背景

       汽車(chē)工業(yè)近年來(lái)發(fā)展迅速，技術(shù)創(chuàng)新改變了我們?cè)O(shè)計(jì)、制造和測(cè)試汽車(chē)的方式。汽車(chē)測(cè)試是汽車(chē)行業(yè)的一個(gè)重要方面，因?yàn)樗_保了安全性、可靠性和符合行業(yè)法規(guī)。然而，汽車(chē)研發(fā)與測(cè)試參與者面臨著各種挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)可能會(huì)阻礙他們的進(jìn)步并影響他們的整體成功。

       以新能源車(chē)產(chǎn)業(yè)為例，產(chǎn)業(yè)企業(yè)需要融合多種變革性技術(shù)，著力補(bǔ)齊短板、拉長(zhǎng)長(zhǎng)板、鍛造新板，特別是電池技術(shù)、電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、充電基礎(chǔ)設(shè)施等方面實(shí)現(xiàn)融合創(chuàng)新提高車(chē)輛的續(xù)航能力、充電效率和用戶體驗(yàn)，同時(shí)優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程、降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和盈利能力。

解決方案

       針對(duì)智能化汽車(chē)研發(fā)與測(cè)試，以中科深谷核心產(chǎn)品CSPACE-RT為仿真控制平臺(tái)構(gòu)建基于模型設(shè)計(jì)的仿真與測(cè)試一體化應(yīng)用平臺(tái)，結(jié)合各種先進(jìn)虛擬仿真系統(tǒng)，建立先進(jìn)汽車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)體系、軟硬件在環(huán)測(cè)試與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)，滿足多傳感器、多車(chē)型、多主機(jī)廠等用戶開(kāi)發(fā)、測(cè)試需求。

圖|系統(tǒng)+汽車(chē)行業(yè)解決方案

01  車(chē)輛智能駕駛

       車(chē)輛智能駕駛模擬系統(tǒng)科研平臺(tái)基于CSPACE實(shí)時(shí)仿真控制系統(tǒng)，主要用于模擬各種車(chē)輛在不同的路況、交通環(huán)境下的駕駛情況，以及對(duì)車(chē)輛運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)或控制算法的仿真和驗(yàn)證。

圖|系統(tǒng)+智能駕駛

02   通用化動(dòng)力測(cè)試平臺(tái)

圖|系統(tǒng)+汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)試

       基于CSPACE及高精度數(shù)據(jù)采集卡打造的汽車(chē)主動(dòng)剎車(chē)系統(tǒng)（AEB），是一種為了更高效自動(dòng)的避免人員傷亡、保護(hù)個(gè)人財(cái)產(chǎn)安全而設(shè)計(jì)的一種新型智能系統(tǒng)。通過(guò)CSPACE-RT及多種工業(yè)總線通訊卡、數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)建快速控制原型，實(shí)現(xiàn)高效仿真測(cè)試。

圖|系統(tǒng)+汽車(chē)主動(dòng)剎車(chē)控制系統(tǒng)

       采用CSPACE-RT實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)硬件平臺(tái)及高精度數(shù)據(jù)采集卡模擬汽車(chē)ECU控制器，并通過(guò)改進(jìn)傳統(tǒng)汽車(chē)轉(zhuǎn)向控制策略，提高車(chē)輛低速行駛靈敏性，改善高速時(shí)行駛的穩(wěn)定性。

圖|系統(tǒng)+汽車(chē)主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制

03   智能駕駛HIL仿真測(cè)試

       測(cè)試場(chǎng)景是開(kāi)展自動(dòng)駕駛汽車(chē)測(cè)試評(píng)價(jià)的重要前提，基于場(chǎng)景的自動(dòng)駕駛汽車(chē)測(cè)試方法是實(shí)現(xiàn)加速測(cè)試、加速評(píng)價(jià)的有效途徑。由于真實(shí)交通場(chǎng)景復(fù)雜多變，場(chǎng)景特征要素需求尚未清晰，難以實(shí)現(xiàn)測(cè)試場(chǎng)景全覆蓋。因此，基于道路交通規(guī)則和交通安全現(xiàn)狀，需要結(jié)合典型的道路交通情景、道路交通事故、道路交通違法等真實(shí)駕駛場(chǎng)景，設(shè)計(jì)一種測(cè)試場(chǎng)景自動(dòng)重構(gòu)方法，通過(guò)解構(gòu)真實(shí)場(chǎng)景并自由多種組合場(chǎng)景要素從而構(gòu)建更豐富的測(cè)試場(chǎng)景。

智能駕駛HIL仿真測(cè)試解決方案

01

測(cè)試模式一

       由高性能場(chǎng)景主機(jī)+ADS 域控制器+VCU 整車(chē)控制器+實(shí)時(shí)系統(tǒng)+實(shí)車(chē)臺(tái)架形成大閉環(huán) HIL 測(cè)試臺(tái)架，在高性能場(chǎng)景主機(jī)里通過(guò) Prescan 軟件搭建 ADAS 測(cè)試場(chǎng)景，并將環(huán)境感知信息通過(guò)以太網(wǎng)輸出給 ADS 域控制器，ADS 域控制 器通過(guò) CAN 信號(hào)將控制指令傳送至 VCU，VCU 按照指令驅(qū)動(dòng)臺(tái)架執(zhí)行相關(guān)控制，并收集反饋信號(hào)后通過(guò) CAN 信號(hào)發(fā)送至 CSPACE 實(shí)時(shí)系統(tǒng)，CSPACE實(shí)時(shí)系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際臺(tái)架執(zhí)行響應(yīng)調(diào)整自車(chē)動(dòng)力學(xué)屬性，并通過(guò)以太網(wǎng)反饋至高性能場(chǎng)景主機(jī)以改變當(dāng)前車(chē)輛運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。此模式根據(jù)真實(shí)硬件執(zhí)行情況作為智駕功能開(kāi)發(fā)測(cè)試依據(jù)，可以更加準(zhǔn)確地標(biāo)定功能算法。*轉(zhuǎn)向模型和實(shí)際轉(zhuǎn)角可分別參與仿真。

模式一功能：（用例場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)自車(chē)的橫向變道以及跟車(chē)減速）功能場(chǎng)景：高速行車(chē)三車(chē)道場(chǎng)景，右前車(chē)道有輛速度慢于自車(chē)的行駛車(chē)輛。（具有高速公路定義、交通參與車(chē)輛定義，輸出目標(biāo)級(jí)交通車(chē)輛信息、定位信息通過(guò)以太網(wǎng)通訊給 ADS）；ADS 通過(guò)以太網(wǎng)接收傳感器采集的數(shù)據(jù)，建立當(dāng)前自車(chē)周?chē)h(huán)境模型，然后計(jì)算運(yùn)行 op-planner 規(guī)劃算法，開(kāi)放碰撞條件判斷及 cost 函數(shù)設(shè)計(jì)接口，進(jìn)行軌跡簇篩選，計(jì)算出自車(chē)運(yùn)行控制的車(chē)速以及轉(zhuǎn)角控制值，通過(guò) CAN 總線通訊傳傳輸車(chē)速及目標(biāo)轉(zhuǎn)角至 VCU；VCU 接收到 ADS 的控制指令后，進(jìn)行底層線控控制臺(tái)架驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)控制等執(zhí)行（（真實(shí)制動(dòng)壓力閉環(huán)及目標(biāo)轉(zhuǎn)角閉環(huán)，開(kāi)放車(chē)速閉環(huán)及轉(zhuǎn)角閉環(huán)控制器接口）， 通過(guò) CAN 總線與 CSPACE 實(shí)時(shí)系統(tǒng)通訊。同時(shí)CSPACE實(shí)時(shí)機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型、驅(qū)動(dòng)負(fù)載模型、接受壓力閉環(huán)數(shù)據(jù)至制動(dòng)輪缸模型，實(shí)時(shí)反饋車(chē)輛位置和姿態(tài)，并通過(guò)以太網(wǎng)通訊與場(chǎng)景主機(jī)通訊，將自身車(chē)輛狀態(tài)反饋至場(chǎng)景主機(jī)，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景里自車(chē)的橫向變道和減速動(dòng)作。

02

測(cè)試模式二

       由高性能場(chǎng)景主機(jī)+ADS 域控制器+VCU 整車(chē)控制器+NI 實(shí)時(shí)系統(tǒng)可形成閉環(huán)的 PIL 測(cè)試臺(tái)架，根據(jù)CSPACE實(shí)時(shí)系統(tǒng)車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型反饋結(jié)果可快速驗(yàn)證智駕應(yīng)用層算法和 VCU 控制算法。

模式二功能： 

功能場(chǎng)景：低速園區(qū)場(chǎng)景（具有場(chǎng)景定義、交通參與車(chē)輛、行人定義，輸出激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)、定位信息通過(guò)以太網(wǎng)通訊給 ADS），；

智駕功能算法：ADS 運(yùn)行 NDT 建圖定位算法，柵格地圖導(dǎo)入，運(yùn)行 A*算法，開(kāi)放控制接口，運(yùn)行預(yù)瞄控制算法，開(kāi)放預(yù)瞄距離及 PID 控制參數(shù)設(shè)置，通過(guò) CAN 總線通訊傳傳輸車(chē)速及目標(biāo)轉(zhuǎn)角至 VCU；

執(zhí)行控制算法：VCU 進(jìn)行底層線控控制（目標(biāo)制動(dòng)壓力閉環(huán)及目標(biāo)轉(zhuǎn)角閉環(huán)，開(kāi)放車(chē)速閉環(huán)及轉(zhuǎn)角閉環(huán)控制器接口），通過(guò) CAN 總線與 CSPACE實(shí)時(shí)系統(tǒng)通訊；

實(shí)時(shí)動(dòng)力學(xué)：運(yùn)行制動(dòng)系統(tǒng)模型、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型、接受 VCU 制動(dòng)壓力及轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩控制指令，實(shí)時(shí)反饋車(chē)輛位置和姿態(tài)，通過(guò)以太網(wǎng)通訊與場(chǎng)景主機(jī)通訊。

03

測(cè)試模式三

模式三功能：

功能場(chǎng)景：Carsim 動(dòng)力學(xué)場(chǎng)景（麋鹿測(cè)試場(chǎng)景、車(chē)速、橫擺角速度、側(cè)向加速度、轉(zhuǎn)角通過(guò) CAN 通訊給 VCU）；

執(zhí)行控制算法：ESC 汽車(chē)電子穩(wěn)定程序算法，開(kāi)放理想橫擺角速度模型、DYC 直接橫擺力矩控制模型及制動(dòng)力分配模型，（目標(biāo)制動(dòng)壓力閉環(huán)），通過(guò) CAN 總線與 CSPACE實(shí)時(shí)系統(tǒng)通訊；

實(shí)時(shí)動(dòng)力學(xué)：運(yùn)行制動(dòng)系統(tǒng)模型、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型、接受 VCU 制動(dòng)壓力，實(shí)時(shí)反饋車(chē)輛位置和姿態(tài)，通過(guò)以太網(wǎng)通訊與場(chǎng)景主機(jī)通訊。

04

測(cè)試模式四

由高性能       場(chǎng)景主機(jī)+ADS 域控制器可形成閉環(huán)的 PIL 測(cè)試臺(tái)架，高性能場(chǎng)景主機(jī)運(yùn)行智能駕駛功能場(chǎng)景和車(chē)輛運(yùn)動(dòng)模型，ADS 域控制器做智駕功能控制算法。即 ADS 域控制器根據(jù)智駕功能做出控制指令后，輸出給場(chǎng)景里自車(chē)運(yùn)動(dòng)模型。

模式四功能：

功能場(chǎng)景：低速園區(qū)場(chǎng)景（具有場(chǎng)景定義、交通參與車(chē)輛、行人定義，輸出激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)、定位信息通過(guò)以太網(wǎng)通訊給 ADS），；

智駕功能算法：ADS 運(yùn)行 NDT 建圖定位算法，柵格地圖導(dǎo)入，運(yùn)行 A*算法，開(kāi)放控制接口，運(yùn)行預(yù)瞄控制算法，開(kāi)放預(yù)瞄距離及 PID 控制參數(shù)設(shè)置，通過(guò) CAN 總線通訊控制 prescan 車(chē)輛運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。

05

測(cè)試模式五

       由高性能場(chǎng)景主機(jī)+VCU 整車(chē)控制器+實(shí)時(shí)系統(tǒng)+實(shí)車(chē)臺(tái)架+駕駛員形成駕駛員在環(huán)閉環(huán) HIL 測(cè)試臺(tái)架。駕駛員操作實(shí)車(chē)臺(tái)架執(zhí)行部件，VCU 采集選換擋、油門(mén)踏板、制動(dòng)踏板等指令信號(hào)，CSPACE實(shí)時(shí)系統(tǒng)采集制動(dòng)壓力，方向盤(pán)轉(zhuǎn)角等信號(hào)，并建立車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型，反饋至高性能場(chǎng)景主機(jī)，將駕駛員真實(shí)駕駛意圖融入至仿真場(chǎng)景中。

模式五功能： 

功能場(chǎng)景：高速行車(chē)場(chǎng)景（具有高速公路定義、交通參與車(chē)輛、行人定義）；

執(zhí)行控制算法：VCU 采集座艙方向盤(pán)、檔位、油門(mén)及制動(dòng)輸入，通過(guò) CAN總線將開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)接口傳遞給實(shí)時(shí)動(dòng)力學(xué)模型；

實(shí)時(shí)動(dòng)力學(xué)：運(yùn)行轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型、驅(qū)動(dòng)負(fù)載模型、接受壓力閉環(huán)數(shù)據(jù)至制動(dòng)輪缸模型，實(shí)時(shí)反饋車(chē)輛位置和姿態(tài)；通過(guò)以太網(wǎng)通訊與場(chǎng)景主機(jī)通訊；

測(cè)功機(jī)：實(shí)時(shí)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)負(fù)載加載，CSPACE實(shí)時(shí)主機(jī)通過(guò) CAN 總線與負(fù)載系統(tǒng)通訊。

HIL仿真測(cè)試系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

1、場(chǎng)景搭建便捷：應(yīng)用Driving Scenario Designer、RoadRunner快速搭建仿真場(chǎng)景。

2、車(chē)輛動(dòng)力學(xué)真實(shí)：應(yīng)用CSPACE快速原型建立實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)。

       汽車(chē)行業(yè)從手動(dòng)測(cè)試轉(zhuǎn)向自動(dòng)化測(cè)試的決定將對(duì)質(zhì)量保證流程的效率和有效性產(chǎn)生重大影響。中科深谷以先進(jìn)的科研設(shè)備（CSPACE實(shí)時(shí)仿真控制系統(tǒng)）和算法控制為核心技術(shù)，建立了通用化動(dòng)力測(cè)試平臺(tái)，旨在設(shè)計(jì)一套實(shí)用可行、可靠性強(qiáng)的汽車(chē)自動(dòng)化測(cè)試解決方案，旨在推動(dòng)汽車(chē)行業(yè)安全、高質(zhì)量發(fā)展。

       中科深谷長(zhǎng)期扎根于產(chǎn)業(yè)，聚焦人工智能與機(jī)器人核心器件研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，同時(shí)立足教育、深化產(chǎn)教融合，為企業(yè)及高?？蒲性核峁┲懈叨酥悄苎b備、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、產(chǎn)學(xué)研合作、師資培訓(xùn)、專(zhuān)業(yè)建設(shè)、課程資源開(kāi)發(fā)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等一體化服務(wù)。