面向智能车室内测试工况的构建方法

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传统的硬件在环(Hardware-in-the-Loop,HIL)测试往往借助于仿真软件构造虚拟的测试工况,而这也忽略了诸多实际因素,例如测试工况没有真实车辆,忽略了雷达反射面的存在,这不易于保证测试结果的准确性;场地测试虽能够反应真实的交通环境,但是投资成本巨大。一个室内智能车辆测试实验室不仅能够解决虚拟测试工况下无真实车辆参与等实际问题且投资成本相对较低,而在该测试实验室中,拥有能快速实现多个工况测试功能的平台十分必要,因此本文针对室内智能车测试工况构建方法进行研究,该方法能够实现测试工况的快速构造与应用。首先,针对车辆的路径跟踪控制问题,对Pure_Pursuit、Stanley以及模型预测控制(Model Predictive Control)三种常用路径跟踪控制算法的基本原理进行了介绍,在此基础上,分别设计了三种路径跟踪控制器;为验证控制器的正确性以及跟踪性能,采用Simulink与Car Sim联合仿真的方式进行了验证,采用双移线工况进行跟踪行驶实验,给出了三种路径跟踪控制器所适用的速度范围;通过添加多个车辆横向动力学模型并分别通过路径跟踪控制器进行控制,在Simulink环境下完成了测试工况仿真平台的搭建。其次,选用树莓派(Raspberry Pi)作为开发板,设计了PID速度控制器对智能小车纵向速度进行控制并采用光电编码器采集实际速度信息、LSM9DS1 IMU传感器采集智能小车航向角,进而计算得到小车位置信息;根据智能小车当前位置信息,通过路径跟踪控制器得到下一时刻前轮转角,实现了智能小车的路径跟踪功能并完成了控制代码的自动生成与部署;在同一局域网中,实现了在上位机中对部署到下位机的路径跟踪控制程序的调用,进而实现对多台路径跟踪智能小车的启停控制,最后对路径跟踪智能小车进行了实车验证,实验结果显示了所设计的路径跟踪控制器的正确性以及对多台小车控制的可行性。最后,在上述工作的基础上,借助于MATLAB的GUIDE开发工具,设计了一款室内智能车测试工况仿真与控制软件,利用该软件不但可以对测试工况进行仿真实验,而且能够实现路径跟踪控制程序到下位机的一键烧录,同时做到对车辆的启停控制并对车辆进行视频监控。
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