[發明專利]一種無人集卡自主駕駛技術測試仿真平臺及工作方法

有效

• 申請號: 201811521829.0
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109507911B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 杜佳璐;付磊;樊毅;謝云堯;孫玉清
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

本發明公開了一種無人集卡自主駕駛系統測試仿真平臺及其工作方法，所述平臺包括PC機和實時仿真機，PC機通過基于TCP/IP的以太網與實時仿真機雙向連接；所述實時仿真機通過I/O接口與擬測試無人集卡自主駕駛系統雙向連接；所述PC機運行人機界面和碼頭水平運輸區域虛擬場景模塊；所述實時仿真機運行無人集卡運動仿真系統。本發明不僅能高效地測試其在復雜的碼頭水平運輸環境下的有效性，避免基于實際車輛的自主駕駛系統測試帶來的潛在危險，且可節省無人集卡的測試成本，縮短無人集卡的研發周期。本發明通過基于TCP/IP的以太網實現實時仿真機和PC機的雙向實時通訊，可改善測試仿真平臺的實時性，提高測試仿真平臺的可靠性。

技術領域

本發明涉及自動化測試技術，特別是一種無人集卡自主駕駛系統測試仿真平臺及其工作方法。

背景技術

傳統的集裝箱碼頭一般24小時運營，集裝箱卡車司機多班倒，常伴有疲勞駕駛現象；集裝箱裝卸環節存在操作風險，工作環境艱苦，崗位吸引力差；同時集卡的駕駛對司機的駕駛技術和駕駛經驗要求高，造成碼頭集卡司機短缺問題嚴重。自動導引車(AGV)雖然可以解決上述問題，但因造價高、靈活性差且舊碼頭改造難度大等缺點，其應用受到嚴重制約；而無人集卡不僅能解決司機短缺、疲勞駕駛問題，同時可降低碼頭運營成本，提升運營效率，降低安全風險，實現碼頭由勞動密集型產業向自動化、智能化、無人化的升級轉型。

無人集卡的自主駕駛技術，包括環境感知技術、定位和導航技術、自主決策與自主運動控制技術，可使無人集卡按照自主決策的最優期望路徑自主行駛。建立無人集卡自主駕駛系統測試仿真平臺模擬無人集卡運動狀態和碼頭水平運輸區域(特指集裝箱碼頭岸橋到堆場之間的區域)環境，不僅可以隨時隨地進行無人集卡的自主駕駛系統測試，不受實際場地的限制，避免實際現場測試的風險，節省大量的人力物力，縮短無人集卡的研發周期。因此，建立無人集卡自主駕駛技術測試仿真平臺，實現無人集卡自主駕駛技術的仿真測試具有重要的經濟價值和現實意義。

目前，有關無人集卡仿真測試的文獻和專利尚未見報道。其它設備的傳統測試仿真平臺通常采用將PC機作為目標機的“宿主機-目標機”雙機互聯模式，其測試過程存在著實時性差和可靠性低的問題，而且大多采用Labview軟件設計人機界面，需要大量復雜的編程，費時費力，且不能直觀的顯示仿真平臺的整個測試過程。

發明內容

為解決現有仿真測試技術存在的上述問題，本發明要設計一種基于RT-LAB軟件的無人集卡自主駕駛系統測試仿真平臺及工作方法，能夠簡化人機界面的編程過程，直觀顯示無人自主駕駛系統整個測試過程，提高測試仿真平臺的實時性和可靠性。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：一種無人集卡自主駕駛系統測試仿真平臺，包括PC機和實時仿真機，PC機通過基于TCP/IP的以太網與實時仿真機雙向連接；所述的實時仿真機通過I/O接口與擬測試無人集卡自主駕駛系統雙向連接；

所述的PC機運行人機界面和碼頭水平運輸區域虛擬場景模塊；所述的實時仿真機運行無人集卡運動仿真系統；

所述的人機界面是測試無人集卡自主駕駛系統的監控界面，通過RT-LAB的仿真管理軟件TestDRIVE設計實現；所述的碼頭水平運輸區域虛擬場景模塊用來模擬集裝箱碼頭水平運輸區域環境，通過OpenStreetMap和Sketchup軟件設計實現，其中OpenStreetMap軟件模擬特定的碼頭環境，Sketchup軟件設計虛擬對象；所述的無人集卡運動仿真系統由MATLAB/Simulink在PC機上設計實現，包括無人集卡運動模塊、環境感知模塊和GPS定位模塊；所述的無人集卡運動模塊包括無人集卡運動的數學模型；所述的環境感知模塊包括攝相機、激光雷達、毫米級雷達和陀螺儀的數學模型；所述的GPS定位模塊包括衛星定位導航系統的數學模型。