方案概述
近年來，隨著智能駕駛功能和V2X技術(shù)的不斷發(fā)展，消費者對汽車智能駕駛功能的體驗及安全要求越來越高。由于整車開發(fā)和驗證周期比較長，實驗室環(huán)境的VIL系統(tǒng)變得越來越重要。本系統(tǒng)帶有針對不同測試場景的多個測試模塊，最常見的是道路負荷模擬，用來模擬道路負荷，并探究此時的駕駛員反饋情況。本系統(tǒng)可以提供多種仿真場景、減少了對硬件原型的依賴，通過自動化測試提高效率，縮短了產(chǎn)品開發(fā)流程。
系統(tǒng)構(gòu)成
本測試系統(tǒng)包括道路模擬平臺（主要包含Rototest軸耦合式底盤測功機），實時系統(tǒng)（實時機系統(tǒng)上位機、信號調(diào)理系統(tǒng)、故障注入系統(tǒng)），仿真平臺（場景仿真軟件DYNA4、車輛動力學(xué)軟件傳），傳感器與激勵系統(tǒng)（毫米波雷達回波模擬器、視頻注入系統(tǒng)、視頻暗箱、激光雷達注入、超聲波雷達注入、GNSS模擬器和V2X總線仿真開發(fā)），視景硬件系統(tǒng)（圖像渲染工作站、圖像融合、視圖處理模塊、激光投影系統(tǒng)和投影環(huán)幕系統(tǒng)），試驗室輔助設(shè)備（空調(diào)通風系統(tǒng)、迎面風系統(tǒng)、尾氣抽取系統(tǒng)、點冷系統(tǒng)、冷卻液恒溫系統(tǒng)、聲學(xué)處理系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和可移動舉升機），系統(tǒng)集成開發(fā)服務(wù)。
▲圖1 VIL系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
主要設(shè)備介紹
1.Rototest測功機
本方案配置1套Rototest測功機臺架系統(tǒng)，主要用于智能駕駛和V2X場景下，模擬提供給車輛實際的道路阻力，對被測車輛的智能駕駛控制器的控制策略進行驗證研究。Rototest測功機系統(tǒng)主要包括：測功機單元、主電源柜、控制柜（測功機控制單元）、道路負荷模擬器和連接附件。Rototest測功機系統(tǒng)可以支持兩驅(qū)或者四驅(qū)車輛測試，Rototest測功機和被測車輛的車輪直接轉(zhuǎn)轂耦合連接。
Rototest測功機采用最新的工業(yè)電氣和控制設(shè)備，具有無與倫比的性能價格比。Rototest戰(zhàn)略合作伙伴ABB通過全球網(wǎng)絡(luò)，提供電氣設(shè)備（電動機，驅(qū)動系統(tǒng)等），并支持電氣內(nèi)部安裝。
▲圖2 Rototest四驅(qū)測功機
Rototest測功機主要參數(shù)如下：
1）四驅(qū)系統(tǒng)技術(shù)指標：
﹒功率：持續(xù)920kW，瞬時1220kW；
﹒扭矩：持續(xù)5860Nm，瞬時12800Nm；
﹒支持整車待載狀態(tài)下轉(zhuǎn)向測試，車輪轉(zhuǎn)向達左右45度；
﹒最大軸負載：3500kg；
﹒轉(zhuǎn)速(最大輪轂速度)：最高3500rpm；
﹒車速：最高時速365km/h；
﹒工作溫度范圍：-40℃到+60℃；
﹒NVH模型-噪聲級別：小于45分貝(A)；
﹒轉(zhuǎn)矩精度：<0.1Nm；
﹒轉(zhuǎn)速精度：小于0.025%；
﹒測試重復(fù)性誤差：＜0.05%；
2）系統(tǒng)安裝和電氣要求
﹒系統(tǒng)安裝方式：無需土建，整體安裝便捷，可移動；
﹒測功機單元通過軸耦合方式和車輪內(nèi)輪轂連接，一個人操縱即可完；
﹒前置冷卻風扇用于車輛散熱；
﹒電氣要求
SCU(控制單元)：單相，240VAC（8A）或120VAC（16A）；
交流驅(qū)動器/電動機：四個電動機，三相+N + PE，380-500VAC，50 / 60Hz，2×380A（最大2×490A）和2×200A（最大2×260A）。
2.DYNA4場景仿真軟件
本方案使用DYNA4場景仿真軟件，可提供虛擬仿真場景和車輛動力學(xué)模型。DYNA4仿真軟件通過以太網(wǎng)和主控系統(tǒng)連接；DYNA4提供仿真場景給主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)通過CAN網(wǎng)絡(luò)將仿真場景的信號提供給車輛；DYNA4提供場景里面各種物體的目標位置，通過硬件以太網(wǎng)（UDP協(xié)議）和主控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互。
DYNA4場景軟件支持道路、基礎(chǔ)設(shè)施及交通等環(huán)境的 3D 環(huán)境模擬功能等；支持極限工況下的安全測試，包含如碰撞場景或弱勢道路參與者的環(huán)境仿真等；有效的自動駕駛仿真測試，具有數(shù)千次參數(shù)可變的自動駕駛試驗測試經(jīng)驗；可獨立設(shè)定且可復(fù)用的多環(huán)境因素，雨天、下雪、大霧、風等環(huán)境模擬；支持 環(huán)境，傳感器，3D 可視化;支持駕駛員輔助系統(tǒng)和自動駕駛：環(huán)境感知（車道檢測）、舒適性功能（ACC）、安全系統(tǒng)（AEB、FCW）、聯(lián)網(wǎng)協(xié)同駕駛（Car2x）。
▲圖3 DYNA4 場景仿真軟件
系統(tǒng)優(yōu)勢
本VIL系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計基于東方中科多年的汽車系統(tǒng)集成測試經(jīng)驗，結(jié)合行業(yè)領(lǐng)先的測試設(shè)備和技術(shù)，使該試驗臺架搭建完成后具備技術(shù)上的先進性和很好的擴展性；整車仿真系統(tǒng)作為整個試驗臺架的主控系統(tǒng)，軟硬件均采用模塊化設(shè)計，通訊和I/O接口都有預(yù)留，后續(xù)可以很方便的進行系統(tǒng)擴展及升級，比如控制增加的其他測試設(shè)備等。
本系統(tǒng)的主要特點如下：
﹒先進性：系統(tǒng)要求高起點、高安全性、高可靠性，兼顧國內(nèi)外市場需要，具備升級能力，使該系統(tǒng)在相當長的時間內(nèi)仍能夠保持先進地位；
﹒協(xié)調(diào)性：通過整車仿真系統(tǒng)實現(xiàn)所有測試設(shè)備的統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，便于測試方案實施和數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理；
﹒智能性：可進行智能駕駛和V2X場景下相應(yīng)控制器邏輯功能的驗證；
﹒靈活性：系統(tǒng)具有充分的可靠性、靈活性及擴展性。不僅能滿足后續(xù)功能擴展的需求，同時盡可能考慮到法規(guī)和行業(yè)規(guī)范不斷提高的要求與變化；
﹒平臺化：系統(tǒng)測試設(shè)備和開發(fā)工具充分考慮平臺化的要求，采用模塊化設(shè)計，方便擴展和移植。
﹒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整，為交鑰匙工程，提供相關(guān)工程服務(wù)；
﹒可實現(xiàn)自動化測試、并生成測試報告，重復(fù)性強；
﹒系統(tǒng)中軟硬件設(shè)備采用模塊化設(shè)計，集成度高、擴展性好，便于維修及更換。
