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最新觀點:自動駕駛和電動出行的高級解決方案

2019-12-11 14:12 來源:電源網編譯 編輯:咩咩


汽車行業的市場增長正在朝著兩個主要應用領域匯聚:電動和混合動力推進車輛(EV和HEV)的普及和自動駕駛。根據節省燃料和減少污染排放標準的同時,電動和混合動力汽車可以被視為綠色新技術,同時可以提高完整的電動變速器和充電解決方案的效率。

特別是,電子系統中發生的技術進步對這些新興技術的到來起到了推動作用,不可避免地涉及電子系統供應商并擴大了組件和設備的應用領域。考慮涉及動力管理、動力電子、動力控制、功率半導體的所有應用,用于發動機控制單元開發和驗證的創新解決方案,涉及硬件和軟件方面的各種解決方案以及諸如ADAS的駕駛安全解決方案(高級駕駛員輔助系統)電子系統,用于管理車輛的感知,運動計劃和控制。

最新觀點:自動駕駛和電動出行的高級解決方案

介紹

創新型車輛必須滿足市場要求和電動汽車的基本標準,同時兼顧安全性和舒適性以及節能方面的性能。在這方面,有必要進行仿真以優化車輛開發的設計階段、測試感知、計劃和控制算法以進行快速原型設計,以驗證系統要求,然后分析獲得的數據。

自治指南

ADAS(高級駕駛員輔助系統)是高級電子主動安全系統,除被動安全系統(例如安全帶和安全氣囊)外,其主要目的是防止道路事故和危險情況。因此,ADAS電子駕駛員輔助系統可為駕駛提供支持,其主要目的是確保安全并最好地應對緊急情況。

這些都是集成的智能安全系統,例如雨水感應器可自動激活擋風玻璃刮水器,暮光感應器可自動打開車燈,智能控制大燈,行人檢測,自適應巡航控制系統以根據交通量調節速度,稱為自適應巡航控制系統,速度適應,避免前撞,自動緊急制動,行進方向監控,輔助停車傳感器,通過攝像機檢測保持車道,更改車道警告和自動道路標志識別。

MATLAB和Simulink用于自動駕駛車輛的設計和開發

MathWorks是一家全球領先的美國公司,致力于工業領域技術計算軟件的開發,它通過MATLAB和Simulink軟件提供設計和測試感知的解決方案,以設計、模擬和分配未來的移動性。 Simulink是用于動態系統建模、仿真和分析的軟件,嚴格與MATLAB集成在一起。 MATLAB和Simulink允許從事汽車設計的公司加速開發流程,以創建符合AUTOSAR和ISO 26262標準的安全性,舒適性,燃料節省和性能方面的市場要求的車輛。

在汽車領域,MATLAB和Simulink軟件用于設計自動駕駛系統的功能,包括檢測、路線規劃、控制以及傳感器融合和控制系統設計,在3D環境中對車輛動力學建模,然后測試和驗證系統通過創建駕駛場景。因此,借助MATLAB和Simulink,可以使用代碼生成產品自動生成C代碼以進行快速原型設計和HIL(循環中的硬件)測試。

特別是,MATLAB軟件為人工視覺,激光雷達和雷達處理以及傳感器融合提供了預定義的算法和傳感器模型。可以模擬來自IMU / GPS傳感器的測量結果,并設計定位和融合算法以估計車輛的方向和位置。使用深度學習和機器學習來開發算法,以檢測車輛和行人并估算步行路線。

可以開發用于自動駕駛功能的控件,例如自動緊急制動(AEB),車道保持輔助(LKA),自動巡航控制(ACC)和自動停車輔助。此外,針對自動駕駛應用的特定模型設計預測控制,具有針對ACC,LKA和避障等場景的功能和預定義的塊。使用用戶創建的場景以及雷達和攝像頭傳感器模型的綜合調查來測試自動駕駛算法,并使用Driving Scenario Designer應用程序定義道路網絡,參與者和傳感器。

這些軟件的實現允許使用運動計劃算法對駕駛路線進行定位和計劃,并使用IMU和GPS傳感器數據估算車輛的位置和方向。基于仿真的測試使您可以使用Driving Scenario Designer應用程序檢查自動駕駛算法,該應用程序允許您加載預定義的方案(包括EuroNCAP)或構建新方案,從統計攝像機和雷達模型生成檢測結果,并在MATLAB或Simulink。可以使用參考應用程序和3D環境為自動駕駛和ADAS功能開發虛擬測試場。車輛模型配備了虛擬攝像頭,可在仿真階段將圖像發送到Simulink。

您可以在Simulink中分析信號以測試車道檢測算法,并且由于在虛幻引擎編輯器中對場景進行了自定義,因此可以創建和模擬具有更大靈活性的場景,這將使您能夠測試自動駕駛。駕駛和ADAS的全部功能。在設計自動駕駛汽車時,作為自動駕駛汽車縱向控制系統開發的一部分,應盡量減少汽車的復雜性,該汽車采用了各種復雜系統來檢測周圍環境,規劃路線并控制轉向和速度,例如制動和加速控制。縱向控制系統的模型預測控制算法通常是手動編碼的。但是,使用MATLAB和Simulink進行基于模型的設計會更快,更高效。

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圖1:自動駕駛出租車系統概述

從這個意義上說,MATLAB和Simulink用于加速自動駕駛功能的開發,包括感知,計劃和控制功能,在Simulink中執行仿真以測試,集成和優化這些功能,這要歸功于以編程方式生成的場景,并最大程度地覆蓋了在不同的道路,環境和交通條件下進行測試,而無需訴諸昂貴的車輛原型。

此外,由于基于模型的設計,甚至在構建車輛的實際原型之前,也可以使用這些仿真來進行電力傳動系統架構的權衡研究,以確定電池和牽引電機等基本組件的尺寸。用戶可以利用快速控制原型,模型驗證和生產代碼生成的優勢,從概念快速轉換為原型,直至生產用于電動車輛的主控制器,例如車輛控制單元(VCU),電機控制單元( MCU)和電池管理系統(BMS)。

b-plus的BRICK系統

由領先公司開發的具有創新移動性b-plus的ADAS BRICK測量平臺旨在用于高帶寬傳感器和控制單元的數據采集。該平臺的采集速度為8 Gbit/s,與BRICK STORAGE附加組件結合使用時,可提供高達32 TB的記錄存儲空間。借助BRICK MI插件,還可以集成客戶特定的PCI Express卡,從而獲得緊湊的機架配置,并針對車輛中的狹小空間進行了優化。

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圖2:Brick系統

信息的復雜性和密度要求可靠且有效的驗證過程。該解決方案具有高數據處理能力,可擴展的注冊內存和堅固的設計,是集成到測試車輛中以可靠驗證自動駕駛系統的理想選擇。

電動汽車解決方案

由ETAS開發的ES910原型和接口模塊,這是汽車領域創新解決方案和服務的領先公司,用于發動機控制單元的開發和驗證,將高性能處理能力與所有常見的ECU(電子控制單元)接口緊密集成在一起。堅固的外殼。它設計用于開發環境和獨立模式。

CAN和LIN接口確保ES910模塊與車輛總線的連接。兩個CAN接口都支持高速和低速CAN,并且可以單獨配置。該模塊的核心由具有雙精度浮點運算法則的NXP PowerQUICC處理器組成,非常適合快速而緊湊的原型應用。微處理器,RTA-OSEK實時操作系統和集成的非易失性RAM(NVRAM)的功能允許進行具有系統級行為的仿真。

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圖3:原型模塊和ES910界面

結論

電動機動性和自動駕駛正在從根本上改變傳統的機動性和運輸方式概念,在傳感器和電子控制系統(如ADAS,仿真軟件和建模)可獲得的高標準的安全性和可靠性基礎上,帶來了新的挑戰和機遇。電動汽車仍將帶來許多驚喜,挑戰在于降低功率損耗,提高能源效率,提高開關頻率,減小組件體積,提高安全標準,這只有通過測試,驗證和測試才能實現,以實現新一代車輛完全能夠識別其他車輛的三維。

本文編譯自powerelectronicsnews。

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