CN214584059U - 横纵向辅助驾驶硬件在环试验平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种横纵向辅助驾驶硬件在环试验平台，包括依次设置的测试单元、可移动端子接口单元和模拟汽车试验台单元；所述测试单元包括测试机柜和设置在测试机柜内的多个模块，多个模块包括上位机、PXI；所述模拟汽车试验台单元包括分别与PXI对应端口连接的主动转向模块、伺服电机模块、主动制动模块。为解决现有条件下横纵向控制算法的验证问题提供了硬件平台。
Description
技术领域
本实用新型涉及辅助驾驶的技术领域，尤其涉及一种横纵向辅助驾驶硬件在环试验平台。
背景技术
转向和制动是汽车行驶的基础，实现主动转向控制和主动制动控制是智能汽车底层控制的核心。为了验证汽车横纵向控制算法的有效性而进行实车路试，则存在成本高、可重用性低、危险性大、对测试人员的依赖性高、测试效率低、模拟工况单一等问题；同时在现阶段，大部分地区的法规不允许智能车辆路试试验。
实用新型内容
针对背景技术中的不足，为了解决现有条件下横纵向控制算法的验证问题还没有硬件平台。为此，本发明提出了一种汽车换道轨迹规划与动态轨迹跟踪控制方法，具体方案如下：
一种横纵向辅助驾驶硬件在环试验平台，包括依次设置的测试单元、可移动端子接口单元和模拟汽车试验台单元；所述测试单元包括测试机柜和设置在测试机柜内的多个模块，多个模块包括上位机、PXI；所述模拟汽车试验台单元包括分别与PXI对应端口连接的主动转向模块、伺服电机模块、主动制动模块。
具体地说，所述主动转向模块包括主动转向控制器、转向电机、转角传感器，所述主动转向控制器的控制端与转向电机连接，所述转角传感器的信号端与主动转向控制器对应端口连接。
具体地说，所述PXI包括与上位机连接的CarSim模型，所述CarSim模型通过CAN卡且经过可移动端子接口单元对应端子与主动转向控制器实现数据交互，CarSim模型向主动转向控制器发送期望方向盘转角，所述主动转向控制器向CarSim模型发送实时转角。
具体地说，所述伺服电机模块包括伺服电机控制器、伺服电机，所述伺服电机控制器的对应控制端与伺服电机连接，所述伺服电机上的减速器作用于主动转向单元。
具体地说，所述PXI包括与上位机连接的CarSim模型，所述CarSim模型通过DAQ卡且经过可移动端子接口单元对应端子分别向主动转向控制器、伺服电机控制器发送信号。
具体地说，所述主动制动模块包括主动制动控制器、与主动制动控制器对应端口连接的执行机构和制动压力传感器。
具体地说，所述PXI包括与上位机连接的CarSim模型，所述CarSim模型通过DAQ卡且经过可移动端子接口单元对应端子与主动制动模块实现数据交互。
具体地说，所述可移动端子接口单元包括直流稳压电源输出接口、CAN信号输入输出接口、模拟/数字信号输入输出接口，CarSim模型通过CAN线接头与所述PXI中CAN卡相连，通过屏蔽电缆与所述PXI(13)中DAQ卡(133)相连。
具体地说，所述多个模块还包括电源输入模块、所述电源输入模块为上位机、PXI提供220V交流电。
具体地说，所述多个模块还包括可编程可调直流稳压电源，可编程可调直流稳压电源为主动转向控制器、主动制动控制器，模拟负载伺服电机控制器提供12V直流电，所述电源输入模块为可编程可调直流稳压电源提供220V交流电，所述直流稳压电源输出接口通过供电电缆与所述的可编程直流稳压电源相连。
本实用新型的优点在于：
1、测试单元采用模块化设计，便于内部各模块的维护、跟新换代。
2、试验模拟汽车试验台单元中各模块相对独立，可以实现转向、制动两种模式的组合和分配，满足不同试验需求，也便于后期维护与快速增加配置。当试验只需要转向时，制动部分可以保留在模拟汽车试验台单元上，不需要拆卸下来，对单纯的转向试验不起阻碍作用，方便下次使用时直接接线使用。
3、转向和制动之间的连接采用PXI-NI采集卡进行数据传递，在主机上进行功能分配，使整个模拟汽车试验台单元可移植性强。
4、测试单元和模拟汽车试验模拟汽车试验台单元之间通过可移动端子接口单元进行连接，方便不同线束的归类布线，使整个试验平台测试环境更加整洁。同时方便测试前连线和检查，方便测试后拆线工作。
5、整个模拟汽车试验台单元采用轻量化、微小型化、可视化、可移动化设计，占用实验室空间小，方便移动。
附图说明
图1为本发明的横纵向辅助驾驶硬件在环试验平台实物图。
图2为本发明的横纵向辅助驾驶硬件在环试验平台横纵向联合控制系统架构。
图3为本发明的横纵向辅助驾驶硬件在环试验平台功能实现图。
图4为本发明的横纵向辅助驾驶硬件在环试验平台试验流程。
附图中各标号说明具体如下：
1、测试单元；11、电源输入模块；12、上位机；
13、PXI；131、CarSim模型；132、CAN卡；133、DAQ卡；
14、可编程可调直流稳压电源；
2、可移动端子接口单元；3、模拟汽车试验台单元；
310、主动转向模块；311、主动转向控制器、312、转向电机；313、转角传感器；
320、伺服电机模块；321、伺服电机控制器；322、伺服电机；3221、减速器；
330、主动制动模块；331、主动制动控制器；332、制动压力传感器；333、执行机构。
具体实施方式
参照图1-3所示，本实用新型提出一种横纵向辅助驾驶硬件在环试验平台，包括测试单元1、可移动端子接口单元2和模拟汽车试验台单元3。
所述测试单元1包括测试机柜和设置在测试机柜内的多个模块，多个模块包括电源输入模块11、上位机12、PXI13、可编程可调直流稳压电源14。所述模拟汽车试验台单元3包括主动转向模块310、伺服电机模块320、主动制动模块330。
所述电源输入模块11为上位机12、PXI13、可编程可调直流稳压电源14提供220V交流电。上位机12进行仿真环境和仿真工况设置，同时实时监控试验平台。PXI13进行数据处理与信号输入输出，所述PXI13包括与上位机12连接的CarSim模型实时内核131。可编程可调直流稳压电源14为主动转向控制器、主动制动控制器331，模拟负载伺服电机控制器321提供12V直流电。
所述模拟汽车试验台单元3中的主动转向模块310包括主动转向控制器311、转向电机312、转角传感器313，所述主动转向控制器311的控制端与转向电机312连接，所述转角传感器313的信号端与主动转向控制器311对应端口连接。所述转角传感器313集成于转向管柱内。所述伺服电机模块320包括伺服电机控制器321、伺服电机322，所述伺服电机控制器321的对应控制端与伺服电机322连接，所述伺服电机322上的减速器3221作用于主动转向单元。伺服电机322上配的减速器3221起到减速增扭作用，减速器3221通过键连接的形式与转向管柱相连，从而将伺服电机322的转矩传递到转向管柱上。主动制动模块330包括主动制动控制器331、与主动制动控制器331对应端口连接的执行机构333和制动压力传感器332。
所述可移动端子接口单元2为方便接线和整理连线，包括直流稳压电源输出接口、CAN信号输入输出接口、模拟/数字信号输入输出接口，CarSim模型131通过CAN线接头与所述PXI13中CAN卡132相连、通过由PO/PI，AO/AI汇总形成的屏蔽电缆与所述PXI13中DAQ卡133相连、通过供电电缆与所述的可编程直流稳压电源相连；将上述屏蔽电缆、CAN线、供电电缆接入所述可移动端子接口单元2的接线盒内板卡上。可移动端子接口单元2的另一端端子根据传输信号类型，从所述板卡上相应接口引出数据线分别与所述的主动转向模块310、主动制动模块330、伺服电机模块320实现信息交互。
所述CarSim模型131通过CAN卡132且经过可移动端子接口单元2对应端子与主动转向控制器311实现数据交互，CarSim模型131向主动转向控制器311发送期望方向盘转角，所述主动转向控制器311向CarSim模型131发送实时转角。所述CarSim模型131通过DAQ卡133且经过可移动端子接口单元2对应端子分别向主动转向控制器311、伺服电机控制器321发送信号，并且与主动制动模块330实现数据交互，为模拟实车启动，CarSim模型131向主动转向控制器311发送点火信号，向伺服电机控制器321发送回正力矩。所述CarSim模型131向主动制动控制器331发送期望制动压力，前后左右轮的各轮缸期望制动压力转换成PWM信号，主动制动控制器331向CarSim模型131发送实际制动压力。
具体地说，如图4所示，在CarSim模型131内进行车辆参数设置、运行工况设置、接口设置。车辆参数设置包括车辆动力学参数，如质量、主动转向模块310的参数、主动制动模块330的参数。运动工况设置包括设置车辆初始运动状态如车速、加速度、航向角等，设置道路条件如路面附着系数、道路曲率等。引出所设计的横纵向控制器需要的参数如预瞄点偏差、横摆角速度、车速等，并将车辆的控制输入设置为方向盘转角和各轮缸制动压力。
CarSim模型131中的车辆动力学模型是根据27自由度多体动力学模型建立的，可以很好的模拟实车；同时CarSim模型131可以设置输入输出接口，进行拓展试验。对模拟汽车试验台单元3的实时监控主要是通过LabVIEW软件实现的。可在LabVIEW软件中进行横纵向控制算法的编写与参数的修改，可以在其前面板上显示控制信号值、方向盘转角传感器313测得的实际转角值、各轮缸制动压力值、伺服电机322转矩值，实现对系统的监控，同时CarSim模型131的RT模块可以显示被控车辆的实时行驶状态。在上位机12中设置的运行工况、仿真环境和编写的LabVIEW横纵向控制程序通过网线使用TCP/IP通讯协议导入PXI13的实时运算内核，在PXI13的主机中进行在线实时计算，计算出转向控制所需的期望方向盘转角和制动所需的期望制动压力。
主动转向控制器311、主动制动控制器331、伺服电机控制器321接收到期望信号后，根据期望执行相应操作，例如转向控制器根据期望转角值和实际转角值的差值，通过LabVIEW开发平台中PID计算出主动转向电机312的电流值，使主动转向模块310中的执行机构312转动，由可伸缩带万向节的转向传动轴、法兰盘带动伺服电机322转动。同时转角传感器313采集实际方向盘转角信号，通过CAN通讯传送给PXI13的CAN卡132(为接线方便和整洁，也由可移动端子接口单元2中转)；主动制动模块330的各轮缸压力传感器测得各轮缸实际制动压力值，通过模拟信号传送给PXI13的DAQ卡133(由可移动端子接口单元2中转)。所述CAN卡132采集到的实际方向盘转角值和DAQ卡133采集到各轮缸制动压力值通过降噪机箱的内插板产送给PXI13主机，其内部运行的CarSim模型131执行相应操作，实现硬件在环测试，由网线传输给上位机12运行结果和期望数据、实际数据，在上位机12上进行图线和动画显示。
横纵向辅助驾驶硬件在环试验平台通过软件与硬件之间信息交互联合仿真，对横纵向控制策略的有效性和鲁棒性进行验证。通过软件进行试验工况、试验环境的设置，通过硬件来模拟被控车辆，一方面可以在应用于实车前提供一个接近实际的试验环境，并且能够模拟各种车辆运行工况，各种道路、环境条件；另一方面可以节省研发成本，缩短研发周期，提前发现实车试验时可能存在的危险从而进行规避。
需要注意的是：本申请需要保护的是为了实现横纵向辅助驾驶硬件在环试验平台的硬件部分，其中关于CarSim模型131和其中软件部分的处理并不属于本实用新型保护的客体，本申请是为解决现有条件下横纵向控制算法的验证问题提供了硬件平台。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种横纵向辅助驾驶硬件在环试验平台，其特征在于，包括依次设置的测试单元(1)、可移动端子接口单元(2)和模拟汽车试验台单元(3)；所述测试单元(1)包括测试机柜和设置在测试机柜内的多个模块，多个模块包括上位机(12)、PXI(13)；所述模拟汽车试验台单元(3)包括分别与PXI(13)对应端口连接的主动转向模块(310)、伺服电机模块(320)、主动制动模块(330)。
2.根据权利要求1所述的横纵向辅助驾驶硬件在环试验平台，其特征在于，所述主动转向模块(310)包括主动转向控制器(311)、转向电机(312)、转角传感器(313)，所述主动转向控制器(311)的控制端与转向电机(312)连接，所述转角传感器(313)的信号端与主动转向控制器(311)对应端口连接。
3.根据权利要求2所述的横纵向辅助驾驶硬件在环试验平台，其特征在于，所述PXI(13)包括与上位机(12)连接的CarSim模型(131)，所述CarSim模型(131)通过CAN卡(132)且经过可移动端子接口单元(2)对应端子与主动转向控制器(311)实现数据交互，CarSim模型(131)向主动转向控制器(311)发送期望方向盘转角，所述主动转向控制器(311)向CarSim模型(131)发送实时转角。
4.根据权利要求1所述的横纵向辅助驾驶硬件在环试验平台，其特征在于，所述伺服电机模块(320)包括伺服电机控制器(321)、伺服电机(322)，所述伺服电机控制器(321)的对应控制端与伺服电机(322)连接，所述伺服电机(322)上的减速器(3221)作用于主动转向单元。
5.根据权利要求4所述的横纵向辅助驾驶硬件在环试验平台，其特征在于，所述PXI(13)包括与上位机(12)连接的CarSim模型(131)，所述CarSim模型(131)通过DAQ卡(133)且经过可移动端子接口单元(2)对应端子分别向主动转向控制器(311)、伺服电机控制器(321)发送信号。
6.根据权利要求1所述的横纵向辅助驾驶硬件在环试验平台，其特征在于，所述主动制动模块(330)包括主动制动控制器(331)、与主动制动控制器(331)对应端口连接的执行机构(333)和制动压力传感器(332)。
7.根据权利要求6所述的横纵向辅助驾驶硬件在环试验平台，其特征在于，所述PXI(13)包括与上位机(12)连接的CarSim模型(131)，所述CarSim模型(131)通过DAQ卡(133)且经过可移动端子接口单元(2)对应端子与主动制动模块(330)实现数据交互。
8.根据权利要求1所述的横纵向辅助驾驶硬件在环试验平台，其特征在于，所述可移动端子接口单元(2)包括直流稳压电源输出接口、CAN信号输入输出接口、模拟/数字信号输入输出接口，CarSim模型(131)通过CAN线接头与所述PXI(13)中CAN卡(132)相连，通过屏蔽电缆与所述PXI(13)中DAQ卡(133)相连。
9.根据权利要求8所述的横纵向辅助驾驶硬件在环试验平台，其特征在于，所述多个模块还包括电源输入模块(11)、所述电源输入模块(11)为上位机(12)、PXI(13)提供220V交流电。
10.根据权利要求9所述的横纵向辅助驾驶硬件在环试验平台，其特征在于，所述多个模块还包括可编程可调直流稳压电源(14)，可编程可调直流稳压电源(14)为主动转向控制器(311)、主动制动控制器(331)，模拟负载伺服电机控制器(321)提供12V直流电，所述电源输入模块(11)为可编程可调直流稳压电源(14)提供220V交流电，所述直流稳压电源输出接口通过供电电缆与所述的可编程直流稳压电源相连。
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| CN202120561901.3U CN214584059U (zh) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | 横纵向辅助驾驶硬件在环试验平台 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115266136A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-11-01 | 中国第一汽车股份有限公司 | 车辆横纵向协同控制系统的测试装置及测试方法 |
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2021
- 2021-03-16 CN CN202120561901.3U patent/CN214584059U/zh active Active
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| CN115266136A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-11-01 | 中国第一汽车股份有限公司 | 车辆横纵向协同控制系统的测试装置及测试方法 |
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