智能网联汽车概论课件：智能网联汽车其他关键技术

智能网联汽车概论智能网联汽车其他关键技术认识智能座舱系统路径规划与决策控制认识操作系统与开发平台认识智能网联汽车仿真与测试情境故事技能实训思考与练习

智能网联汽车其他关键技术建议课时12课时知识目标了解智能座舱的发展，掌握智能座舱搭载的现有技术应用情况；熟悉智能网联汽车路径规划与决策控制的方法；了解智能网联汽车仿真、测试的意义；掌握智能网联汽车操作系统与开发平台的架构与特点。能描述智能网联汽车其他关键技术的应用情况；能进行智能网联汽车路径规划与轨迹跟踪。技能目标通过整理智能网联汽车其他关键技术的资料，培养学生的归纳总结能力；通过对智能网联汽车的路径采集，培养学生在路径采集过程中的安全驾驶意识。素养目标学习目标认识智能座舱系统智能座舱的定义及组成智能座舱的定义智能座舱是指配备了智能化和网联化的车载产品，从而可以与人、路、车本身进行智能交互的座舱，是人车关系从工具向伙伴演进的重要纽带和关键节点。智能座舱为用户提供驾乘或其他功能的全流程体验的车内空间以及基于网络互联体验的车内空间外延。认识智能座舱系统智能座舱的定义及组成智能座舱的组成人机交互系统：包括物理按键、触控、语音识别、图像识别、手势识别、图像显示、抬头显示（Heads-upDisplay，HUD）和语音提示等功能部分。信息娱乐系统：包括视频播放、音频播放、网络通信和游戏等功能部分。环境控制系统：包括空调、光线控制、声音控制、座椅控制和门窗控制等功能部分，以及外部灯光、雨刷和玻璃加热等功能部分。认识智能座舱系统智能座舱的定义及组成开门：通过语音、手机网络或蓝牙、NFC、智能手环或手势等方式解锁车门。进入：车舱内有迎宾踏板和迎宾座椅等智能响应。坐下：记忆座椅响应，迎宾关怀问候。启动：人脸识别或语音识别等方式启动。开车：自适应巡航、车道保持、自动变道、自动紧急制动、自动大灯和自动雨刮等辅助驾驶。停车：自动寻找车位，自动泊车。下车：离座监测，下车提示，自动下电。锁车：无钥匙离开后，车辆自动落锁并进入防盗监测模式。认识智能座舱系统智能座舱的发展历程认识智能座舱系统智能座舱的发展历程机械时代早期的汽车座舱非常简陋，采用单一的机械仪表，只有简单的甚至没有音频播放设备，纯物理按键，没有中控显示系统，整个系统集成度低。认识智能座舱系统智能座舱的发展历程电子化时代随着汽车电子技术的发展，座舱产品进入电子时代，装置仍以机械仪表为主，但少数小尺寸中控液晶显示开始使用，此外也增加了导航系统、影音等功能，为驾驶人提供较多信息。认识智能座舱系统智能座舱的发展历程数字化时代数字化时代的座舱产品多采用全液晶仪表，中控显示系统、抬头显示系统出现。其影音娱乐系统更加完善，增加了联网功能，采用物理按键和触摸屏，语音控制等多种方式。整个系统复杂度、集成很高，开始出现数字化功能。认识智能座舱系统智能座舱的发展历程人机互动智能时代个性化和人性化的设计在智能座舱的主动交互设计中体现在很多方面。比如，具有智能学习的能力，系统可以适应客户的需求，根据用户习惯来预测下一个任务。而汽车则会通过不断优化，综合处理复杂的信息，为用户提供最精准的解决方案，成为用户越来越走心的朋友。而针对驾驶人和其他乘客提供个性化服务，具有更多的应用价值和更广的前景。认识智能座舱系统智能座舱搭载的现有应用技术1.天气预报汽车仪表或者大屏可以显示实时和未来几天的环境气温参数状况。认识智能座舱系统智能座舱搭载的现有应用技术2.实时路况实时路况能实时反映区域内交通文字路况，指引最佳、最快捷的行驶路线，提高道路和车辆的使用效率。认识智能座舱系统智能座舱搭载的现有应用技术3.触控屏触控屏是用手指或者其它物体对安装在液晶显示屏上面的触摸屏进行触摸，所触摸的范围会以坐标的形式通过触摸屏的检测器检测，通过接口（如RS232串行）转换传达指令给CPU，从而可以确定输入信息。触摸屏上面会有各类设备的控制按键，还有语音识别以及手势识别的按键，可以说做到了一屏多功能，甚至一个屏就可以解决所有的需求。认识智能座舱系统智能座舱搭载的现有应用技术4.语音识别由于在汽车的行驶过程中，驾驶人的手必须放在方向盘上，因此在汽车上拨打电话，需要使用具有语音拨号功能的免提电话通信方式。此外，对汽车的卫星导航定位系统（GPS）的操作，汽车空调、车窗、照明以及音响等设备的操作，同样也可以由语音来方便控制，并且智能座舱还提供了语音助手唤醒，语音助手接收到唤醒语音之后会给出一个语音反馈，接下来就可以通过一系列的语音来控制汽车内的一切可以控制的设备。认识智能座舱系统智能座舱搭载的现有应用技术5.智能香氛汽车香氛系统就是车载香氛机加汽车香氛精油的组合体。香氛和香水类似，但又不是一个东西，香氛一般用于商务场合，香水用于个人，但现香氛业用于家居生活中，走入日常生活，而打开智能香氛和关闭智能香氛则不需要去手动打开或者关闭，可以通过语音识别或者手势识别来打开或者关闭智能香氛，并且在香氛打开之后车会自动检测香氛的浓度，达到一定浓度后会提醒车主关闭智能香氛。认识智能座舱系统智能座舱搭载的现有应用技术6.智能座椅智能座椅除了传统的通风加热、迎宾、记忆等功能外，需要更懂得用户，实时监测司乘者的生理指标，包括人体温度、心率及呼吸频率，并分析司乘者的健康状态。当识别到生理指标异常时，智能座椅可以主动提供按摩、降温或加热等服务来帮助司乘者恢复到健康舒适的状态。采集到的生理特征数据也可以传送到云端对司乘者进行健康管理，让司乘者实时了解身体状况。认识智能座舱系统智能座舱搭载的现有应用技术7.身份识别与驾驶人监控系统人脸识别是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。它是用摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流，并自动在图像中检测和跟踪人脸，进而对检测到的人脸进行脸部识别的一系列相关技术，通常也叫做人像识别、面部识别，其中对人进行人脸识别时会对人脸进行一个图像储存，接下来就可以进行图像对比来判别是否为车主。认识智能座舱系统智能座舱搭载的现有应用技术7.身份识别与驾驶人监控系统驾驶人监控系统（DMS）是基于驾驶人生理反应特征，对驾驶人进行疲劳监测预警及危险驾驶预警，摄像头会对驾驶人的头部，嘴部及其他地方进行检测。如果判定出来疲劳驾驶会发出警报以及语音提示，语音会播报给驾驶人“您已经疲劳驾驶，请注意安全”。认识智能座舱系统智能座舱搭载的现有应用技术8.抬头显示抬头显示系统（HUD）的作用就是把时速、导航等重要的行车信息，投影到驾驶人前面的风窗玻璃上，让驾驶人尽量做到不低头、不转头就能看到时速、导航等重要的驾驶信息。认识智能座舱系统智能座舱搭载的现有应用技术9.手势识别汽车手势识别技术是通过车载摄像头识别特定手势，以此来替代汽车仪表盘上的各种旋钮和按钮，而特定的手势就意味着一个手势对应智能汽车的一个动作（比如打开车门，打开雨刮，这些都可以成为一个动作）。在智能汽车动作完成后，会给你一个语音播报，例如完成了一个打开车门这个动作，完成后会语音播报“主人，车门已经打开了”。路径规划与决策控制路径规划路径规划（PathPlanning）是指在具有障碍物的环境中，按照一定的评价标准，比如路径长度最短或能量消耗最少原则等，寻找一条从起始状态到目标状态的无碰撞路径。路径规划是解决智能网联汽车如何达到行使目标问题的上层模块，它依赖于为智能联网汽车驾驶定制的高精度地图，与普通导航单纯提供指引的性质不同，智能网联汽车的路径规划模块需要提供能够引导车辆正确驶向目的地的轨迹。这些轨迹至少要达到车道级导航的水平，而且轨迹上影响车辆行驶的周边的环境也需要被准确描述和考虑。路径规划与决策控制路径规划路径规划的流程如图所示。环境建模是建立一个便于计算机进行路径规划所使用的环境模型，即将实际的物理空间抽象成算法能够处理的抽象空间，实现相互间的映射。路径搜索阶段是在环境模型的基础上应用相应算法寻找一条行走路径，使预定的性能函数获得最优值。路径规划与决策控制路径规划路径规划模块需要根据局部环境感知、可用的全局车道级路径、相关交通规则，提供能够将车辆引导向目的地（或目的点）的路径。路径规划可分为基于环境先验信息的全局路径规划方法、基于传感器信息的局部路径规划方法和混合路径规划方法三种。全局路径规划路径规划与决策控制路径规划混合路径规划局部路径规划路径规划与决策控制路径规划路径规划技术是汽车自动控制技术的重要组成部分，根据环境信息的己知程度，全局路径规划是对全局环境已知，并根据算法搜索出最优或接近最优的路径。而局部路径规划则对环境局部未知或完全未知，通过传感器为自动驾驶提供有用的信息确定障碍物和目标点的位置，并规划起始点到目标点的最优化路径。路径规划与决策控制路径规划智能网联汽车全局路径规划主要方法有Dijkstra算法、A*、蚁群算法、遗传算法等；局部路径规划的主要方法有人工势场法、模糊逻辑法、动态窗口法等。人工势场法原理简单、计算量小、控制明确，但是这种方法在应用中容易陷入局部最优解；模糊逻辑法依靠模糊判断在环境中具有良好的鲁棒性，但是由于判断的规则难以得到合理的规划，使得模糊逻辑法灵活性不强；动态窗口法考虑了机器人的动力学特性根据速度空间模拟路径轨迹，规划的路径在实际运用中相对的合理，同时算法的计算量小。路径规划与决策控制路径规划在很多实际环境下，因为单一算法存在一定的局限性，导致规划的结果并不是那么合理，科研人员们提出将多种算法进行混合路径规划，智能网联汽车在了解环境信息的条件下，先运用全局路径规划算法，得到从初始位置到目标位置的无碰撞的路径，再利用局部路径规划算法在全局规划的指引下运行，同时，使用自身携带的传感器实时感知地图环境，可以让其更加合理的避开环境中的障碍物。路径规划与决策控制决策控制智能网联汽车的自动驾驶分为感知定位、规划决策、执行控制三个部分。决策是指决策控制电脑在整个无人驾驶系统中的作用，并根据位置、感知和路径规划等信息确定无人驾驶车辆的策略。路径规划与决策控制决策控制智能网联汽车的行为决策是基于环境感知和导航子系统的信息输出，这包括选择哪条车道，是否换车道，是否跟车，是否绕道，是否停车。行为决策层汇集了所有重要的车辆周围信息，不仅包括汽车本身的当前位置、速度、方向和所在车道，还包括汽车一定距离内与感知相关的所有重要障碍物体信息和预测轨迹，在所获得信息的基础上来确定汽车的驾驶策略。认识操作系统与开发平台智能网联汽车的操作系统——Linux1.Linux简介Linux内核最初只是由芬兰人林纳斯·托瓦兹（LinusTorvalds）在赫尔辛基大学上学时出于个人爱好而编写的。Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统，是一个基于POSIX和UNIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。Linux能运行主要的UNIX工具软件、应用程序和网络协议。它支持32位和64位硬件。Linux继承了Unix以网络为核心的设计思想，是一个性能稳定的多用户网络操作系统。简单来说，Linux的发行版就是将Linux内核与应用软件做一个打包。目前市面上较知名的发行版有：Ubuntu、RedHat、CentOS、Debian、Fedora、SuSE、OpenSUSE、ArchLinux、SolusOS等。认识操作系统与开发平台智能网联汽车的操作系统——Linux认识操作系统与开发平台智能网联汽车的操作系统——Linux2.Linux系统的组成Linux操作系统的结构一般由Linux内核、命令解释器（Shell）、文件系统以及应用程序四大部分构成。（1）Linux内核：运行程序和管理镜像磁盘及打印机等硬件设备的核心。（2）Linuxshell：系统的用户界面，实际上是一个命令解释器，提供了用户与内核进行交互操作的一种接口，接手用户输入的命令并送入内核中执行。（3）Linux文件系统：文件存放在磁盘等存储设备上的组织方法。（4）Linux应用程序：标准的Linux系统都有一套称为应用程序的程序集，包括文本编辑器、编程语言、XWindow、办公软件、Internet工具、数据库等。认识操作系统与开发平台智能网联汽车的操作系统——Linux3.Linux系统的特点（1）开放性：是指系统遵循世界标准规范，特别是遵循开放系统互连（OSI）国际标准。凡遵循国际标准所开发的软件和硬件，都能兼容彼此，可方便的实现连接。（2）多用户性：是指系统资源可以被不同的用户各自拥有使用，即每个用户对自己的资源（如文件、设备）有特定的权限，互不影响。linux和Unix具有多用户特性。（3）多任务：多任务是现代计算机最主要的一个特点，是指计算机同时执行多个程序，而且各个程序的运行互不独立。Linux系统调度每一个进程平等的访问微处理器。（4）出色的速度性能：Linux不太在意CPU的速度，它可以把处理器的性能发挥达到极限，用户会发现，影响系统性能提高的限制因素主要是其总线和磁盘I/O的性能。认识操作系统与开发平台智能网联汽车的操作系统——Linux3.Linux系统的特点（5）良好的用户界面：Linux向用户提供3种界面，即用户命令界面、系统调用界面和图形用户界面。（6）丰富的网络功能：Linux是在Internet基础上产生并发展起来的，因此，完善的内置网络是Linux的一大特点。Linux在通信和网络功能方面优于其他操作系统。（7）可靠的系统安全：Linux采取了许多安全技术措施，包括对读/写进行权限控制、带保护的子系统、审计跟踪，核心授权等，这些网络多用户环境中的用户提供了必要的安全保障。（8）良好的可移植性：可移植性是指操作系统从一个平台转移到另一个平台后仍然能按其自身方式运行的能力。（9）具有标准兼容性：Linux是一个可以移植操作系统接口相兼容的操作系统，它所构成的子系统支持所有相关的ANSI、ISO、IETF和W3C业界标准。认识操作系统与开发平台智能网联汽车的开发平台1.ROSROS（RobotOperatingSystem，机器人操作系统）是用于编写机器人软件程序的一种具有高度灵活性的软件架构。它提供了操作系统应有的服务，包括硬件抽象，底层设备控制，常用函数的实现，进程间消息传递，以及包管理。它也提供用于获取、编译、编写、和跨计算机运行代码所需的工具和库函数。ROS的主要目标是为机器人研究和开发提供代码复用的支持。ROS是一个分布式的进程（也就是“节点”）框架，这些进程被封装在易于被分享和发布的程序包和功能包中。ROS也支持一种类似于代码储存库的联合系统，这个系统也可以实现工程的协作及发布。这个设计可以使一个工程的开发和实现从文件系统到用户接口完全独立决策（不受ROS限制）。同时，所有的工程都可以被ROS的基础工具整合在一起。认识操作系统与开发平台智能网联汽车的开发平台1.ROS（1）点对点设计一个使用ROS的系统包括一系列进程，这些进程存在于多个不同的主机并且在运行过程中通过端对端的拓扑结构进行联系。虽然基于中心服务器的那些软件框架也可以实现多进程和多主机的优势，但是在这些框架中，当各电脑通过不同的网络进行连接时，中心数据服务器就会发生问题。ROS的点对点设计以及服务和节点管理器等机制可以分散由计算机视觉和语音识别等功能带来的实时计算压力，能够适应多机器人遇到的挑战。认识操作系统与开发平台智能网联汽车的开发平台1.ROS（2）多语言支持ROS为语言中立性的框架结构，开发者可以根据自己的习惯选择不同的编程语言，包括C++、Python、Java、Octave和Lisp，以及其他语言的多种接口实现。认识操作系统与开发平台智能网联汽车的开发平台1.ROS（2）多语言支持ROS的特殊性主要体现在消息通讯层，端对端的连接和配置利用XML-RPC机制进行实现。为了支持交叉语言，ROS利用了简单的、语言无关的接口定义语言去描述模块之间的消息传送。接口定义语言使用了间断的文本取描述每条信息的结构，也允许消息的合成。每种语言的代码产生器会产生本种语言目标文件，在消息传递和接收的过程中通过ROS自动连续并行的实现，这不仅节省了编程时间，也避免了错误，最终实现语言无关的消息处理，使多种语言可以自由的混合和匹配使用。认识操作系统与开发平台智能网联汽车的开发平台1.ROS（3）精简与继承ROS建立的系统具有模块化的特点，各模块中的代码可以单独编译，CMake编译工具使它更加精简。ROS将复杂的代码封装在库里，只是创建一些小的应用程序为ROS显示库的功能，就允许了对简单的代码超越原型进行移植和重新使用。ROS利用了很多现已开源项目的代码，比如说从Player项目中借鉴了驱动、运动控制和仿真方面的代码，从OpenCV中借鉴了视觉算法方面的代码，从OpenRAVE借鉴了规划算法的内容等。在每一个实例中，ROS都用来显示多种多样的配置选项以及和各软件之间进行数据通信，也同时对它们进行微小的包装和改动。ROS可以不断的从社区维护中进行升级，包括从其他的软件库、应用补丁中升级ROS的源代码。认识操作系统与开发平台智能网联汽车的开发平台1.ROS（4）工具包丰富ROS内核的设计用来管理复杂的ROS软件框架，利用大量的小工具去编译和运行多种多样的ROS组件。（5）免费并且开源ROS以分布式的关系遵循着BSD许可，也就是允许各种商业和非商业的工程进行开发，因此无论在高校或企业都可以看到ROS的身影。认识操作系统与开发平台智能网联汽车的开发平台2.GazeboGazebo是一款3D动态模拟器，能够准确有效地模拟室内和室外环境中的机器人种群。Gazebo可以提供高保真度的物理模拟、一套传感器以及用于用户和程序的接口。Gazebo的典型用途包括：测试机器人算法，设计机器人，使用真实场景执行回归测试。Gazebo的一些主要功能包括：多个物理引擎，丰富的机器人模型和环境库，各种各样的传感器，方便的程序和图形界面。认识操作系统与开发平台智能网联汽车的开发平台2.GazeboGazebo的常用功能主要为两大部分。第一部分为GUI显示，在Gazebo中实现模型编辑（创建机器人）、建筑编辑（创建仿真环境）和传感器数据模拟功能，并发布相应的话题；第二部分为Gazebo-ROS插件，Gazebo中ModelPlugins、SensorPlugins、VisualPlugins三个接口插件可以实现在保证URDF渲染模型可用的情况下与ROS进行接口通信。该些插件可以仿真摄像机、多相机、深度相机、激光扫描仪、IMU惯性元件、Joint关节姿态轨迹、底盘差速器驱动模型、底盘滑移转向驱动模型、底盘平面移动模型等。当Gazebo与ROS进行连接后，可以在Rviz中实现同步定位、建图和导航功能。认识智能网联汽车仿真与测试仿真、测试的意义智能网联汽车搭载了众多先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合了现代通信与网络技术的新一代汽车，它涉及了更加复杂的功能和应用，需要投入大量的人力、物力及各类资源，成本不菲。因此，开发一个新的汽车平台或对汽车平台进行主要升级，需要更长时间的开发方案。在这样的开发方案中，除了循环测试之外，还广泛使用了模拟仿真和硬件在环测试，以减少开发时间和成本。认识智能网联汽车仿真与测试仿真、测试的意义1.仿真测试的优势（1）在开发过程中使用这种方法能显著减少所需原型的数量、开发成本和时间。（2）从概念调查阶段到现场试验和生产一致性评估，都可以有效使用模拟和基于模拟的测试。（3）通过测试，仿真模拟的有效利用可以大大减少性能优化和耐久性评估的迭代。（4）仿真测试可以在短时间内实现在现实中难以达到的测试里程。（5）仿真测试还有一个真实路测所不具备的优势，那就是可以快速模拟任何场景。（6）受限于政策与法规，目前可供自动驾驶路测的城市可谓是少之又少，针对于大部分地区无法进行自动驾驶路测的问题，依然可以通过仿真测试来得到解决。认识智能网联汽车仿真与测试仿真、测试的意义2.仿真测试的实际运用随着深度学习技术在自动驾驶领域的深入运用，密歇根大学的研发人员发现了仿真测试在自动驾驶领域更进一步应用的可能性。此前，为了训练机器的学习算法，必须由人工对自动驾驶测试车捕捉到的图像进行标识，如图所示。这样的结果就是深度学习技术在某一段时间内的进展相当缓慢。不过当借助仿真测试来对机器的学习算法进行训练时，这种情况就会得到根本地改变。认识智能网联汽车仿真与测试仿真、测试的意义3.仿真测试将推动自动驾驶早日实现商业化目前仿真测试已经成为了真实路测的一个有益补充，而未来随着深度学习技术地进一步深入运用，仿真测试将来自动驾驶研发方面发挥越来越重要的作用，并将推动自动驾驶技术早日实现商业化。认识智能网联汽车仿真与测试仿真测试系统架构智能网联汽车仿真测试框图如图所示。认识智能网联汽车仿真与测试仿真测试系统架构1.车辆模拟系统车辆动力学模型包含车体动力学模型、发动机悬置模型、转向系统模型、悬架系统模型、制动系统模型轮胎模型、动力传动系统模型和空气动力学模型等。车辆模型在实时处理器中计算的速率延退可控制在毫秒级，数据采集板卡包含车载CAN总线和车载Ethemet通信板卡。车辆模型的计算数据通过通信板卡和其他设备进行通信，一方面车辆模型算数据传递给环境模系统，使其中的环境随着车辆模型的运动而变化，另一方面车辆模型计算数据传递给驾驶模拟系统，使其按照车辆模型的计算情况进行相应的运动。认识智能网联汽车仿真与测试仿真测试系统架构2.环境模拟系统由于车辆模型软件的功能局限，其不具备较好的环境建模能力，因此，为了给车辆模型创造较为逼真的外界环境，需要额外的软件进行环境系统的建模。认识智能网联汽车仿真与测试仿真测试系统架构2.环境模拟系统主车为车辆建模软件中的车辆模型，其与环境建模软件之间通过特定的接口进行连接，车辆模型的动力学计算部分在车辆建模软件中完成，计算后的车辆运动学姿态则通过接口传递到环境建模软件中进行显示。主车上安装有不同的传感器，包括摄像头、毫米波雷达、超声波雷达、激光雷达等，传感器的安装位置和性能参数需要与实车相匹配，以保证传感器模型识别到的目标信息可以传递到控制器中进行正确的计算环境模型需要稳定高效地运算各个模块，因此需要性能较高的工业电脑支持。工业电脑包含高性能图形处理显卡和高清画面显示器，高性能图形处理显卡保证了整个仿真环境的图形处理能力，高清画面显示器则为驾驶人模拟系统提供了驾驶人视角的显示画面，也为摄像头在环测试提供了仿真画面输出。认识智能网联汽车仿真与测试仿真测试系统架构3.传感器模拟系统对于环境建模软件中无法模拟的传感器模型或是为了进行传感器在环测试，需要利用传感器模拟系统进看真实传感器的测试传感器模拟系统由不同直实传感器和对应的目标模拟设备组成不同的传感器有不同的目标模拟方式。认识智能网联汽车仿真与测试仿真测试系统架构3.传感器模拟系统对于毫米波雷达的目标模拟是利用毫米波雷达模拟设备接收真实雷达的发射信号，并通过一定的时延和多普勒频移处理，模拟出目标的反射回波，真实雷达接收反射回波后便可得到模拟目标的相关信息；超声波雷达激光雷达、V2X射频设备的目标模拟与毫米波雷达目标模拟方法类似。对于真实摄像头而言，目标模拟有2种方式：一种是将真实摄像头和显示器共同放在暗箱内，摄像头拍摄显示器，并识别显示器中的模拟目标；另一种是将环境模拟系统中的仿真视频以视频流的方式，通过视频注入板卡直接注人摄像头图像处理芯片内。认识智能网联汽车仿真与测试仿真测试系统架构4.驾驶模拟系统为究驾驶人对智能网联汽车系统力能的主评价，必须给驾驶人创造逼真的驾驶环境，因此驾驶模拟系统是必不可少的。认识智能网联汽车仿真与测试仿真测试系统架构4.驾驶模拟系统模拟运动机构用以模拟车辆6个方向的运动情况，包括横向运动纵向运动、垂向运动、侧倾运动、俯仰运动、横摆运动；模拟驾驶舱由转向盘、制动踏板、油门踏板、仪表盘等组成，真实驾驶人可以在模拟驾驶舱内进行驾驶；模拟视景由180°或360°环幕组成，实时显示驾驶人周围的环境变化情况；模拟音效系统模拟车辆行驶过程中的各类声音，包括发动机噪声、风噪、轮胎噪声等。驾驶模拟系统中的运动机构由车辆模拟系统中的车辆运动状态决定，车辆模拟系统中的视景及音效系统由环境模拟系统提供支持。通过驾驶模拟系统，可以将驾驶人的主观评价提前到自动驾驶系统开发阶段，而不必等到自动驾驶汽车生产出来，大大缩短了自动驾驶系统的开发和测试周期，降低了开发成本。认识智能网联汽车仿真与测试仿真测试系统架构5.控制器系统控制器系统是智能汽车的控制中心，其可以是快速原型控制器，也可以是车载真实控制器。控制器通过AN或Ethernet连接各个真实传感器，并接收来自传感器的目标距离、目标速度、目标加速度等信息，经过计算后将车辆控制信号发送到车辆模拟系统中，控制信号包括加速信号、减速信号、制动信号转向信号等。认识智能网联汽车仿真与测试仿真测试系统应用1.软件在环（SIL）在智能网联汽车研发阶段，智能网联汽车的系统算法设计需要不断地进行仿真测试和优化迭代，因此可利用车辆模拟系统和环境模拟系统两部分，进行算法仿真所需的车辆模型搭建和环境模型搭建，测试智能网联汽车系统算法在纯软件仿真环境下的表现情况，特别是可以通过搭建大量的仿真测试场景，去发掘算法中的缺陷。由于是在纯仿真环境下进行测试，因此可以将测试的计算速度加快，提升效率，缩短测试周期。认识智能网联汽车仿真与测试仿真测试系统应用2.硬件在环（HIL）硬件在环测试可将智能网联汽车的一部分或几部分硬件置于仿真测试的环境中，对于只针对实车控制器的测试而言，可利用车辆模拟系统、环境模拟系统和控制器系统进行仿真环境的搭建，该测试方案中只有控制器是真实的，车辆模型和传感器模型都是虚拟的。对于针对雷达、摄像头或V2X设备的测试，则可利用车辆模拟系统、环境模拟系统、传感器模拟系统进行真实传感器的在环测试。该方案可对雷达、摄像头等传感器的物理性能进行测试和分析，还可以通过仿真环境激活真实传感器内部的功能进行功能的测试分析。对于针对智能网联汽车执行器部件的在环测试，则可将汽车上的执行器（汽车制动系统、转向系统等）加入到仿真环境，进行功能激活和测试验证。当然，理论上汽车上的任何部件都可以加入到仿真测试环境中，甚至可以将整个车辆放入仿真环境内。认识智能网联汽车仿真与测试仿真测试系统应用3.驾驶人在环（DIL）（1）人机切换策略测试，即在人机共驾过程中，通过对切换时间、舒适性、安全性等的评价，评估人机共驾策略的合理性；（2）HMI系统设计，即配合驾驶模拟器中可配置的人机交互界面，可以在概念设计初期从声音、图像等方面对人机交互界面进行主观评价，尽早发现设计中的缺陷并完善，从而提高设计质