姜家如，劉君程，宋紹文，羅傳東，李石，王濤

基于Roadbox設(shè)備泊車(chē)VIL性能開(kāi)發(fā)

姜家如1，劉君程2，宋紹文1，羅傳東1，李石1，王濤1

（1.安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司 技術(shù)中心，安徽 合肥 230601； 2.安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司 國(guó)際公司，安徽 合肥 230601）

文章主要描述一種基于Roadbox設(shè)備搭建的自動(dòng)泊車(chē)VIL測(cè)試平臺(tái)；采用虛擬車(chē)輛上配置的虛擬探頭探測(cè)場(chǎng)景中障礙物距離信息，通過(guò)Roadbox機(jī)箱中的超聲波仿真板卡將距離信息轉(zhuǎn)換成電平信號(hào)，再由超聲波換能器產(chǎn)生超聲波，進(jìn)而被真實(shí)傳感器探頭接收到，傳給實(shí)車(chē)上APA控制器，控制車(chē)輛運(yùn)動(dòng)。真實(shí)車(chē)輛運(yùn)動(dòng)情況由IMU通過(guò)CAN線傳給虛擬車(chē)輛，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)虛擬車(chē)輛隨著真實(shí)車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)，完成泊車(chē)過(guò)程。

VIL；Roadbox機(jī)柜；超聲波換能器；IMU；超聲波仿真板卡

引言

為了解決新手停車(chē)難的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)出一款能夠代替真實(shí)駕駛員完成整個(gè)泊車(chē)過(guò)程的系統(tǒng)迫在眉睫[1-2]。為了確保APA控制器能否滿足項(xiàng)目要求，一般在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)前期需要對(duì)泊車(chē)控制器功能進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證，由于受到天氣、路面類型、停車(chē)位類型以及交通環(huán)境的限制[3]，泊車(chē)VIL測(cè)試將完美地解決上述限制因素的影響。

1 VIL系統(tǒng)簡(jiǎn)介

本系統(tǒng)提供一種基于Roadbox設(shè)備搭建的自動(dòng)泊車(chē)VIL測(cè)試平臺(tái)；采用虛擬場(chǎng)景中虛擬車(chē)輛上配置的虛擬探頭探測(cè)虛擬場(chǎng)景中障礙物距離信息，通過(guò)Roadbox機(jī)箱中的超聲波仿真板卡將距離信息轉(zhuǎn)換成電平信號(hào)，再由超聲波換能器產(chǎn)生超聲波，進(jìn)而被真實(shí)傳感器探頭接收到，傳給實(shí)車(chē)上APA控制器，控制車(chē)輛運(yùn)動(dòng)。真實(shí)車(chē)輛運(yùn)動(dòng)情況由IMU通過(guò)CAN線傳給虛擬車(chē)輛，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)虛擬車(chē)輛隨著真實(shí)車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)在虛擬場(chǎng)景中完成泊車(chē)過(guò)程。

圖1 VIL測(cè)試方案

2 硬件介紹

VIL測(cè)試系統(tǒng)牽涉到的硬件主要由以下幾部分組成：

1）APA控制器；

2）超聲波換能器；

3）Roadbox機(jī)箱；

4）實(shí)車(chē)；

5）電源；

6）IMU。

3 虛擬模型搭建

3.1 超聲波模型搭建

由于整車(chē)VIL測(cè)試環(huán)節(jié)，停車(chē)位是由虛擬探頭探測(cè)虛擬車(chē)位通過(guò)模擬傳遞給控制器，一般為了使虛擬探頭探測(cè)的距離更接近于真實(shí)探頭探測(cè)距離，需要通過(guò)優(yōu)化虛擬探頭探測(cè)角度來(lái)滿足設(shè)備要求[4-6]。

3.2 虛擬場(chǎng)景搭建

在此VIL測(cè)試過(guò)程，主要針對(duì)水平泊車(chē)功能進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證，我們采用最簡(jiǎn)單的兩平行車(chē)位后面的停車(chē)位進(jìn)行，繪制泊車(chē)虛擬場(chǎng)景如下圖所示：

圖2 虛擬場(chǎng)景搭建

3.3 虛擬車(chē)輛搭建

VIL測(cè)試過(guò)程中所配置的車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型為VIL模型，需要配置整車(chē)質(zhì)心坐標(biāo)、整車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、輪胎參數(shù)以及后期測(cè)試動(dòng)畫(huà)中整車(chē)外觀模型等。

4 IMU配置

IMU設(shè)備在VIL測(cè)試系統(tǒng)中的功能主要通過(guò)與固定基站通訊，實(shí)時(shí)采集真實(shí)車(chē)輛運(yùn)動(dòng)軌跡的X、Y坐標(biāo)以及航向角，通過(guò)CAN線將此三個(gè)參數(shù)傳遞給上位機(jī)中虛擬車(chē)輛，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)虛擬車(chē)輛隨著真實(shí)車(chē)輛運(yùn)動(dòng)。

5 水平泊車(chē)

實(shí)車(chē)掛D擋位，保持7km/h左右的速度直線前進(jìn)，此時(shí)虛擬場(chǎng)景中的本車(chē)也開(kāi)始按照實(shí)車(chē)軌跡前進(jìn)。然后打開(kāi)APA開(kāi)關(guān)激活半自動(dòng)泊車(chē)功能，開(kāi)始搜索車(chē)位。

虛擬場(chǎng)景中，虛擬車(chē)輛上配置的虛擬探頭在不斷搜索車(chē)位信息，當(dāng)經(jīng)過(guò)合適的車(chē)位時(shí)，虛擬探頭將探測(cè)到的距離信息傳給Roadbox機(jī)箱里面的超聲波仿真板卡，將距離信號(hào)轉(zhuǎn)換成電平信號(hào)，進(jìn)而由超聲波換能器產(chǎn)生回波，傳給超聲波換能器中真實(shí)超聲波探頭，真實(shí)探頭即將此模擬電平信號(hào)傳給控制器，進(jìn)而由控制器發(fā)出指令，在儀表盤(pán)上顯示提示找到車(chē)位并緩慢行駛，當(dāng)行駛到足夠的安全距離后，儀表會(huì)文字提示駕駛員“請(qǐng)停車(chē)”。駕駛員按照指示停車(chē)后，APA便接管方向盤(pán)泊車(chē)，泊車(chē)期間駕駛員需配合儀表盤(pán)提示完成換擋和踩踏板等操作。

圖3 尋找車(chē)位時(shí)間

圖4 尋找車(chē)位速度

車(chē)位長(zhǎng)度=尋找車(chē)位時(shí)間*尋找車(chē)位速度= 6.66米

圖5 真實(shí)與虛擬對(duì)比圖

而實(shí)際場(chǎng)景中設(shè)置的泊車(chē)車(chē)位寬度為6.4米，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，水平泊車(chē)時(shí)，ECU識(shí)別到的車(chē)位寬度與場(chǎng)景中設(shè)置的車(chē)位寬度基本一致。具體對(duì)比結(jié)果如圖5所示。

6 結(jié)論

本論文采用虛擬仿真技術(shù)，讓實(shí)車(chē)測(cè)試過(guò)程不會(huì)因?yàn)闇y(cè)試場(chǎng)地的限制無(wú)法完成測(cè)試任務(wù)；現(xiàn)在采用虛擬測(cè)試場(chǎng)景取代真實(shí)測(cè)試場(chǎng)景，能夠在一定程度上擺脫天氣、場(chǎng)地等因素的干擾。

[1] 周洪宇,王九靈,馮震,等.基于模擬技術(shù)的雷達(dá)測(cè)試環(huán)境構(gòu)建研究 [J].現(xiàn)代雷達(dá), 2014:36(9):79-82.

[2] 梁鐸耀,梁雅淇,武斌,等.汽車(chē)超聲波雷達(dá)輔助泊車(chē)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2018(19):16-18.

[3] 馮廣增.基于激光雷達(dá)的智能汽車(chē)近程環(huán)境感知應(yīng)用研究[D].吉林大學(xué),2020.

[4] 賈程棟.面向城市智能汽車(chē)的場(chǎng)景多模真實(shí)感重建技術(shù)研究[D].電子科技大學(xué),2020.

[5] 曹愛(ài)君.汽車(chē)自動(dòng)駕駛原理及關(guān)鍵技術(shù)分析[J].時(shí)代汽車(chē),2020(03): 10-11.

[6] 朱冰,張培興,趙健,等.基于場(chǎng)景的自動(dòng)駕駛汽車(chē)虛擬測(cè)試研究進(jìn)展[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào),2019,32(06):1-19.

VIL Performance Development Based on Roadbox Equipment Parking

Jiang Jiaru1, Liu Juncheng2, Song Shaowen1, Luo Chuandong1, Li Shi1, Wang Tao1

（1.Technology Center of Anhui Jianghuai Automobile Group Corp., Ltd, Anhui Hefei 230601;2.Anhui Jianghuai Automobile Group Corp., Ltd. International Company, Anhui Hefei 230601 )

This article mainly describes an automatic parking VIL test platform based on Roadbox equipment. Detect obstacle distance information in virtual scene by virtual probe of virtual vehicle in the virtual scene, and then convert the distance information to level signal by ultrasonic simulation board card in Roadbox, and then converted to the ultrasonic wave,which is generated by the ultrasonic transducer to be received by the real sensor probe, finally pass to the real car APA controller to control the vehicle movement. The real vehicle movement is transmitted by IMU to the virtual vehicle through CAN line, and then drives the virtual vehicle to complete the parking process in the virtual scene along with the movement of the real vehicle.

VIL; Roadbox equipment; Ultrasonic transducer; IMU; Ultrasonic simulation board card

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.04.004

TU 411.01

A

1671-7988(2021)04-11-03

TU 411.01

A

1671-7988(2021)04-11-03

姜家如（1988-），女，安徽省六安市人，哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位，中級(jí)工程師，就職于安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心。