【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種汽車測試方法，特別涉及一種智能汽車人機并行在環測試方法。
技術介紹
1、當今的汽車行業中，駕駛模擬器的應用已經成為汽車相關技術開發所必不可少的設備之一。汽車行業的各制造商為了新產品的技術開發需要生產試制品，并在公司專用的測試線路和公路上進行駕駛試驗，如圖1所示。但是，因為通過測試線路進行測試不能改變行駛路線，加之每次都需要工程師親臨現場，帶來時間等方面的諸多不便。另外，在公路的實際測試中，很難實現技術人員所設想的場景，同時數據收集還需大量時間。反復測試中，零部件的試制也要消耗龐大的經費。現有研究嘗試利用純虛擬仿真的方法為駕駛人相關研究提供平臺基礎，然而純虛擬仿真方法存在擬真度低且駕駛人無法切身實際地對場景演化進行實時響應。
技術實現思路
1、為了解決上述技術問題，本專利技術提供一種智能汽車人機并行在環測試方法，該方法采用汽車駕駛模擬器進行測試，汽車駕駛模擬器包括駕駛艙和人機共駕模擬系統，人機共駕模擬系統主要由仿真控制系統、實時仿真系統、人機交互系統三部分組成，其中，仿真控制系統由主控計算機、伺服控制系統組成；實時仿真系統主要包括車輛動力學模型升級、運動姿態計算、視景、聲響集成算法；人機交互系統主要包括駕駛員操作采集與感覺模擬、儀表交互與顯示。仿真控制系統為實時仿真系統和人機交互系統提供虛擬仿真環境，將駕駛人視角的圖像投放到顯示器上；而實時仿真系統則實時計算車輛動力學模型、估算運動姿態等，進而保證仿真過程能夠滿足整個系統的實時性需求；人機交互系統建立虛擬仿真環境和駕
2、所述的仿真控制系統主要實現模擬器相關的伺服控制，包括方向盤力矩模擬控制和電動缸伺服控制；其中，駕駛艙所在運動平臺已經自帶電動缸控制器，因此，電動缸伺服控制方案是通過數據總線通過主控計算機和電動缸控制器進行通信；方向盤力矩模擬控制包括傳感器信號處理及標定模塊、駕駛人力矩表征模塊、方向盤力矩控制模塊，所述的傳感器信號處理及標定模塊用來采集方向盤力矩及轉角信號，所述的駕駛人力矩表征模塊用來計算需要的期望力矩，所述的方向盤力矩控制模塊進行力矩模擬控制及方向盤回正控制。
3、所述的實時仿真系統主要實現車輛動力學模型的調用和汽車駕駛模擬器運動姿態計算，并將虛擬汽車在三維場景中的當前運動姿態進行解算得到期望的模擬器姿態，然后將姿態數據傳送給電動缸控制器，同時實現視覺和聽覺的同步。
4、實時仿真系統采用自主研發的三維非線性實時車輛動力學模型，該車輛動力學模型主要包括：空氣動力學模型、車身動力學模型、轉向系統模型、發動機模型、傳動系統模型、制動系統模型、懸架系統模型、車輪動力學模型、輪胎動力學模型和路面模型，每一項都對應著相應的圖形化操作界面；駕駛員輸出轉向命令給轉向系統模型，轉向系統模型將轉向角傳輸給車輪動力學模型，車輪動力學模型將其輸出的力學信號分別傳輸給轉向系統模型和懸架系統模型，轉向系統模型將回正力矩反饋給駕駛員；懸架系統模型將其輸出的力學信號傳輸給車身動力學模型，將其模擬出的運動狀態傳輸給車輪動力學模型；車身動力學模型將速度信號傳輸給空氣動力學模型，并接收空氣動力學模型輸出的空氣阻力，模擬出運動狀態分別傳輸給懸架系統模型、車輪動力學模型及駕駛員；車身動力學模型將位移信號傳輸給路面模型，路面模型輸出路面狀態，其中的摩擦系數傳輸給輪胎動力學模型，路形信號傳輸給車輪動力學模型，輪胎動力學模型接收車輪動力學模型輸出的運動載荷，輸出力學信號傳輸給車輪動力學模型；駕駛員輸出油門控制指令給發動機模型，發動機模型與傳動系統模型進行力矩和轉速信號的交互；駕駛員輸出檔位離合控制指令給傳動系統模型，傳動系統模型輸出力矩信號給車輪動力學模型，接收車輪動力學模型輸出的運動狀態信號；駕駛員輸出制動命令給制動系統模型，制動系統模型輸出力矩信號給車輪動力學模型，接收車輪動力學模型輸出的運動狀態信號。
5、所述的人機交互系統包括駕駛艙的各操縱系統，如路感模擬系統、油門系統、制動系統、組合儀表、組合開關和車座等，用來模仿實車的整體結構，使駕駛員在模擬器中，根據提供的駕駛場景操縱方向盤、變速機構、制動踏板、油門踏板，從而實現在有限的空間中真實地再現實車駕駛過程中的觸摸感和視覺感。其中，所述的路感模擬系統的機械結構采用實車的助力轉向系統進行改裝，主要包括：方向盤、轉向管柱、路感模擬電機、轉矩傳感器、轉角傳感器、轉角限位機構、路感控制器；油門系統采用實車的電子油門和變速機構；制動系統采用主缸系統進行改裝，模擬真實的制動踏板力；油門、制動和駐車信息分別通過油門踏板位移傳感器、制動踏板位移/力傳感器和位移傳感器獲得。組合儀表、組合開關和車座等部件通過實車提供，后續進行數據采集和集成。
6、所述的人機共駕模擬系統的主要工作過程包括：仿真控制系統的主控計算機通過信息采集傳感器采集人機交互系統的駕駛艙各操縱系統的操縱量，傳給信息處理與控制電路，對信息進行處理運算后，通過控制電路直接控制指示燈的亮滅，同時按照通信協議將采集量送給實時仿真系統，實時仿真系統調用車輛動力學模型和前一時刻汽車駕駛模擬器運動姿態，計算得到虛擬汽車在三維場景中的當前運動姿態，然后將姿態數據傳送給仿真控制系統，控制駕駛艙運動平臺中的電機運動，帶動駕駛艙運動。主控計算機同時將汽車駕駛模擬器的速度、發動機轉速等數據以及視景中路面信息傳給信息處理與控制電路，經過轉換后，輸出對應控制量來控制各個儀表，將各個計算仿真值顯示在儀表盤上，同時控制方向盤力矩控制模塊中的電機轉動，帶動方向盤模擬真實的轉向感覺；調用視景系統中視景處理模塊，生成當前時刻的視景，通過投影機將視景畫面實時地投射到安置于駕駛艙前面的大屏幕上，實現駕駛場景的仿真；調用聲響合成模塊，合成當前駕駛視景中發動機、路面磨擦等運動聲響，通過音箱播放出來。
7、測試方法如下：
8、設定實驗虛擬場地面積、路面性質和天氣情況，為了獲得更多更全面的車輛行駛狀態和方向盤反饋力矩之間的關系曲線，在實驗過程中，駕駛員在虛擬場地中隨意駕駛車輛，但要求車輛行駛路徑中必須包括一段雙移線工況，以獲得車輛在換道和轉彎過程中的方向盤力矩和車輛行駛狀態之間的關系。
9、選擇數名駕駛員參與測試中，每個駕駛員分別以數組不同的速度完成雙移線。通過雙移線時的車速基本為該次試驗的最高車速。
10、先以單一駕駛員操縱數據構成訓練數據集，為了獲得更廣泛的車輛狀態和方向盤狀態的變化信息，每個駕駛員行駛數據構成的訓練數據集由經過雙移線時車速所得的數據組成；其他沒有參與到網絡訓練過程中的試驗數據作為預測數據集用來驗證建立好的神經網絡方向盤反饋力矩模型對未知數據的預測性能；為了去掉數據采集過程中產生的噪聲，以上試驗數據中的信號均使用巴特沃斯濾波器進行濾波。
11、由某個駕駛員構成的訓練數據集由數個試驗工況構成，記錄數個試驗工況下的軌跡曲線，繪制數個試驗工況連在一起后的輸入輸出變量隨時間的變化曲線；每組數據集的總時長超過120s，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種智能汽車人機并行在環測試方法，其特征在于：采用汽車駕駛模擬器進行測試，汽車駕駛模擬器包括駕駛艙和人機共駕模擬系統，人機共駕模擬系統主要由仿真控制系統、實時仿真系統、人機交互系統三部分組成，其中，仿真控制系統由主控計算機、伺服控制系統組成，主要實現方向盤力感反饋控制；實時仿真系統主要包括車輛動力學模型升級、運動姿態計算、視景、聲響集成算法；人機交互系統主要包括駕駛員操作采集與感覺模擬、儀表交互與顯示；仿真控制系統為實時仿真系統和人機交互系統提供虛擬仿真環境，將駕駛人視角的圖像投放到顯示器上；實時仿真系統實時計算車輛動力學模型、估算運動姿態；人機交互系統建立虛擬仿真環境和駕駛人之間的聯系，利用儀表顯示車輛的當前狀態，通過數據采集設備收集駕駛員行為數據；
2.根據權利要求1所述的一種智能汽車人機并行在環測試方法，其特征在于：實時仿真系統采用自主研發的三維非線性實時車輛動力學模型，該車輛動力學模型主要包括：空氣動力學模型、車身動力學模型、轉向系統模型、發動機模型、傳動系統模型、制動系統模型、懸架系統模型、車輪動力學模型、輪胎動力學模型和路面模型，每一項都對應著相應的圖
3.根據權利要求1所述的一種智能汽車人機并行在環測試方法，其特征在于：所述的路感模擬系統的機械結構采用實車的助力轉向系統進行改裝，主要包括：方向盤、轉向管柱、路感模擬電機、轉矩傳感器、轉角傳感器、轉角限位機構、路感控制器；油門系統采用實車的電子油門和變速機構；制動系統采用主缸系統進行改裝，模擬真實的制動踏板力；油門、制動和駐車信息分別通過油門踏板位移傳感器、制動踏板位移/力傳感器和位移傳感器獲得；組合儀表、組合開關和車座等部件通過實車提供，后續進行數據采集和集成。
...【技術特征摘要】
1.一種智能汽車人機并行在環測試方法，其特征在于：采用汽車駕駛模擬器進行測試，汽車駕駛模擬器包括駕駛艙和人機共駕模擬系統，人機共駕模擬系統主要由仿真控制系統、實時仿真系統、人機交互系統三部分組成，其中，仿真控制系統由主控計算機、伺服控制系統組成，主要實現方向盤力感反饋控制；實時仿真系統主要包括車輛動力學模型升級、運動姿態計算、視景、聲響集成算法；人機交互系統主要包括駕駛員操作采集與感覺模擬、儀表交互與顯示；仿真控制系統為實時仿真系統和人機交互系統提供虛擬仿真環境，將駕駛人視角的圖像投放到顯示器上；實時仿真系統實時計算車輛動力學模型、估算運動姿態；人機交互系統建立虛擬仿真環境和駕駛人之間的聯系，利用儀表顯示車輛的當前狀態，通過數據采集設備收集駕駛員行為數據；
2.根據權利要求1所述的一種智能汽車人機并行在環測試方法，其特征在于：實時仿真系統采用自主研發的三維非線性實時車輛動力學模型，該車輛動力學模型主要包括：空氣動力學模型、車身動力學模型、轉向系統模型、發動機模型、傳動系統模型、制動系統模型、懸架系統模型、車輪動力學模型、輪胎動力學模型和路面模型，每一項都對應著相應的圖形化操作界面；駕駛員輸出轉向命令給轉向系統模型，轉向系統模型將轉向角傳輸給車輪動力學模型，車輪動力學模型將其輸出的力學信號分別傳輸給轉向系統模型和懸架系統模型，轉向系統模型將回正力矩反饋給駕駛員；懸架系統模型將其輸出的力學信號傳...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱冰，黃殷梓，郭運嬌，趙男男，歐陽博文，
申請(專利權)人：長沙汽車創新研究院，
類型：發明
國別省市：
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