[發(fā)明專利]一種無(wú)人集卡自主駕駛技術(shù)測(cè)試仿真平臺(tái)及工作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811521829.0
• 申請(qǐng)日: 2018-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN109507911B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜佳璐;付磊;樊毅;謝云堯;孫玉清
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B17/02
• 分類號(hào): G05B17/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 李洪福

1.一種無(wú)人集卡自主駕駛系統(tǒng)測(cè)試仿真平臺(tái)的工作方法，所述的無(wú)人集卡自主駕駛系統(tǒng)測(cè)試仿真平臺(tái)包括PC機(jī)(5)和實(shí)時(shí)仿真機(jī)(3)，PC機(jī)(5)通過(guò)基于TCP/IP的以太網(wǎng)(4)與實(shí)時(shí)仿真機(jī)(3)雙向連接；所述的實(shí)時(shí)仿真機(jī)(3)通過(guò)I/O接口(2)與擬測(cè)試無(wú)人集卡自主駕駛系統(tǒng)(1)雙向連接；

所述的PC機(jī)(5)運(yùn)行人機(jī)界面(10)和碼頭水平運(yùn)輸區(qū)域虛擬場(chǎng)景模塊(9)；所述的實(shí)時(shí)仿真機(jī)(3)運(yùn)行無(wú)人集卡運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)；

所述的人機(jī)界面(10)是測(cè)試無(wú)人集卡自主駕駛系統(tǒng)的監(jiān)控界面，通過(guò)RT-LAB的仿真管理軟件TestDRIVE設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)；所述的碼頭水平運(yùn)輸區(qū)域虛擬場(chǎng)景模塊(9)用來(lái)模擬集裝箱碼頭水平運(yùn)輸區(qū)域環(huán)境，通過(guò)OpenStreetMap和Sketchup軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，其中OpenStreetMap軟件模擬特定的碼頭環(huán)境，Sketchup軟件設(shè)計(jì)虛擬對(duì)象；所述的無(wú)人集卡運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)由MATLAB/Simulink在PC機(jī)(5)上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，包括無(wú)人集卡運(yùn)動(dòng)模塊(6)、環(huán)境感知模塊(7)和GPS定位模塊(8)；所述的無(wú)人集卡運(yùn)動(dòng)模塊(6)包括無(wú)人集卡運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型；所述的環(huán)境感知模塊(7)包括攝相機(jī)、激光雷達(dá)、毫米級(jí)雷達(dá)和陀螺儀的數(shù)學(xué)模型；所述的GPS定位模塊(8)包括衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；

所述的人機(jī)界面(10)包含無(wú)人集卡自主駕駛系統(tǒng)測(cè)試仿真平臺(tái)的啟動(dòng)、暫停、結(jié)束、參數(shù)設(shè)置、測(cè)試曲線的顯示所需的功能模塊；所述的碼頭水平運(yùn)輸區(qū)域虛擬場(chǎng)景模塊(9)實(shí)現(xiàn)碼頭水平運(yùn)輸區(qū)域虛擬環(huán)境、障礙物對(duì)象、無(wú)人集卡實(shí)時(shí)位置的顯示；所述的PC機(jī)(5)通過(guò)基于TCP/IP的以太網(wǎng)(4)與實(shí)時(shí)仿真機(jī)(3)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通訊，使得無(wú)人集卡運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)在實(shí)時(shí)仿真機(jī)(3)上運(yùn)行；所述的實(shí)時(shí)仿真機(jī)(3)通過(guò)I/O接口(2)對(duì)擬測(cè)試無(wú)人集卡自主駕駛系統(tǒng)(1)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)試；

在擬測(cè)試無(wú)人集卡自主駕駛系統(tǒng)(1)實(shí)時(shí)測(cè)試的信號(hào)交換過(guò)程中，人機(jī)界面(10)實(shí)現(xiàn)以下功能：各種控制指令的設(shè)定；無(wú)人集卡起始位置和目的地信息的設(shè)置和顯示；無(wú)人集卡參數(shù)的設(shè)置和顯示；碼頭水平運(yùn)輸區(qū)域內(nèi)障礙物的設(shè)置和顯示；期望路徑、實(shí)際行駛路徑顯示和測(cè)試結(jié)果的顯示及存檔；碼頭水平運(yùn)輸區(qū)域虛擬場(chǎng)景模塊(9)實(shí)現(xiàn)以下功能：碼頭水平運(yùn)輸區(qū)域虛擬環(huán)境的顯示；障礙物對(duì)象的顯示；無(wú)人集卡實(shí)時(shí)位置的顯示；所述的控制指令包括實(shí)驗(yàn)開始指令、實(shí)驗(yàn)暫停指令和實(shí)驗(yàn)結(jié)束指令；所述的無(wú)人集卡參數(shù)包括無(wú)人集卡的質(zhì)量、無(wú)人集卡的質(zhì)心分別到前輪和后輪的距離、無(wú)人集卡繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及行駛速度；所述的障礙物信息包括動(dòng)靜態(tài)障礙物的位置和數(shù)量；PC機(jī)(5)通過(guò)以太網(wǎng)(4)與實(shí)時(shí)仿真機(jī)(3)實(shí)時(shí)通訊，RT-LAB實(shí)時(shí)仿真軟件在實(shí)時(shí)仿真機(jī)(3)平臺(tái)上將所建立的無(wú)人集卡運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)的Simulink模型轉(zhuǎn)化成為.c文件，并進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真運(yùn)行；無(wú)人集卡運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)的無(wú)人集卡運(yùn)動(dòng)模塊(6)實(shí)時(shí)模擬無(wú)人集卡運(yùn)動(dòng)；無(wú)人集卡運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)的環(huán)境感知模塊(7)實(shí)時(shí)模擬攝像機(jī)、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)和陀螺儀所采集的碼頭水平運(yùn)輸區(qū)域內(nèi)的環(huán)境信息和障礙物信息；無(wú)人集卡運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)的GPS定位模塊(8)實(shí)時(shí)模擬衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)測(cè)量的無(wú)人集卡實(shí)時(shí)位置信息；碼頭水平運(yùn)輸區(qū)域虛擬場(chǎng)景模塊(9)實(shí)時(shí)模擬碼頭水平運(yùn)輸區(qū)域內(nèi)的環(huán)境信息；實(shí)時(shí)仿真機(jī)(3)將實(shí)時(shí)仿真結(jié)果即模擬的攝像機(jī)、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、陀螺儀、GPS定位模塊(8)的實(shí)時(shí)信號(hào)通過(guò)I/O接口(2)發(fā)送給擬測(cè)試無(wú)人集卡自主駕駛系統(tǒng)(1)，并將GPS定位模塊(8)實(shí)時(shí)信號(hào)通過(guò)以太網(wǎng)(4)送回PC機(jī)(5)；PC機(jī)(5)再將其發(fā)送給人機(jī)界面(10)，并將無(wú)人集卡實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地顯示在碼頭水平運(yùn)輸區(qū)域的虛擬場(chǎng)景中；

其特征在于：所述的工作方法包括以下步驟：

A、開啟測(cè)試仿真平臺(tái)；

B、通過(guò)人機(jī)界面(10)設(shè)置無(wú)人集卡參數(shù)、起始位置和目的地；

C、通過(guò)人機(jī)界面(10)在碼頭水平運(yùn)輸區(qū)域虛擬場(chǎng)景模塊(9)設(shè)置障礙物；

D、根據(jù)PC機(jī)(5)上的人機(jī)界面(10)的實(shí)驗(yàn)開始指令信號(hào)判斷是否開始測(cè)試，如實(shí)時(shí)仿真機(jī)(3)沒(méi)有接收到信號(hào)，轉(zhuǎn)步驟D；否則，執(zhí)行步驟E；

E、無(wú)人集卡運(yùn)動(dòng)模塊(6)通過(guò)基于TCP/IP的以太網(wǎng)(4)接收來(lái)自人機(jī)界面(10)設(shè)置的無(wú)人集卡參數(shù)；所述的無(wú)人集卡參數(shù)包括無(wú)人集卡的質(zhì)量、前輪胎和后輪胎的偏激剛度、無(wú)人集卡的質(zhì)心分別到前輪和后輪的距離、車輛繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及前進(jìn)速度；

F、GPS定位模塊(8)通過(guò)以太網(wǎng)(4)接收來(lái)自人機(jī)界面(10)設(shè)置的無(wú)人集卡的起始位置和目的地信息，并通過(guò)I/O接口(2)將其發(fā)送給擬測(cè)試無(wú)人集卡自主駕駛系統(tǒng)(1)；

G、環(huán)境感知模塊(7)接收來(lái)自碼頭水平運(yùn)輸區(qū)域的虛擬場(chǎng)景信息，仿真運(yùn)行，并將運(yùn)行結(jié)果即“碼頭水平運(yùn)輸區(qū)域環(huán)境的完整表示”通過(guò)I/O接口(2)發(fā)送給擬測(cè)試無(wú)人集卡自主駕駛系統(tǒng)(1)；

H、擬測(cè)試無(wú)人集卡自主駕駛系統(tǒng)(1)通過(guò)I/O接口(2)接收來(lái)自GPS定位模塊(8)和環(huán)境感知模塊(7)發(fā)送的信號(hào)，分析、處理、決策，產(chǎn)生控制信號(hào)，并通過(guò)I/O接口(2)將其發(fā)送給無(wú)人集卡運(yùn)動(dòng)模塊(6)，控制無(wú)人集卡運(yùn)動(dòng)；

I、無(wú)人集卡運(yùn)動(dòng)模塊(6)接收來(lái)自擬測(cè)試無(wú)人集卡自主駕駛系統(tǒng)(1)的控制信號(hào)，仿真運(yùn)行，并將運(yùn)行結(jié)果即無(wú)人集卡的實(shí)時(shí)位置信息發(fā)送給GPS定位模塊(8)；

J、GPS定位模塊(8)接收來(lái)自無(wú)人集卡運(yùn)動(dòng)模塊(6)的無(wú)人集卡實(shí)時(shí)位置信息，仿真運(yùn)行，并將運(yùn)行結(jié)果通過(guò)I/O接口(2)發(fā)給擬測(cè)試無(wú)人集卡自主駕駛系統(tǒng)(1)，并通過(guò)以太網(wǎng)(4)發(fā)送給PC機(jī)(5)；

K、碼頭水平運(yùn)輸區(qū)域虛擬場(chǎng)景模塊(9)接收來(lái)自GPS定位模塊(8)的信號(hào)，并將無(wú)人集卡實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地顯示在碼頭水平運(yùn)輸區(qū)域的虛擬場(chǎng)景中；

L、根據(jù)來(lái)自GPS定位模塊(8)的無(wú)人集卡實(shí)時(shí)位置信息判斷無(wú)人集卡是否到達(dá)目的地，若否，轉(zhuǎn)步驟H；若否，轉(zhuǎn)步驟M；

M、人機(jī)界面(10)顯示：無(wú)人集卡參數(shù)、起始位置和目的地、碼頭水平運(yùn)輸區(qū)域障礙物信息、期望路徑曲線和實(shí)際行駛路徑曲線，并將測(cè)試結(jié)果存檔；

N、是否繼續(xù)進(jìn)行測(cè)試，若是，轉(zhuǎn)步驟0；若否，結(jié)束實(shí)驗(yàn)，關(guān)閉無(wú)人集卡自主駕駛系統(tǒng)測(cè)試仿真平臺(tái)；

O、判斷是否改變測(cè)試條件，若是，轉(zhuǎn)步驟B；若否，轉(zhuǎn)步驟D。