許廣吉，石晶

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ADAS實驗平臺硬件在環(huán)仿真*

許廣吉，石晶

（遼寧工業(yè)大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院，遼寧 錦州 121000）

高級輔助駕駛（Advanced Driver Assistant System，ADAS）可以在很大程度上降低交通事故，減少人員傷亡和不必要的經(jīng)濟損失。因此，各個汽車廠以及高校對ADAS進(jìn)行研發(fā)。文章進(jìn)行ADAS實驗臺進(jìn)行搭建，并且能過實現(xiàn)MATLAB/Simulink、NI-Veristand和CarSim軟件的聯(lián)合仿真。

ADAS實驗平臺；仿真

前言

高級駕駛輔助系統(tǒng)（Advanced Driver Assistant System，ADAS），是基于安裝在汽車上的各種傳感器，在汽車行駛的過程中收集車內(nèi)外的數(shù)據(jù)、辨識靜態(tài)和動態(tài)物體，進(jìn)行運算和分析并將相關(guān)信息反饋給駕駛者或進(jìn)行相關(guān)的輔助決策，從而提高汽車行駛的安全性[1]。ADAS技術(shù)被普遍認(rèn)為是實現(xiàn)自動駕駛的過程性技術(shù)，其發(fā)展對于提高道路安全性以及實現(xiàn)未來智能駕駛是非常關(guān)鍵的一環(huán)[2]。

1 ADAS實驗平臺

ADAS實驗平臺是由駕駛模擬器、主控PC（含實驗管理系統(tǒng)）、RT系統(tǒng)和ADAS快速原型控制器等組成，在主控PC與RT系統(tǒng)和ADAS快速原型控制器進(jìn)行局域網(wǎng)進(jìn)行通信。本實驗臺采用的是美國國家儀器公司操作系統(tǒng)。

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本實驗臺主要是以汽車動力學(xué)仿真軟件CarSim為核心的仿真軟件，在CarSim RT中進(jìn)行整車模型、道路模型、場景設(shè)置、以及整車模型初始狀態(tài)、仿真時間和相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口等仿真參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。RT系統(tǒng)實時采集駕駛模擬器中的汽車動力學(xué)信號，例如制動、轉(zhuǎn)向、加速和檔位信號，并且在CarSim RT中設(shè)置的虛擬雷達(dá)和攝像頭等設(shè)備信號通過CAN和LIN通信傳遞給ADAS快速原型控制器；在ADAS快速原型控制器中將所采集信號經(jīng)過控制策略和算法將輸出結(jié)果傳遞給駕駛模擬器的執(zhí)行機構(gòu)；在主控PC中能夠?qū)崟r顯示汽車動力學(xué)信號、虛擬雷達(dá)和攝像頭等信號，并且能夠?qū)崟r顯示出CarSim的仿真場景界面（在駕駛模擬器的顯示器中也能夠顯示CarSim的仿真場景界面）。從而實行一系列的高級輔助駕駛（ADAS）功能。如圖1所示ADAS實驗平臺結(jié)構(gòu)框圖。

圖1 ADAS實驗平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

本實驗臺可以實現(xiàn)自適應(yīng)巡航控制（Adaptive Cruise Control，ACC）、自動緊急制動（Autonomous Emergency Braking，AEB）、盲點檢測（Blind Spot Detection，BSD）、車道偏離警示（系統(tǒng)）（Lane Departure Warning，LDW）、車道保持系統(tǒng)（Lane Keep System，LKS）、交通標(biāo)識（智能）識別（系統(tǒng)）（Traffic signs Recognition，TSR）、前撞警示系統(tǒng)（Forward collision Warning System，F(xiàn)CWS）和自動泊車系統(tǒng)（Automatic Parking System，APS）等方面的汽車高級輔助駕駛的研究與開發(fā)。

2 軟件聯(lián)合仿真

本實驗臺采用CarSim軟件、MATLAB/Simulink軟件和NI-Veristand軟件（VeriStand是NI公司開發(fā)的硬件在環(huán)測試環(huán)境配置軟件[3]）聯(lián)合仿真。

Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具，是一種基于MATLAB的框圖設(shè)計環(huán)境，是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的建模和仿真中。同時有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于Simulink。

CarSim是美國Mechanical Simulation Corporation 設(shè)計出的一款多功能軟件，主要針對車輛的動力學(xué)進(jìn)行仿真，同時還具有多種車輛模型、道路模型和駕駛員模型，在多個國家和地區(qū)的交通仿真、車輛性能測試中具有很廣泛的應(yīng)用[4]。

NI VeriStand 是一個基于配置的實時測試軟件，它擁有與LabVIEW 類似的前面板，但無需任何編程工作。用戶可以使用LabVIEW、MATLAB等其他軟件生成的模型文件導(dǎo)入VeriStand，方便快捷的實現(xiàn)硬件在環(huán)等實時測試應(yīng)用[5]。

在本實驗臺首先，Simulink與CarSim聯(lián)合仿真，在Simulink中對傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)定和進(jìn)行相關(guān)控制算法、策略的編輯。最后，進(jìn)行模型模型編譯。在CarSim中需要設(shè)置整車模型、道路模型、場景設(shè)置、駕駛員模型外，還需要設(shè)置轉(zhuǎn)向、制動、加速、檔位和虛擬雷達(dá)、攝像頭的輸入輸出接口。并且與NI VeriStand進(jìn)行聯(lián)合仿真，將NI VeriStand創(chuàng)建的項目路徑加載到CarSim操作界面中，打開NI VeriStand后進(jìn)行相應(yīng)的操作。在NI VeriStand中設(shè)置采集的數(shù)據(jù)通道；將Simulink模型編譯文件和CarSim文件導(dǎo)入到VeriStand中；設(shè)置CAN通信等，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)接口的映射，實現(xiàn)仿真。

3 在環(huán)仿真

在實時系統(tǒng)中，CarSim設(shè)置相應(yīng)場景和模擬仿真車輛的雷達(dá)和攝像頭。雷達(dá)和攝像頭實時監(jiān)測車輛周圍的環(huán)境，將車輛周圍的環(huán)境和車輛動力學(xué)信號傳遞給ADAS快速原型控制器，快速原型控制器經(jīng)過一系列的控制策略和控制算法傳遞給駕駛模擬器的執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)控制駕駛模擬器的轉(zhuǎn)向、制動、加速系統(tǒng)，進(jìn)而實現(xiàn)ADAS等功用。

4 結(jié)論

本文根據(jù)搭建ADAS實驗平臺，采用以中華V3內(nèi)飾結(jié)構(gòu)搭建駕駛模擬器，采用美國國家儀器（NI）公司設(shè)備作為控制系統(tǒng)，用CarSim作為汽車動力學(xué)仿真軟件。從而，為能夠?qū)崿F(xiàn)ADAS的控制策略仿真的基礎(chǔ)。

[1] 李瑩.ADAS領(lǐng)域?qū)＠麪顩r分析[J].河南科技,2017(10):45-47.

[2] 傅柯思.汽車智能化與駕駛信息系統(tǒng)創(chuàng)新[J].集成電路應(yīng)用,2016 (04):20-22.

[3] Anonymous. National Instruments; National Instruments Announces NI Veri Stand2011 for Real-Time and HIL Testing [J]. Technology& Business Journal, 2011.

[4] 王曉玉.基于Carsim的高速公路互通式立交安全評價與對策研究[D].長安大學(xué),2018.

[5] 趙亮,王曉翌.基于NI VeriStand配置的發(fā)動機測試控制系統(tǒng)設(shè)計[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014(36):24-25.

ADAS experimental platform hardware in the loop simulation*

Xu Guangji, Shi Jing

（College of Automobile and Transportation Engineering, Liaoning University of Technology, Liaoning Jinzhou 121000 )

Advanced Driver Assistant System (ADAS) can greatly reduce traffic accidents, casualties and unnecessary economic losses. Therefore, each automobile factory as well as the university carries on the research and development to the ADAS. In this paper, the ADAS experimental platform was built and the joint simulation of MATLAB/Simulink, ni-veristand and CarSim software was realized.

ADAS experimental platform; The simulation

U467

A

1671-7988(2019)09-42-02

U467

A

1671-7988(2019)09-42-02

許廣吉，男，碩士，就讀于遼寧工業(yè)大學(xué)。研究方向：ADAS實驗平臺開發(fā)研究。

遼寧省教育廳高等學(xué)校重大科技平臺項目（編號JP2016004）資助。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.09.012