張春洲，石晶

（遼寧工業(yè)大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院，遼寧 錦州 121001）

前言

近年來，在科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步下，高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）已經(jīng)日漸成熟。自從ADAS 概念提出以來，各大汽車廠商及汽車設(shè)計公司已經(jīng)進(jìn)行研究并應(yīng)用于部分實車，但由于技術(shù)不成熟，時而發(fā)生因使用ADAS 而產(chǎn)生的交通事故，更加深入研究ADAS 可以減少交通事故發(fā)生概率。

1 ADAS 實驗平臺

結(jié)合中華V3 駕駛模擬器，基于NI 設(shè)備/CarSim RT 的ADAS 實驗仿真平臺主要由駕駛模擬器、主控PC、實時系統(tǒng)、快速原型及管理PC 組成。

圖1 ADAS 實驗仿真平臺實物

圖1 為ADAS 實驗仿真平臺實物圖，實驗仿真平臺可進(jìn)行自適應(yīng)巡航控制（ACC）、自動緊急制動（AEB）、盲點監(jiān)測（BSD）、車道偏離警示系統(tǒng)（LDW）、交通標(biāo)識智能識別系統(tǒng)（TSR）、自動泊車系統(tǒng)（APS）等方面的汽車輔助駕駛研究與開發(fā)。

2 自動垂直泊車

自動泊車技術(shù)是智能汽車技術(shù)的重要組成部分，其目的是輔助或者替代駕駛員完成車輛的安全泊位[1]，可以根據(jù)有經(jīng)驗駕駛員的泊車方式和技巧，有效地將車輛自動駛?cè)氩窜囄恢衃2]。車輛在垂直泊車過程中，初始位置車身方向角在正負(fù)15°之間，且隨著離泊車位越近，車身方向角越大，在泊車完成時，車身方向角約為90°；泊車時方向盤打向泊車位方向，方向盤轉(zhuǎn)角先增大后減小，直至完成泊車。

圖2 自動泊車運動軌跡

圖2 是自動泊車運動軌跡，駕駛員將汽車泊到與泊車位前方的垂直位置，與邊線距離0.5-1 米，若車身與泊車位不平行，則首先將車身擺正；駕駛員將方向盤向右打死，繼續(xù)泊車直至汽車與泊車位相平行；持續(xù)泊車直至汽車完全泊入泊車位。

3 聯(lián)合仿真

ADAS 實驗仿真平臺的硬件環(huán)境包括駕駛模擬器、NI 系列設(shè)備，軟件環(huán)境包括Labview、Carsim，采用CarSim2018軟件和MATLAB/Simulink 的聯(lián)合仿真。

CarSim 軟件作為研究車輛系統(tǒng)動力學(xué)的商業(yè)化軟件，其汽車模型得到了國內(nèi)外學(xué)者廣泛認(rèn)可[3]。在Carsim RT 中進(jìn)行仿真實驗參數(shù)設(shè)置，例如整車模型設(shè)置、道路參數(shù)設(shè)置、導(dǎo)入Simulink 模型等。

圖3 自動垂直泊車實驗過程

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[4]。

預(yù)先在Carsim 中對自動垂直泊車場景、檔位、輸入輸出、傳感器、動畫和曲線顯示等進(jìn)行配置，將Simulink 模型導(dǎo)入Carsim，構(gòu)成仿真平臺，進(jìn)行聯(lián)合仿真實驗，模擬汽車的垂直泊車過程。圖3 是自動垂直泊車實驗過程。

4 硬件在環(huán)

ADAS 實驗仿真平臺將采集的制動信號、驅(qū)動信號、轉(zhuǎn)向信號發(fā)送給實時系統(tǒng)。管理PC 將模型參數(shù)設(shè)置發(fā)送至實時系統(tǒng)。實時系統(tǒng)接收駕駛模擬器控制信號，同時向主控PC發(fā)送汽車動力學(xué)信號，向快速原型控制器發(fā)送狀態(tài)信號。快速原型控制器將實時仿真、數(shù)據(jù)采集、通信協(xié)議和控制集成到一個通用的平臺上，接收實時系統(tǒng)發(fā)送的汽車動力學(xué)信號和環(huán)境感知信號，并向駕駛模擬器發(fā)送控制指令，以實現(xiàn)自動垂直泊車的硬件在環(huán)。

圖4 工作原理

5 結(jié)論

本文根據(jù)將自動垂直泊車控制策略及算法通過Simulink建模、與Carsim 聯(lián)合仿真并加載到ADAS 實驗平臺上，從理論上驗證了方案的可行性，實驗結(jié)果表明可實現(xiàn)平穩(wěn)、順滑的良好泊車，可以應(yīng)用到不同泊車位、不同車型的自動泊車中，并提供了虛擬實車驗證試驗平臺，為設(shè)計“自動垂直泊車”控制器提供參考依據(jù)。