在自驾驶汽车测试台上进行GNSS

将 R&S®SMBV100B GNSS 模拟器与 AVL DRIVINGCUBE™ 工具相集成,为整车级高级辅助驾驶系 统和自动驾驶功能的验证提供了新的可能性。在测试台架上将整车与物理传感器模拟相结 合,可快速、重复且经济高效地进行测试。所有可能的驾驶场景都可以在真实且安全的条 件下进行测试。

面临的任务 无人驾驶汽车在汽车行业中变得越来越重要。从目前的 L2 等级的高级驾驶辅助系统 (ADAS) 到半自动驾驶再到未来的 完全自动驾驶 (AD),无人驾驶系统功能的复杂性正在急剧增 加。
在各种可能的条件和变化下验证这些功能对汽车开发领域提 出了重大挑战。

例如,自动紧急制动 (AEB) 和自适应巡航控制 (ACC) 之类的 功能,甚至是在高速公路自动驾驶条件下的全自动功能,都 需要在多种场景和车辆配置下,对车辆进行大量的功能性和 非功能性的验证和优化。 测试场景的复杂性以及为确保这些功能安全性条件下进行大 量的测试里程,都对先进的验证方法提出了挑战。
 

ADAS 和 AD 验证方法



每种方法的缺点大多可以通过 “ 整车在环 ”(ViL) 方法来克服, 以下段落对该方法进行了详细介绍。
目前,ADAS 和 AD 验证主要采用三种方法:在公共道路或 试验场上进行驾驶测试;基于硬件在环 (HiL) 的测试;基于 纯软件(即没有任何硬件组件)的虚拟仿真测试。

在试验场或公共道路上进行测试虽然切实可行,但并非完全 可重复,并且可能会对测试驾驶员和其他测试参与者带来危 险。而且,在试验场上重新布置测试场景也需要花费大量时 间。基于 HiL 的测试虽然使用的是真正的电子控制单元 (ECU) 和功能模块,但由于需要进行复杂的总线模拟,也很难实现。 进行纯模拟测试不仅测试效果好,而且高效灵活。但虚拟测 试未使用任何物理组件,因此缺少车辆系统之间的真实交互, 而这是重要的验证内容。
 

Rohde&Schwarz 和 AVL 解决方案


AVL DRIVINGCUBE™ 提供了一种不同的验证方法,弥合了 实际道路测试和模拟测试之间的差距。与基于单个组件的纯 HiL 方法不同,该方法在测试台上对在虚拟环境中行驶的整 车进行测试。无论是物理传感器模型或执行传感器模型(即 将软件仿真的传感器输出馈入 ECU)还是连接到控制单元的 物理传感器,都将在仿真环境中进行测试。该测试环境专门 用于评估各种 ADAS 和 AD 功能,例如对预测式 ACC 模式 下运行的车辆进行自动加速或减速。

由于测试台上的场景比真实道路上的场景更具可重复性,因 此 AVL DRIVINGCUBE™ 在验证和优化 ADAS 和 AD 功能方 面更高效。此外,在测试过程中也能更方便地靠近车辆。一 些重要场景也能安全地得以验证,而这在实际道路上是不可 能的。特别是对复杂场景驾驶的车辆进行测试时,传感器模 拟和仿真对于得到可靠的验证结果起着重要作用。

使用 R&S®SMBV100B 模拟 GNSS 接收器

使用灵活的 R&S®SMBV100B GNSS 模拟器,可以使用真实 的 GNSS 射频信号模拟车辆内置的 GNSS 系统来来扩展验证 环境。这样便可以测试基于导航和地图的 ADAS 和 AD 功能, 例如预测式自适应巡航控制(ACC)或轮毂到轮毂间 (hubto-hub) 的操作。

R&S®SMBV100B 可 以 为 所 有 全 球 导 航 卫 星 系 统( 例 如 GPS、Galileo、GLONASS 和北斗)以及许多星基增强导航 系统 (SBAS) 生成信号。该设备内置多达 60 个可用信道,因 此可以非常简单地模拟真实的卫星星座,可同时模拟多个不 同星座的 GNSS 卫星。

此外,该设备还可以同时在所有频段(例如 L1、L2 和 L5) 上生成信号,从而集成和验证现代多频 GNSS 接收机。

卫星可视化和功率电平可以随时调整,在构建 GNSS 信号的 遮挡和阻塞模型方面带来了更多的可能性。



R&S®SMBV100B GNSS 模拟器可通过测试台架上的 LAN、 USB 或 GPIB 接口进行远程命令控制。可以使用 SCPI 或 UDP 命令将 GNSS 模拟的位置和姿态数据流传输到模拟器, 从而简化了与 AVL DRIVINGCUBE™ 的集成。

高达 100 Hz 的数据更新率以及低至 20 ms 的处理延迟共同 保障了高处理效率和信号精度。
 

在 ViL 环境中测试卡车的预测式 ACC 功能

AVL DRIVINGCUBE™ 可以简化 ADAS 系统的开发,例如验 证节油、预测式 ACC 功能。
预测式 ACC 功能根据地理高度图和 GNSS 接收机计算出的 卡车实际位置来考量前方的道路拓扑空间。然后,调整车速 和发动机运行策略,以在整个路线的行驶过程中优化能耗。
为了测试预测式 ACC 的功能,罗德与施瓦茨公司和 AVL 在 斯德哥尔摩的卡车底盘测功机上建立了上述工具链。
AVL DRIVINGCUBE™ 虚拟环境中使用地理地图来生成虚拟 卡车的行驶路线。底盘测功机 (5) 记录受 ACC 功能 (4) 控制 的卡车的运动情况,并将其传输给系统控制器 (1)。
系统控制器基于在虚拟路线上行驶的卡车模型来计算预期的 行驶阻力。然后相应地设置测功机确定的阻力,将行驶阻力 投射到实体卡车上。
虚拟卡车在路线上的位置会根据实体卡车的运动轨迹进行更 新。然后此位置数据会被发送给 R&S®SMBV100B(2),后 者会生成相应的 GNSS 信号。GNSS 信号再被发送给实体卡 车的 GNSS 接收机 (3),该接收器计算定位,并指示 ACC 功 能适当调整其操作策略。
在瑞典使用该工具链在测试台上驾驶实体卡车的同时,也可 以在德国道路上驾驶虚拟卡车。这里使用 R&S®SMBV100B GNSS 来生成 GPS 射频信号。
 

主要优势

所有驾驶测试都可以在实验室环境中高度可重复的条件下 在整车层级进行 运行条件(特别是对于关键操作)可保障 100% 安全 GNSS 模拟具有高更新速率、低延迟以及出色的信号质量 和处理精度 使用不同的卫星星座模拟地球上的任何位置 在所有 GNSS 频段上支持 GPS、Galileo、GLONASS 和北 斗系统 模拟障碍物遮挡和多径信号 与传统的 ADAS/AD 验证和测试方法相比,此测试方案具有 多项优点。所有组件都可以像在试验场中一样在整车层级得 到测试。该方法还保留了硬件在环测试的灵活性和可重复性, 且在实验室环境下进行测试也具有成本效益。
 

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