS5、RTK 6和PDC 7；其中，EBS 5中集成有电子控制单元（Electronic Control Unit，以下简称ECU），VCU 3中集成有自动泊车控制模块和控制器。整车CAN网络系统2采用VN1630作为CAN总线监测硬件工具以及CANoe作为软件工具，需要与整车上OBD 4的接口进行连接，OBD4的接口连接线主要为DB9分线连接，因此仿真制动测试系统1通过OBD 4转DB9分线与整车OBD 4接口连接进行通讯，作为通讯的基础。

请参见附图2和附图3，该自动泊车主动制动测试方法包括以下步骤：

步骤1：车辆进入泊车模式，VCU 3、EBS 5的ECU和RTK 6协调控制车辆进行自动泊车。

步骤2：VCU 3通过整车CAN网络系统2的CAN1总线向仿真制动测试系统1发送自动泊车开始指令。

步骤3：仿真制动测试系统1通过整车CAN网络系统2的CAN6总线向EBS 5发送无制动请求报文，仿真制动测试系统1与EBS 5进行交互，确保EBS 5正常工作及响应无故障。

步骤4：RTK 6将车辆的经纬度坐标信息发送到VCU 3，VCU 3判断车辆与停车目标点之间的直线距离是否小于等于距离阈值，若是，则执行步骤5，若否，则继续接收车辆的经纬度坐标信息，直到车辆与停车目标点之间的直线距离小于等于距离阈值。

步骤5：VCU 3中的自动泊车控制模块向控制器发送请求制动指令，VCU 3通过整车CAN网络系统2的CAN1总线向EBS 5发送泊车制动请求。

步骤6：仿真制动测试系统1根据泊车制动指令进行报文模式切换，并通过CAN2总线向整车CAN网络系统2发送有制动请求报文。

步骤7：整车CAN网络系统2通过CAN6总线将有制动请求报文转发至EBS 5，EBS 5根据有制动请求报文驱动液压制动执行单元进行制动操作，响应VCU 3对于制动减速度的需求。仿真制动测试系统1通过CAN2总线发送报文并经整车CAN网络系统2的CAN6总线转发至EBS 5，可降低实验车在开发初期的CAN总线负载率。

步骤8：车辆停至停车目标点，完成自动泊车。

在制动过程中，通过仿真制动测试系统1模拟XBR（XBR是由SAE J1939协议规定的安全报文的名称）报文的收发，仿真制动测试系统1的模拟XBR报文包括无制动请求报文和有制动请求报文，主要用于控制EBS 5的相应特性，无制动请求报文和有制动请求报文均包括Checksum计算模块、制动安全等级、制动优先级、制动减速度值等，在仿真制动测试系统1发送无制动请求报文或有制动请求报文时，均通过Checksum计算模块与EBS 5进行安全校验，校验通过时EBS 5正常工作，校验不通过时EBS 5报错，EBS 5无法正常工作。

所述的距离阈值包括第一距离阈值，当车辆与停车目标点之间的直线距离满足第一距离阈值时，仿真制动测试系统1发送的有制动请求报文包括：制动安全等级为一级、制动优先级为最高级以及相应的一级制动减速度值，使EBS 5驱动液压制动执行单元进行一级制动操作，响应VCU 3对于制动减速度的需求，该一级制动减速度值根据当前的车速、车辆与停车目标点的直线距离、车辆自重等环境变量进行调整和标定。

所述的第一距离阈值的范围为0.7-3m，即（0.7，3]。

考虑到由于车辆的车重过大，即使在低速行驶时仍存在很大的惯性，并且RTK 6存在一定的系统误差，导致车辆停靠点与停车目标点发生偏离。因此，结合车辆的自动泊车控制系统的实际情况进行主动调整制动减速度，对泊车制动过程进行分解，在车辆距离停车目标点距离阈值范围时可采用两级制动减速模式：第一级制动采用较小的减速度值来逐渐消除车辆行驶惯性，第二级制动在考虑驾驶员舒适性以及泊车精度的条件下，选取较大的制动减速度值进行制动。

因此，所述的距离阈值还可包括第二距离阈值，当车辆与停车目标点之间的直线距离满足第二距离阈值时，仿真制动测试系统1发送的有制动请求报文包括：制动安全等级为二级、制动优先级为最高级以及相应的二级制动减速度值，且EBS 5驱动液压制动执行单元进行二级制动操作，响应VCU 3对于制动减速度的需求，该二级制动减速度值根据当前的车速、车辆与停车目标点的直线距离、车辆自重等环境变量进行调整和标定。

所述的第二距离阈值的范围为0-0.7m，即（0，0.7]。

制动优先级通常分为四级：低级、中级、高级和最高级，为了确保制动的安全性，在车辆制动时制动优先级统一采用最高级。

基于两级制动减速模式，以车辆与停车目标点的距离为切换条件，根据自动泊车控制系统的需求实现变制动减速度值的切换，同时使用CANoe/Panel面板功能将制动减速值通过环境变量与Panel面板Toolbox工具箱中的Input/Output Box进行关联，不用通过手工修改代码即可实现制动减速度值的标定，降低了测试的冗余度。

在车辆自动泊车过程中，若PDC 7检测到泊车路径中存在障碍物，PDC 7判断车辆距离障碍物第三距离时，PDC 7发出报警声，PDC 7内集成有控制器，PDC 7的控制器通过整车CAN网络系统2的CAN7总线经CAN3总线向VCU 3反馈障碍物相关的报文信号，VCU 3向仿真制动测试系统1发送紧急制动指令，仿真制动测试系统1通过整车CAN网络系统2的CAN2总线经CAN6总线向EBS 5发送有制动请求报文，使EBS 5执行紧急制动，该制动请求报文包括：制动安全等级为紧急制动、制动优先级为最高级以及相应的紧急制动减速度值。

优选的，考虑到车辆的惯性等因素，所述的第三距离为2.5-3m，即[2.5，3]，第三距离可由PDC 7根据其采集到的障碍物尺寸和车辆和障碍物的直线距离结合当前车速、车辆自重等环境变量经内部计算规则计算得到，进而实现在车辆自动泊车过程中偶遇障碍物的紧急制动目的。

在同一试验场地中不同的应用场景下，采用本发明的自动泊车主动制动测试方法对一款12m级别的公交车进行主动制动性能测试，该公交车采用的配置如下：申沃的VCU、西门子的交流永磁同步驱动电机（带电机控制模块）、宁德时代磷酸铁锂电池（带电池管理系统）、德国采埃孚驱动后桥、威伯科的EBS。

实施例1：

车辆距离停车目标点直线距离20米时开始进入泊车模式，此时车速为8km/h，VCU3、EBS 5的ECU和RTK 6协调控制车辆进行自动泊车。VCU 3通过CAN1总线发送自动泊车开始指令至仿真制动测试系统1。在本实施例中，第一距离的取值为3m，VCU 3通过RTK 6判断车辆距离停车目标点10m时，车辆先加速后匀速行驶，当车辆距离停车目标点3m时，VCU 3向EBS 5发送泊车制动请求，EBS 5向仿真制动测试系统1发送泊车制动指令，仿真制动测试系统1进行报文模式切换，并通过整车CAN网络系统2的网关向EBS 5发送有制动请求报文，该有制动请求报文包括：制动安全等级为一级、制动优先级为最高级、一级减速度值0.3m/s²，EBS 5驱动液压制动执行单元进行一级制动操作，最终车辆成功停至停车目标点。

试验结果表明：仿真制动测试系统1可以成功与车辆进行数据交互，并将车辆停至目标点位。

实施例2：

车辆距离停车目标点直线距离20m时开始进入泊车模式，此时车速为5km/h，VCU3、EBS 5的ECU和RTK 6协调控制车辆进行自动泊车。VCU 3通过CAN1总线发送自动泊车开始指令至仿真制动测试系统1。在本实施例中，第一距离的取值为3m，第二距离的取值为0.7m。

VCU 3通过RTK 6判断车辆距离停车目标点10m时，车辆先加速后匀速行驶，当车辆距离停车目标点3m，VCU 3向EBS 5发送泊车制动请求，EBS 5向仿真制动测试系统1发送泊车制动指令，仿真制动测试系统1进行报文模式切换，并通过整车CAN网络系统2的网关向EBS 5发送有制动请求报文，该有制动请求报文包括：制动安全等级为一级、制动优先级为最高级、一级减速度值0.32m/s²，驱动液压制动执行单元进行一级制动操作。

VCU 3通过RTK 6判断车辆距离停车目标点0.7m时，VCU 3向EBS 5发送泊车制动请求，EBS 5向仿真制动测试系统1发送泊车制动指令，仿真制动测试系统1进行报文模式切换，并通过整车CAN网络系统2的网关向EBS 5发送有制动请求报文，该有制动请求报文包括：制动安全等级为二级、制动优先级为最高级、二级减速度值2m/s²，驱动液压制动执行单元进行二级制动操作。最终车辆经两级制动减速模式成功停至停车目标点。

试验结果表明：EBS 5可以正常响应仿真制动测试系统1的自动需求，并且车辆可以经两级制动减速模式较为精准的停靠在停车目标点上。

实施例3：

车辆在执行自动泊车的过程中（即车辆进行加速-匀速-制动的泊车全过程中），PDC 7监测到3m范围内有障碍物时发出警报声，同时PDC 7的控制器会反馈相关的报文信号给VCU 3，VCU 3则发出泊车紧急制动指令给仿真制动测试系统1，仿真制动测试系统1则会发出一个包含较大制动减速度值的有制动请求报文给EBS 5，由EBS 5执行紧急制动。该有制动请求报文包括：制动安全等级为紧急、制动优先级为最高级、紧急减速度值3m/s²，驱动液压制动执行单元进行紧急制动操作，车辆在碰撞障碍物前停下。

试验结果表明：EBS 5可以正常响应仿真制动测试系统1的制动需求，并且障碍物突然出现在PDC 7的监测范围内时，车辆可以实现紧急刹停，同时验证了仿真测试系统1的有效性与实时性。

根据应用场景的不同，基于CAPL编程的仿真制动测试系统1对EBS 5进行了固定减速度制动响应、两级减速度值自动制动切换响应、紧急制动响应等测试。仿真制动测试系统1可以有效的嵌入自动泊车控制系统，采用本发明的自动泊车主动制动测试方法即可完成自动泊车项目对于EBS主动制动功能的测试需求，并脱离VCU控制报文的调试限制实现先导性测试和试验数据的标定。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于CAN总线编程的自动泊车主动制动测试方法，其特征是：该自动泊车主动制动测试方法基于CAPL编程语言的仿真制动测试系统（1）完成，仿真制动测试系统（1）通过整车CAN网络系统（2）与车辆的各控制器连接和通讯，车辆的各控制器包括VCU（3）、EBS（5）、RTK（6）和PDC（7）；其中，EBS（5）中集成有ECU，VCU（3）中集成有自动泊车控制模块和控制器；

所述的自动泊车主动制动测试方法包括以下步骤：

步骤1：车辆进入泊车模式，VCU（3）、ECU和RTK（6）协调控制车辆进行自动泊车；

步骤2：VCU（3）通过整车CAN网络系统（2）向仿真制动测试系统（1）发送自动泊车开始指令；

步骤3：仿真制动测试系统（1）通过整车CAN网络系统（2）向EBS（5）发送无制动请求报文；

步骤4：RTK（6）将车辆的经纬度坐标信息发送到VCU（3），VCU（3）判断车辆与停车目标点之间的直线距离是否小于等于距离阈值，若是，则执行步骤5，若否，则继续接收车辆的经纬度坐标信息，直到车辆与停车目标点之间的直线距离小于等于距离阈值；

步骤5：VCU（3）中的自动泊车控制模块向控制器发送请求制动指令，VCU（3）通过整车CAN网络系统（2）向EBS（5）发送泊车制动请求；

步骤6：EBS（5）向仿真制动测试系统（1）发送泊车制动指令，仿真制动测试系统（1）根据泊车制动指令进行报文模式切换，并向整车CAN网络系统（2）发送有制动请求报文；

步骤7：整车CAN网络系统（2）将有制动请求报文转发至EBS（5），EBS（5）根据有制动请求报文执行制动操作；

步骤8：车辆停至停车目标点，完成自动泊车。

2.根据权利要求1所述的基于CAN总线编程的自动泊车主动制动测试方法，其特征是：所述的无制动请求报文和有制动请求报文均包括Checksum计算模块、制动安全等级、制动优先级、制动减速度值。

3.根据权利要求1所述的基于CAN总线编程的自动泊车主动制动测试方法，其特征是：所述的距离阈值包括第一距离阈值，当车辆与停车目标点之间的直线距离满足第一距离阈值时，仿真制动测试系统（1）发送的有制动请求报文包括：制动安全等级为一级、制动优先级为最高级以及相应的一级制动减速度值，使EBS（5）驱动液压制动执行单元进行一级制动操作。

4.根据权利要求3所述的基于CAN总线编程的自动泊车主动制动测试方法，其特征是：所述的第一距离阈值的范围为0.7-3m。

5.根据权利要求1或3所述的基于CAN总线编程的自动泊车主动制动测试方法，其特征是：所述的距离阈值还包括第二距离阈值，当车辆与停车目标点之间的直线距离满足第二距离阈值时，仿真制动测试系统（1）发送的有制动请求报文包括：制动安全等级为二级、制动优先级为最高级以及相应的二级制动减速度值，且EBS（5）驱动液压制动执行单元进行二级制动操作。

6.根据权利要求5所述的基于CAN总线编程的自动泊车主动制动测试方法，其特征是：所述的第二距离阈值的范围为0-0.7m。

7.根据权利要求1所述的基于CAN总线编程的自动泊车主动制动测试方法，其特征是：在车辆自动泊车过程中，若PDC（7）检测到泊车路径中存在障碍物，PDC（7）判断车辆距离障碍物第三距离时，PDC（7）发出警报声并通过整车CAN网络系统（2）向VCU（3）反馈报文信号，VCU（3）向仿真制动测试系统（1）发送紧急制动指令，仿真制动测试系统（1）通过整车CAN网络系统（2）向EBS（5）发送有制动请求报文，使EBS（5）执行紧急制动；该制动请求报文包括：制动安全等级为紧急制动、制动优先级为最高级以及相应的紧急制动减速度值。

8.根据权利要求7所述的基于CAN总线编程的自动泊车主动制动测试方法，其特征是：所述的第三距离为2.5-3m。

9.根据权利要求2、3或7所述的基于CAN总线编程的自动泊车主动制动测试方法，其特征是：所述的制动优先级分为四级：低级、中级、高级和最高级，在车辆制动时制动优先级统一采用最高级。