CN108447336A - 基于驾驶模拟器和可编程触摸屏的adas开发测试*** - Google Patents

基于驾驶模拟器和可编程触摸屏的adas开发测试*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于驾驶模拟器和可编程触摸屏的ADAS开发测试***，该***包括：基于CAN总线的汽车驾驶模拟器人机交互操作实体座舱、CAN总线信息采集插件、模拟驾驶仿真软件、ADAS功能模拟插件、LCD可编程触摸屏、场景显示投影仪设备；所述模拟驾驶仿真软件，用于输出设计的模拟场景信息，并根据车辆操作输出车辆模型的动力学参数，实现车辆动力学及运动学仿真，并反馈到场景显示投影仪设备。本发明***通过对模拟驾驶的场景可重复设置，使得其能在不具有任何危险性的情况下设置不同紧急场景对ADAS***进行开发和测试，提高测试开发的效率。

Description

基于驾驶模拟器和可编程触摸屏的ADAS开发测试***
技术领域
本发明涉及汽车安全辅助驾驶，尤其涉及一种基于驾驶模拟器和可编程触摸屏的ADAS开发测试***。
背景技术
不良驾驶行为和分神等因素是造成交通事故的重要原因，安全辅助驾驶***(Advanced Driver Assistant System,简称ADAS)能够提高驾驶人的警觉性、纠正不良驾驶行为，在国外得到了应用。目前，在安全辅助驾驶领域中，***危险并给驾驶员发出预警信号的先进驾驶员辅助***获得了许多成果，如发明专利CN107380164A公开了一种基于计算机视觉的驾驶员辅助***，根据图像识别技术改进了驾驶辅助***；发明专利CN107402566A公开了一种电动汽车模拟驾驶测试平台及***，阐述了一种硬件在环的模拟驾驶测试平台结构设计和测试***的设备连接。总之，关于ADAS的应用和研究很多；然而，如何设计更好的ADAS算法，确定何时报警、以什么样的形式报警时提高ADAS接受程度是关键，验证ADAS算法的有效性需要在算法设计之初就开展大量的实验。这种实验可以在实车环境下开展，但是场景效率低、危险性高；因此，在模拟驾驶环境下仿真危险工况对ADAS功能和算法进行研究是新的趋势。
传统的ADAS以车头时距(Time Headway，THW)作为评估前向危险的标准，在一些特殊场合并不适用和有效，使得行车风险没有实质性的改变。本发明结合模拟驾驶仿真软件和真实汽车及其测试设备的优势，将硬件在环(Hardware In Loop，简称HIL)模拟测试技术引入ADAS***的开发和测试，并开发了基于可编程触摸屏的人机交互界面，并且由于ADAS预警算法的评估参数除THW以外还可以引入其他衍生的变量，如速度、加速度、相对距离、碰撞时间等参数的引入和算法的设计，使得所述的***在传统的模拟驾驶仿真软件基础之上能够模拟ADAS的功能，用于在虚拟环境下测试驾驶模拟器的功能、算法和用户体验。
基于可编程触摸屏和驾驶模拟器的ADAS开发测试***，在真实汽车中安装传感器和其他检测设备与电脑端模拟驾驶仿真软件集成硬件在环模拟测试***，具有集成度高、结构简单、开发周期短、使用方便的优点，而且由于模拟驾驶仿真软件场景的可编辑性和软件内部对车辆数据的实时监测等众多优势，使得在开发和测试ADAS***时，能够设计不同的紧急状况和危险场景对驾驶员的反应和行为进行研究，对于测试和改善ADAS的预警算法和安全阈值具有重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于驾驶模拟器和可编程触摸屏的ADAS开发测试***。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于驾驶模拟器和可编程触摸屏的ADAS开发测试***，包括：
基于CAN总线的汽车驾驶模拟器人机交互操作实体座舱、PC端CAN总线信息采集插件、模拟驾驶仿真软件、ADAS功能模拟插件、LCD可编程触摸屏、场景显示投影仪设备；
所述基于CAN总线的汽车驾驶模拟器人机交互操作实体座舱，用于通过安装在汽车内部的传感器将方向盘、油门和刹车的驾驶操作发送到CAN采集卡；所述驾驶操作是驾驶人根据模拟场景信息作出的反馈驾驶操作；
所述PC端CAN总线信息采集插件，用于将CAN采集卡采集的车辆操作解析后发送到模拟驾驶仿真软件；
所述模拟驾驶仿真软件，用于输出设计的模拟场景信息，并根据车辆操作输出车辆模型的动力学参数，实现车辆动力学及运动学仿真，并反馈到场景显示投影仪设备；所述模拟场景信息包括周边车辆信息和道路信息；
所述场景显示投影仪设备，用于将模拟驾驶仿真软件的驾驶模拟场景扩展到置于汽车前方位置的投影仪和置于汽车左右后视镜位置的高清显示屏；
所述ADAS功能模拟插件，用于接收驾驶模拟所产生的车辆信息、周边车辆信息及道路信息，并基于ADAS算法模型模拟安全辅助驾驶功能，将声光预警信息发送给LCD可编程触摸屏；所述车辆信息包括：模拟场景中本车速度和加速度，本车与前车的相对速度和相对距离，以及车辆中心线与两边车道线的距离等数据信息；
所述LCD可编程触摸屏，用于显示通过ADAS功能模拟控制插件发送的声光预警信息。
按上述方案，所述模拟驾驶仿真软件中模拟场景信息的设计方法如下：在模拟驾驶仿真软件中设计基本道路环境，包括道路线型、道路设施、道路周围环境在内的静态的模拟场景；在基本道路环境中设计交通流，不同的路段设计不同的交通流以反映真实交通状况；在特定的路段位置设计动态触发的交通紧急情况模拟真实驾驶中遇到的危险紧急情况，包括前方路况突发情况和前方车辆突发情况；驾驶员在实体座舱中的操作反馈到场景中模型车实现模拟驾驶，并与场景中的车辆和道路环境产生驾驶信息，便于在模拟驾驶中研究驾驶员的反应和ADAS的功能。
本发明产生的有益效果是：
1.本发明***通过对模拟驾驶的场景可重复设置，使得其能在不具有任何危险性的情况下设置不同紧急场景对ADAS***进行开发和测试，提高测试开发的效率。
2.本发明通过模拟驾驶可训练驾驶员对ADAS功能的熟悉和操作，并根据驾驶员的反馈信息对ADAS的功能进行改进和完善，使得新开发的ADAS***更快的满足驾驶辅助的需求。
3.本发明可以对不同的ADAS算法功能进行测试，对比不同预警参数设置下ADAS的驾驶辅助效果，以找到更加合理的预警参数和安全阈值。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的***结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种基于驾驶模拟器和可编程触摸屏的ADAS开发测试***，包括：
基于CAN总线的汽车驾驶模拟器人机交互操作实体座舱、PC端CAN总线信息采集插件、PC端模拟驾驶仿真软件、ADAS功能模拟插件、LCD可编程触摸屏人机界面、场景显示投影仪设备；
所述基于CAN总线的汽车驾驶模拟器人机交互操作实体座舱，用于通过安装在汽车内部的传感器将方向盘、油门和刹车的驾驶操作发送到CAN采集卡；所述驾驶操作是驾驶人根据模拟场景信息作出的反馈驾驶操作；
所述CAN总线信息采集插件，用于将CAN采集卡采集的车辆操作解析后发送到PC端模拟驾驶仿真软件；
所述PC端模拟驾驶仿真软件，用于输出设计的模拟场景信息，并根据车辆操作输出车辆模型的动力学参数，实现车辆动力学及运动学仿真，并反馈到场景显示投影仪设备；所述模拟场景信息包括周边车辆信息和道路信息；
模拟驾驶仿真软件中模拟场景信息的设计方法如下：在模拟驾驶仿真软件中设计基本道路环境，包括道路线型、道路设施、道路周围环境在内的静态的模拟场景；在基本道路环境中设计交通流，不同的路段设计不同的交通流以反映真实交通状况；在特定的路段位置设计动态触发的交通紧急情况模拟真实驾驶中遇到的危险紧急情况，包括前方路况突发情况和前方车辆突发情况；驾驶员在实体座舱中的操作反馈到场景中模型车实现模拟驾驶，并与场景中的车辆和道路环境产生驾驶信息，便于在模拟驾驶中研究驾驶员的反应和ADAS的功能。
场景显示投影仪设备，用于将模拟驾驶仿真软件的驾驶模拟场景扩展到置于汽车前方位置的投影仪和置于汽车左右后视镜位置的高清显示屏；
ADAS功能模拟插件，用于接收驾驶模拟所产生的车辆信息、周边车辆信息及道路信息，并基于ADAS算法模型模拟安全辅助驾驶功能，将声光预警信息发送给LCD可编程触摸屏；所述车辆信息包括：模拟场景中本车速度和加速度，本车与前车的相对速度和相对距离，以及车辆中心线与两边车道线的距离等数据信息；
所述LCD可编程触摸屏，用于显示通过ADAS功能模拟控制插件发送的声光预警信息。
本发明中，LCD可编程触摸屏的人机界面可作为数据收发的显示设备，也可通过编程触发界面动态图像，实现车道偏离预警、前向碰撞预警、车辆仪表盘显示等综合开发的软件界面，可实现汽车安全辅助驾驶的人机交互功能，触摸屏可实现两种数据通讯方式，串口通讯和CAN通讯，对应两种不同的通讯协议。
关于LCD可编程触摸屏的数据通讯，根据一些实施例，可设计两种通讯模式，分别为串口通讯和CAN通讯，实现方式分别为：
(1)串口通讯：PC(串口调试助手，Ugreen驱动)---Ugreen(USB转串口)---232通讯线---232串口模块---LCD显示屏
(2)CAN通讯：PC(Kvaser Leaf Light驱动)---Kvaser Leaf Light(USB转CAN)---CAN模块(CSM100模块，用致远CSM100配置工具通过串口设定其参数(设置CAN报文转换方式、波特率等)---LCD显示屏。
本发明中，基于CAN总线的驾驶模拟器人机交互操作实体座舱及其数据检测***，包括基于一辆真实汽车，车辆自带ESP***，能够通过CAN总线输出方向盘转角及转角速度、油门踏板位置、制动踏板位置。通过CAN采集卡(Kvaser)获取CAN总线数据(方向盘、刹车、油门、发动机、灯光等)等基本参数。
本发明中，模拟驾驶仿真软件一方面接受CAN信息采集插件采集到的驾驶员操作信息作为输入，进行模拟驾驶仿真；另一方面，模拟驾驶仿真软件产生的驾驶模拟数据实时输出到ADAS功能模拟插件。ADAS功能模拟插件，能够实时接收模拟驾驶所产生的本车信息、周边车辆信息及道路信息，并基于模型模拟安全辅助驾驶功能，识别行车风险，将声光预警信息发送给LCD可编程触摸屏；
而ADAS功能模拟插件，可以依据车头时距(Time Headway,THW)、碰撞时间(Timeto Collision,TTC)或者其他衍生变量进行前向碰撞风险的识别。此外还包括两路Kvaser的CAN数据收发和处理程序，一路是CAN总线输出数据的采集，另一路是向触摸屏发送实时的ADAS预警信息和车辆数据。
场景显示投影仪设备以及高清显示屏后视镜设备包括主场景投影界面与汽车停放位置满足模拟驾驶场景与真实汽车驾驶座位完全契合，以及左右后视镜界面角度调整与真实汽车后视镜视野角度吻合，使驾驶员能感受到真实的驾驶环境体验。
其中主场景与真实车辆停放的位置关系可通过调整模拟软件中车辆模型的驾驶舱数据和显示屏幕视角实现，在场景中道路中心线消失的地方为驾驶员视线的中心位置代表正确的驾驶场景视角，左右后视镜可以通过在模拟软件中添加摄像头位置，通过位置参数的调整分别添加到车辆模型的左右后视镜的位置，再调节摄像头视角可与真实车辆的后视镜视角吻合。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于驾驶模拟器和可编程触摸屏的ADAS开发测试***，其特征在于，包括：
基于CAN总线的汽车驾驶模拟器人机交互操作实体座舱、CAN总线信息采集插件、模拟驾驶仿真软件、ADAS功能模拟插件、LCD可编程触摸屏、场景显示投影仪设备；
所述基于CAN总线的汽车驾驶模拟器人机交互操作实体座舱，用于通过安装在汽车内部的传感器将方向盘、油门和刹车的驾驶操作发送到CAN采集卡；所述驾驶操作是驾驶人根据模拟场景信息作出的反馈驾驶操作；
所述CAN总线信息采集插件，用于将CAN采集卡采集的车辆操作解析后发送到模拟驾驶仿真软件；
所述模拟驾驶仿真软件，用于输出设计的模拟场景信息，并根据车辆操作输出车辆模型的动力学参数，实现车辆动力学及运动学仿真，并反馈到场景显示投影仪设备；所述模拟场景信息包括周边车辆信息和道路信息；
所述场景显示投影仪设备，用于将模拟驾驶仿真软件的驾驶模拟场景扩展到置于汽车前方位置的投影仪和置于汽车左右后视镜位置的高清显示屏；
所述ADAS功能模拟插件，用于接收驾驶模拟所产生的车辆信息、周边车辆信息及道路信息，并基于ADAS算法模型模拟安全辅助驾驶功能，将声光预警信息发送给LCD可编程触摸屏；所述车辆信息包括：模拟场景中本车速度和加速度，本车与前车的相对速度和相对距离，以及车辆中心线与两边车道线的距离数据信息；
所述LCD可编程触摸屏，用于显示通过ADAS功能模拟控制插件发送的声光预警信息。
2.根据权利要求1所述的基于驾驶模拟器和可编程触摸屏的ADAS开发测试***，其特征在于，所述模拟驾驶仿真软件中模拟场景信息的设计方法如下：在模拟驾驶仿真软件中设计基本道路环境，包括道路线型、道路设施、道路周围环境在内的静态的模拟场景；在基本道路环境中设计交通流，不同的路段设计不同的交通流以反映真实交通状况；在特定的路段位置设计动态触发的交通紧急情况模拟真实驾驶中遇到的危险紧急情况，包括前方路况突发情况和前方车辆突发情况；驾驶员在实体座舱中的操作反馈到场景中模型车实现模拟驾驶，并与场景中的车辆和道路环境产生驾驶信息，便于在模拟驾驶中研究驾驶员的反应和ADAS的功能。
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