樊昌國 岳承翰 楊巖

摘 要：動態(tài)交通目標物模擬系統(tǒng)屬于ADAS/智能網(wǎng)聯(lián)汽車場景道路測試必不可少的一種智能測試系統(tǒng)，是模擬真實動態(tài)交通目標物（行人、自行車、摩托車等）的系統(tǒng)。動態(tài)交通目標物模擬系統(tǒng)承載平臺是動態(tài)交通目標物模擬系統(tǒng)的主要組成部分，在ADAS/智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試過程中，動態(tài)交通目標物模擬系統(tǒng)承載平臺應(yīng)具備整體外觀尺寸小、高度低通過性良好、動力輸出足夠、動作精準靈活等特點。本文基于ADAS/智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試方法和動態(tài)交通目標物模擬系統(tǒng)應(yīng)用特點，對動態(tài)交通目標物模擬系統(tǒng)承載平臺設(shè)計構(gòu)成方式等進行研究。

關(guān)鍵詞：智能網(wǎng)聯(lián)汽車;測試;交通目標物

隨著社會的發(fā)展，傳統(tǒng)的汽車安全理念也在逐漸發(fā)生變化，ADAS/智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)發(fā)展迅速。ADAS/智能網(wǎng)聯(lián)汽車要想實現(xiàn)量產(chǎn)的應(yīng)用，需要進行大量、結(jié)合真實交通環(huán)境下的道路測試驗證。動態(tài)交通目標物模擬系統(tǒng)是ADAS/智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試設(shè)計與構(gòu)建的重要組成部分，利用動態(tài)交通目標物模擬系統(tǒng)和ADAS/智能網(wǎng)聯(lián)汽車按照實際道路測試場景需要，模擬相應(yīng)的測試工況，解決ADAS/智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試關(guān)于交通參與者測試場景需求，服務(wù)于ADAS/智能網(wǎng)聯(lián)汽車的研發(fā)、驗證工作。目前，類似的動態(tài)交通模擬系統(tǒng)國外相關(guān)公司已經(jīng)開發(fā)應(yīng)用，比如英國ABD公司的Launch Pad、GST、奧地利DSD公司的UFO和英國4A公司開發(fā)的4activeFB，初步應(yīng)用于AEB、FCW、ACC等ADAS先進駕駛輔助技術(shù)和ADAS/智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試。國外動態(tài)交通模擬系統(tǒng)在應(yīng)用功能上大同小異，但是動態(tài)交通目標物模擬系統(tǒng)的承載平臺牽引機構(gòu)設(shè)計存在差異。本論文針對動態(tài)交通目標物模擬系統(tǒng)承載平臺的牽引機構(gòu)，結(jié)合實際道路測試應(yīng)用研究總結(jié)不同機構(gòu)組成存在的優(yōu)缺點，為相關(guān)產(chǎn)品國產(chǎn)化自主設(shè)計提供參考。

1 動態(tài)交通目標物模擬系統(tǒng)承載平臺牽引機構(gòu)研究

動態(tài)交通目標物模擬系統(tǒng)承載平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計較為復(fù)雜，需要綜合考慮應(yīng)用特點、外形尺寸、電氣控制、輸出精度等方面。論文所述的動態(tài)交通目標物模擬系統(tǒng)的承載平臺牽引機構(gòu)主要包括動力牽引結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)向牽引結(jié)構(gòu)。動力牽引結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)前進、后退等行進動作的動力輸出結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)向牽引機構(gòu)是系統(tǒng)靈活轉(zhuǎn)彎、方向控制的輸出結(jié)構(gòu)。通過研究目前主流的系統(tǒng)，總結(jié)動態(tài)交通目標物模擬系統(tǒng)牽引機構(gòu)不同設(shè)計構(gòu)成方式及對應(yīng)的優(yōu)缺點（表1、2）。分別將表1國外產(chǎn)品承載平臺牽引機構(gòu)組成在表格最右側(cè)單元分別進行編號，研究分析現(xiàn)有不同結(jié)構(gòu)組成在機械設(shè)計復(fù)雜性、外形尺寸優(yōu)越性、控制簡便性等三個主要維度（表2）。

2 設(shè)計驗證

通過分析國外動態(tài)交通目標物模擬系統(tǒng)承載平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)產(chǎn)品牽引機構(gòu)的分析研究，選擇上述表格1編號002方式自主展開設(shè)計進行實際驗證。具體如下：動態(tài)交通目標物模擬系統(tǒng)承載平臺牽引結(jié)構(gòu)方式：參照上述表格1編號002的結(jié)構(gòu)方式，即采取雙電機驅(qū)動單輪+單電機轉(zhuǎn)向的方式。該結(jié)構(gòu)方式整體設(shè)計較簡單，采用的安裝部件少，促成內(nèi)部布局簡單方便;存在電機數(shù)量少，在滿足動力輸出的前提下，所選電機尺寸較大，導(dǎo)致承載平臺出現(xiàn)高度較高的情況，降低測試應(yīng)用過程中智能網(wǎng)聯(lián)試驗車輛的通過性，但是此結(jié)構(gòu)方式在電氣控制上實現(xiàn)相對簡單，動力與轉(zhuǎn)向驅(qū)動可分開單獨進行精確控制，有效的節(jié)省了相關(guān)控制算法開發(fā)周期，提高開發(fā)效率，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。

2.1 動態(tài)交通目標物模擬系統(tǒng)承載平臺動力牽引機構(gòu)的設(shè)計

動態(tài)交通目標物模擬系統(tǒng)承載平臺動力牽引機構(gòu)描述：動態(tài)交通目標物模擬系統(tǒng)承載平臺的動力牽引機構(gòu)采用雙伺服電機拖動方式，雙電機輸出端通過同步帶連接到一個輸出輪上。選擇雙電機驅(qū)動方式能夠較好較少結(jié)構(gòu)零件數(shù)量，利于內(nèi)部空間布局，減小了承載平臺長寬尺寸，設(shè)計高度一般，但是基本滿足測試過程中測試車輛碾壓的通過性。動態(tài)交通目標物模擬系統(tǒng)承載平臺牽引機構(gòu)主要包括動力驅(qū)動電機、同步帶輪、同步帶、驅(qū)動輪和安裝總成。由上圖可知系統(tǒng)承載平臺雙電機驅(qū)動單輪的模式整體零件結(jié)構(gòu)設(shè)計較為簡單，控制上無需考慮輪速差，只要保證雙電機控制輸出的同步性良好即可實現(xiàn)較好的驅(qū)動功能（圖1）。

2.2 動態(tài)交通目標物模擬系統(tǒng)承載平臺轉(zhuǎn)向牽引機構(gòu)設(shè)計

動態(tài)交通目標物模擬系統(tǒng)承載平臺轉(zhuǎn)向牽引機構(gòu)描述：動態(tài)交通目標物模擬系統(tǒng)承載平臺獨立的轉(zhuǎn)向牽引機構(gòu)，轉(zhuǎn)向機構(gòu)采用電機驅(qū)動滾珠絲杠實現(xiàn)靈活轉(zhuǎn)向，該機構(gòu)機械響應(yīng)速度快，轉(zhuǎn)向角度控制精度高，能較好滿足道路運行控制需要。動態(tài)交通目標物模擬系統(tǒng)承載平臺轉(zhuǎn)向機構(gòu)主要包括轉(zhuǎn)向驅(qū)動電機、拉桿、擺臂和轉(zhuǎn)向輪，結(jié)構(gòu)簡單，安裝布局方便，可進行單獨精確的轉(zhuǎn)向控制（圖2）。

2.3 方案實施效果

結(jié)合動態(tài)交通目標物模擬系統(tǒng)應(yīng)用特點，經(jīng)過自主設(shè)計對雙電機驅(qū)動單輪+單電機驅(qū)動轉(zhuǎn)向的方式進行驗證（圖3、表3）。

3 結(jié)論

動態(tài)交通目標物模擬系統(tǒng)的承載平臺的牽引機構(gòu)有多種方式，國外公司研發(fā)人員也是經(jīng)過不斷摸索與改進才確定了其公司相應(yīng)產(chǎn)品的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)方式。本論文總結(jié)研究現(xiàn)有產(chǎn)品承載平臺的結(jié)構(gòu)組成方式，從機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、外形尺寸和控制方式三方面評估、研究每一種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)方式的優(yōu)缺點，并選取其中一種結(jié)構(gòu)方式，通過自主設(shè)計開發(fā)進行技術(shù)研發(fā)可行驗證。希望隨著技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，后續(xù)國內(nèi)相關(guān)企業(yè)可以根據(jù)需要設(shè)計開發(fā)出功能更強大，品質(zhì)卓越的動態(tài)交通目標物模擬系統(tǒng)，更好的服務(wù)于中國ADAS/智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試發(fā)展。

參考文獻：

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[3]馬香峰等.工業(yè)機器人的操作機設(shè)計[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1996.

【課題項目】自動駕駛電動汽車封閉測試環(huán)境構(gòu)建與場地測試技術(shù)研究（課題編號：2018YFB0105104）

作者簡介：樊昌國（1985-），男，江蘇邳州人，本科，工程師，主要研究方向：智能汽車測試技術(shù)。