車輛自動駕駛CAE仿真技術(shù)研究

 自動駕駛是汽車產(chǎn)業(yè)與人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、高性能計算等新一代信息深度融合的產(chǎn)物,包括谷歌、百度、阿里、豐田、福特、特斯拉,所有世界頂級的互聯(lián)網(wǎng)及巨頭廠商都在布局研發(fā)自動駕駛,它是當(dāng)今全球汽車與交通出行領(lǐng)域智能化發(fā)展的主要方向。

       而Prescan是一款開發(fā)ADAS和智能汽車系統(tǒng)的CAE仿真平臺,其具有強大的場景構(gòu)建能力,可與simulink聯(lián)合仿真控制車輛動力學(xué)模型進行實時仿真。以下圖1為Prescan智能駕駛平臺的Work flowchart,具體開發(fā)工作流程為首先建立自動駕駛場景;其次建立車輛動力學(xué)模型、雷達傳感器、攝像頭特性參數(shù);然后再結(jié)合控制系統(tǒng)模型、算法、最終實現(xiàn)CAE虛擬仿真或硬件在環(huán)的實時仿真;圖2為Prescan仿真平臺模擬再現(xiàn)真實事故場景,左圖為真實事故發(fā)生的道路狀況(未有主動控制系統(tǒng)),右圖為仿真模擬事故場景(有前向碰撞預(yù)警(FCW)/防撞自動剎車(CMB)主動控制系統(tǒng))。

車輛自動駕駛CAE仿真技術(shù)研究的圖1圖1 Work flowchart

車輛自動駕駛CAE仿真技術(shù)研究的圖2

圖2 真實事故與仿真再現(xiàn)

       自動駕駛技術(shù),SAE將自動駕駛分為5級,即L1~L5級。以下圖3數(shù)據(jù)來源億歐智庫:

車輛自動駕駛CAE仿真技術(shù)研究的圖3

圖3 SAE自動駕駛定義和分級標(biāo)準(zhǔn)

       以下本人基于Prescan仿真平臺進行L2級別ACC自適應(yīng)巡航自動駕駛CAE仿真研究工作。

       首先建立3輛車(Host車、1號lead車、2號lead車)在三車道的道路上的初始位置場景,車輛在同一車道以120 Km/h、60 Km/h、40 Km/h不同的車速下行駛(未考慮設(shè)置車輛發(fā)生碰撞后的細(xì)節(jié)狀態(tài));分別設(shè)定車輛及雷達傳感器相關(guān)參數(shù),圖4為車輛動力學(xué)參數(shù)示例,圖5為2D車輛安裝多個雷達傳感器與道路顯示界面,圖6為3D車輛場景。

車輛自動駕駛CAE仿真技術(shù)研究的圖4

圖4 車輛動力學(xué)參數(shù)示例 

車輛自動駕駛CAE仿真技術(shù)研究的圖5

圖5 2D雷達傳感器與道路顯示界面

車輛自動駕駛CAE仿真技術(shù)研究的圖6

 圖6  3D車輛場景

       以下圖7為車輛雷達實時監(jiān)控及ACC主動控制界面。圖中藍(lán)色紅圈為Host車輛;紅色圈中為安裝在Host車輛上的雷達,分別探測到1號、2號lead車輛;紅色矩形框為實時顯示車速、制動及ACC實時主動控制情況。

車輛自動駕駛CAE仿真技術(shù)研究的圖7

車輛自動駕駛CAE仿真技術(shù)研究的圖8

圖7 車輛雷達實時監(jiān)控及ACC主動控制界

       雷達傳感器實時監(jiān)控車輛動態(tài)性能參數(shù)曲線如圖8~圖10所示:

車輛自動駕駛CAE仿真技術(shù)研究的圖9

圖8 Radar探測1號與2號與Host車距離

車輛自動駕駛CAE仿真技術(shù)研究的圖10

圖9 Radar探測1號與2號lead車車速

車輛自動駕駛CAE仿真技術(shù)研究的圖11

圖10 Host車車速變化

       由雷達傳感器監(jiān)測曲線顯示,Host車輛與1號車的距離為50m,與2號車的距離150m;1號車車速為60Km/h,2號車車速為40 Km/h,Host車初始車速為120Km/h,在雷達傳感器探測到前方1號車、2號車車輛過程中,ACC自適應(yīng)巡航主動干預(yù)控制下,車輛逐漸減速、增速、再減速,最終實現(xiàn)ACC控制目標(biāo)值以40 Km/h車速跟車行駛。

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