基于整车在环仿真的自动驾驶汽车室内快速测试平台

整车在环仿真测试方法可以安全、高效地验证复杂环境和极端工况等场景下自动驾驶汽车性能的有效性，基于此研发一种基于整车在环仿真的自动驾驶汽车室内快速测试平台，该平台由前轴可旋转式转鼓试验台、试验台测控子系统、虚拟场景自动生成子系统、虚拟传感器模拟子系统、驾驶模拟器、自动驾驶汽车和测试结果自动分析评价子系统组成。通过在试验台滚筒上独立加载转矩模拟车辆行驶阻力，可动态模拟不同的路面附着系数，同时利用坡度、侧倾和转向随动机构可模拟车辆俯仰角、侧倾角和航向角3个自由度；采用虚拟现实技术柔性集成车辆动力学模型、传感器仿真、复杂道路交通环境及测试用例仿真，模拟多种道路交通场景，并通过传感器仿真及数据融合等技术快速测试自动驾驶汽车智能感知与行为决策等性能指标。将自动驾驶汽车、虚拟仿真场景和试验台耦合构建一个闭环系统，完成了多项关键技术研发，包括：多自由度高动态试验台结构设计、虚拟测试场景自动重构方法和传感器数据模拟及注入方法，可满足在各种场景下测试自动驾驶汽车整车性能的需求。此外，为验证快速测试平台的有效性，以U-turn轨迹跟踪控制为研究实例，基于简化的车辆运动学模型和模型预测控制算法，在平台上搭建U-turn场景并对自动驾驶汽车的轨迹跟踪控制算法性能进行大量测试。结果表明：自动驾驶汽车室内快速测试平台可以真实地模拟汽车在道路上的运行工况，自动驾驶汽车在虚拟场景中的轨迹跟踪效果良好，与参考轨迹的偏差小于8%，证明了该测试平台检测方法的有效性。     

基于车车通信的毫米波雷达主动避障技术

毫米波雷达是汽车主动安全技术的重要感知器,其工作稳定,不易受天气影响,可探测距离长,但会受金属物体遮挡,所以实现大范围障碍物探测很难实现。现在智能网联汽车已经逐步推向市场,在车车通信的基础上实现毫米波雷达的大范围探测成为可能,文章将主要介绍基于车车通信的毫米波雷达主动避障技术。     

一种自动驾驶整车在环虚拟仿真测试平台设计

围绕自动驾驶整车在环虚拟仿真测试需求，提出了一种基于多自由度转鼓平台的自动驾驶整车在环虚拟仿真测试平台设计方案。首先阐述了仿真测试平台整体结构与各组成部分的具体功能；然后详细分析了道路模拟子系统与传感器模拟仿真子系统的设计原理、组成模块及功能支撑，并完成了仿真平台的开发及测试流程设计；最后，以自动驾驶汽车自适应跟驰及避撞场景测试为典型应用案例对设计的仿真测试平台进行验证。结果表明，提出的仿真测试平台能够满足自动驾驶研发测试的需求。     

氧传感器故障状态补偿控制方法的研究

在Hendricks提出的汽油机平均值模型的基础上增加了空燃比模型、氧传感器模型和PI控制器,建立了系统仿真模型,并通过台架试验进行了验证.在系统仿真模型上模拟了氧传感器的响应延迟故障,研究其不同故障程度对发动机喷油规律和排放的影响.同时提出了一种基于Elman神经网络的虚拟氧传感器,根据Elman神经网络的基本理论构建了网络模型,以模型输出作为网络的训练样本,并对该网络模型进行了训练和测试.结果表明,该模型能较好地预测空燃比信号,并利用预测信号进行氧传感器故障状态下的补偿控制;基于Elman神经网络和虚拟氧传感器信号的喷油规律与正常状态下的喷油规律一致,能满足实际空燃比控制需求.     

基于数字孪生技术的智能汽车测试方法研究

为加快自动驾驶功能的开发与验证，提出了一种基于数字孪生的智能汽车测试与评价方法。通过数字孪生测试技术，即真实车辆行驶在真实测试场地中，同时与虚拟的测试环境进行有效映射与结合，从而大大丰富智能汽车的测试验证环境、提高测试效率和减小测试成本。本文将真实测试车辆和仿真测试工具相结合，搭建起数字孪生自动驾驶测试平台，实现算法的验证测试与评价，并给出了相应的案例分析。智能汽车数字孪生测试与评价技术的快速应用，对于加快自动驾驶车辆开发和推广有着积极的推动作用。     

基于DDPG的无人车智能避障方法研究

本文中提出一种基于强化学习的无人车智能避障方法。鉴于无人车运动必须满足内外约束,包括汽车动力学约束和交通规则约束,且动作输出必须连续,而传统强化学习无法应对连续动作空间问题,提出了一种改进的DDPG算法,解决连续动作空间问题,实现转向盘转角和加速度的连续输出;采取多源传感器数据融合,满足无人车避障算法的状态输入;增加车辆内外约束条件,使输出动作更合理有效。最后,在开源仿真平台TORCS进行仿真,验证了算法的有效性和鲁棒性。     

基于场景的智能网联汽车模拟仿真测试评估方法与实践

搭载自动驾驶功能的智能网联汽车因可在其设计运行条件内承担全部动态驾驶任务,面临安全验证与评估挑战。基于场景的智能网联汽车安全测试评估方法已成为广泛的行业共识,模拟仿真测试是其重要手段之一。从第三方视角,针对自动驾驶安全性、高场景覆盖度、逻辑完备性等测试验证目标,搭建基于软件在环的模拟仿真测试环境框架,在此基础上研究基于设计运行条件覆盖的测试场景集构建方法,探索形成一套高可信智能网联汽车模拟仿真测试评估方法,并在特定应用场景进行初步实践。研究成果为模拟仿真测试在智能网联汽车安全测试与评估中的落地应用提供了参考。     

毫米波雷达目标模拟器校验方法研究

随着汽车保有量的与日俱增,交通安全问题一直是大家关注的焦点,且近年来随着智能交通系统的提出,智能化网联化成为了解决以上问题的研究重点。而实现汽车智能网联化技术离不开毫米波雷达等零部件的应用,因此对其进行的性能测试是必不可少的。而测试过程中较为重要的一环是要保证测试设备的可靠性,因此本文通过对雷达测试设备、目标性能测试项目及测试方法进行阐述,利用雷达目标模拟器对探测目标的模拟,提出对毫米波雷达目标模拟器模拟目标参数稳定性的校验方法。     

交通事故场景在智能网联汽车仿真测试中的应用

在汽车全生命周期范围内,通过三支柱测试认证方法来验证智能网联汽车的功能和安全,是提升车辆安全性和交通效率的有效手段,具有广阔的应用前景。其中,如何通过仿真方法来高效验证在危险工况和事故场景下智能网联汽车的主动安全防护能力,成为目前亟待解决的问题之一。基于交通事故场景,建立交通事故数据到仿真测试场景重构的技术方案,并通过实际案例验证了该方案应用于仿真测试的可行性。实践证明,所建方案有助于丰富智能网联汽车仿真测试场景库,提升仿真测试效率,加快完善智能网联汽车的安全测试与评估的进程。     

智能汽车虚拟实训仿真平台开发与应用

智能汽车涉及车辆、机械、通信、自动化等多个学科交叉融合,尚未有成熟的实验教学平台。利用PanoSim软件开发智能汽车虚拟实训仿真平台,该平台将智能汽车系统可视化显现,能够在线选取车辆模型及设置运行环境状态,实现实时虚拟仿真,仿真结束后可以调取车辆测试曲线和数据,并回放实验视频便于分析车辆运行状态,操作简便、精度可靠,能够满足教学和科研的需要。     

智能车辆仿真场景建模方法

为实现智能汽车仿真开发与测试,需构建高逼真度的道路场景模型,应包含分别用于视景仿真、动力学及物理特性仿真、激光雷达等传感器仿真的多种类型场景内容.分析了不同类型仿真对场景模型或数据的需求,探讨了视景模型、物理层模型、传感层模型的内容,归纳了3类模型的数据特征;研究了智能汽车仿真场景建模方法,即根据道路线形建立道路模型,在此基础上分别建立上述3类模型;讨论了建模的步骤、方法,并给出了场景模型结构的组织方案.使用该方法建立了1个区域的道路场景模型,并在仿真系统中进行验证,结果表明,视景仿真平均帧速率为60帧/s,激光雷达仿真周期为8~12 ms,道路高程及物理属性的获取时间低于1 ms,证明场景模型能够满足实时仿真的要求.      

基于V2X和自动驾驶HIL联调的仿真系统开发

随着智能网联汽车的快速发展,车用无线通信（V2X）技术在智能交通领域发挥着越来越重要的作用,因此行业内对 V2X 和自动驾驶相关的硬件在环（HIL）融合测试需求也越来越高。由于 V2X HIL 系统与自动驾驶 HIL 系统两者相互独立,在实际应用中尚缺少对两者相关应用场景及功能进行全链路的闭环仿真测试系统。基于 dSPACE 平台 HIL 仿真系统及V2X HIL 系统的联调过程,搭建了一套能够同时验证蜂窝车联网（C-V2X）通信功能和单车智能感知功能的 HIL 联调仿真测试系统。测试结果表明：通过对 V2X 应用场景的仿真,该系统能够正确实现对单车智能驾驶功能测试、V2X 被测算法的验证及预警功能显示,由此验证了联合仿真平台的有效性。     

基于场景元素的智能网联汽车场景构建研究

在智能网联汽车测试评价中,场景库搭建与道路测试一直都是其难点。文中对智能网联汽车功能的典型测试场景搭建及测试方法进行分析与研究,首先分析智能网联汽车驾驶场景的来源,从典型驾驶场景中归纳出基本场景元素库,以场景元素库为基础实现测试场景库搭建;然后在PreScan中进行场景虚拟重构,进行自动驾驶功能模拟仿真;最后基于真实道路场景搭建对车辆自动驾驶功能进行实车测试。     

基于模型设计的ADAS-HIL测试平台研究

先进驾驶辅助系统(Advanced Driving Assistance System,ADAS)是缓解汽车安全问题,方便人们智能出行的有效途径。ADAS系统的开发涉及到复杂度很高的系统工程,如何开展以及建立测试评价体系等是行业内亟需解决的问题。文章基于模型的测试开发(Model Based Design,MBD)理念,在NI实时仿真系统的环境中,通过PreScan建立的仿真场景和虚拟传感器模型以及CarSim建立的车辆动力学模型,提出了先进驾驶辅助系统硬件在环测试平台的搭建方案,并进行了仿真测试,对解决ADAS系统的开发测试等相关问题具有一定的借鉴意义。     

汽车电子加速踏板可靠性控制的研究

为确保汽车电子加速踏板的可靠性,建立了踏板位置控制模型,信号经滤波、信号诊断、传感器故障诊断和传感器信号选取与定标,最终获得加速踏板的准确位置.通过仿真和快速控制原型,测试了整个控制过程的可靠性.结果表明该控制方式可满足汽车电子加速踏板可靠性控制的要求.     

基于手眼模型的自动驾驶毫米波和激光雷达联合标定研究

为了提高自动驾驶汽车传感器的校准质量,增强自动驾驶系统对目标的精准感知能力,提出了基于手眼模型的毫米波和激光雷达联合标定方法。首先,利用毫米波雷达的内在结构特征建立数学模型,对毫米波和激光雷达传感器的外部参数进行精确计算,确保在统一的世界坐标系中。然后利用手眼模型作为融合分析的基础,实现了毫米波和激光雷达的联合标定。最后,在自动驾驶小巴车平台上进行了标定试验,利用该标定系统得到标定结果的三维位姿关系,并验证了自动驾驶小巴车传感器数据的准确性。研究结果表明,该方法测距误差均值为0.01 m左右,传感器旋转角度可以精确到1°左右,可以满足汽车自动驾驶系统中雷达感知精度的要求。     

基于CAPL的CAN总线故障注入自动化测试系统设计

随着CAN总线在现代汽车电子控制单元中的普遍应用，CAN总线的仿真验证与故障注入测试需求也越来越大。为满足控制器CAN总线快速仿真与故障模拟验证需求，文章利用CANoe测试软件的CAPL编程语言结合Test Modules模块调用CSV文件建立的数据库，搭建一种总线仿真与故障模拟自动测试系统。该系统能同时满足CAN、CAN FD总线故障模拟自动化测试需求，根据测试输入快速搭建仿真测试环境，提高测试效率。测试系统功能拓展能力强、开发难度小、上手快，能满足目前快速迭代的测试需求。     

Kelvin-Voigt模型橡胶衬套对汽车行驶平顺性的影响分析

为研究汽车行驶平顺性受到悬架橡胶衬套的影响，依据Kelvin-Voigt橡胶衬套模型，采用虚拟坐标法，建立了包含橡胶衬套Kelvin-Voigt模型的6-DOF汽车振动模型。针对所建模型，采用线性滤波白噪声法建立前、后车轮路面激励模型，以C级随机路面激励为车辆振动系统输入，运用四阶Variable step length Runge-Kutta算法和傅里叶变换法对所建模型展开时域和频域仿真；分析匀速行驶工况下汽车座椅、车身、悬架动挠度及轮胎动载荷受到悬架橡胶衬套的影响；并将仿真结果与不包含橡胶衬套的6-DOF汽车振动模型相比较。仿真结果表明，在悬架系统中安装橡胶衬套确实能提升汽车行驶平顺性，增强轮胎接地性能。     

汽车PEPS系统诊断测试的应用与研究

随着汽车技术的不断提高,汽车PEPS系统也对其诊断测试结果的速度、准确性、连续性提出了更高的要求,利用Vector公司开发的CANoe总线仿真软件,对各种车身电子模块进行模拟,建立具有改进AES算法认证加密的汽车PEPS系统的测试仿真环境。实际测试结果表明,该系统不仅可以在虚拟节点下进行模拟仿真测试,也可以在真实节点下进行实时测试,灵活有效地反映出汽车PEPS系统中各种电子模块的总线通信情况,同时保证了故障诊断测试连续性和有效性。     

基于交互式多模型和容积卡尔曼滤波的汽车状态估计

基于UniTire轮胎模型建立了包含时变噪声统计特性的汽车动力学7自由度整车模型。针对系统状态噪声和观测噪声统计特性未知的问题,提出了一种基于交互式多模型和容积卡尔曼滤波(IMM-CKF)车辆状态估计算法。该算法采用包含不同系统状态噪声和观测噪声统计特性的汽车动力学模型作为交互式多模型算法的模型集,用容积卡尔曼滤波器对每个子模型的车辆状态进行估计,并使融合输出结果始终保持跟踪估计误差小的子模型输出。最后利用实车场地环境下多种驾驶工况的测试数据对IMM-CKF算法进行离线验证,并与容积卡尔曼滤波器的估计结果进行对比,结果表明其估计性能优于容积卡尔曼滤波器。