1、背景

ADAS（Advanced Driber Assistant System），高級駕駛輔助系統，先進駕駛輔 助系統，作用于輔助汽車駕駛，通過感知、決策和執行，幫助駕駛員察覺可能發生的危險，是提高安全性的主動安全技術，保障行駛安全，已成當前汽車裝載必備系統；并普遍認為是實現自動駕駛AD的過程性技術。技術先進、成熟穩定的ADAS HiL測試系統，可以在實驗室階段實現ADAS的各種控制功能和故障診斷功能驗證，從而縮短路試時間、減少路試成本，降低路試風險。

目前，美國、歐盟、中國等相繼出臺嚴格的主動安全測試法規（Euro-NCAP、C-NCAP、ISO、NHTSA、SAE、ECE、ADSC....)，對市場上各種ADAS控制器ACC、AEB、LKA、BSD、LDW、FCW等進行嚴格要求。

市場上ADAS傳感器型號、參數、性能多種多樣，不同傳感器協同工作有效性難以保證；路測成本大、周期長、測試覆蓋度不全面、測試危險程度高；而ADAS HiL測試系統能夠實現在實驗室環境下完成對ADAS控制器法規要求下的功能測試，且測試成本低，可復用性好，使用ADAS HiL測試可以有效提高研發進度，縮短上市時間，降低路試風險。

專用術語

2、方案介紹

ADAS HiL測試系統方案主要由兩部分組成：硬件平臺和軟件平臺。

硬件平臺主要用于搭建完整可靠的電氣系統架構，主要包括機柜、攝像頭測試暗箱、高性能工作站、實時系統、通訊板卡、駕駛模擬器、路由器、顯示器等。

軟件平臺主要用于搭建ADAS測試場景以及實時監測輸入輸出狀態的HMI界面，包含場景軟件、試驗管理軟件、車輛動力學模型、傳感器模型，試驗管理軟件負責測試實驗管理，場景模型與車輛動力學模型集成，實現對ADAS控制器的仿真測試。

2.1系統方案——測試對象

ADAS控制器，包括ACC、AEB、FCW、BSD、LKA、LDW、TSR、PA等

ADAS控制器測試對象?

2.2系統方案——測試功能

提供虛擬測試環境，實現不同工況下ADAS控制器的功能驗證；?

多種物理傳感器模型精準識別場景中目標形狀、距離、相對速度及方 位角等參數；?

高精度地圖數據導入，模擬真實路況測試；?

標準測試工況快速建立，復雜交通流可自定義；?

其他測試：

? ? - MIL——擴展用于ADAS控制算法MIL測試；

? ? - DIL——集成駕駛模擬器或駕駛座艙用于駕駛員在環測試；

? ? - 系統級測試——聯合真實雷達和激光雷達用于傳感器融合測試；

? ? ?- V2X測試——具有V2X傳感器用于自動駕駛前瞻性研究測試；

2.3 系統方案——系統架構

ADAS系統架構?

2.4系統組成

測試系統包含兩個方面：硬件系統和軟件系統

硬件系統主要包括以下幾個方面：

1）實時系統：運行車輛動力學模型，接收上位機發送方向盤轉角信號、踏板信號數據，與被測對象實時進行通訊交互；

2）上位機：連接實時系統和駕駛模擬器，運行場景模型和HMI界面；

3）攝像頭光學暗箱：提供攝像頭采集視頻流信息數據環境，防止外界干擾；

4）毫米波仿真暗箱：提供毫米波雷達接收和發射毫米波環境，防止外界干擾；

5）VRTS系統：模擬毫米波雷達目標；

6）駕駛模擬器：與虛擬駕駛環境實時交互方向盤轉角及踏板信號數據。

軟件系統包括 ：

1）三維虛擬場景模型軟件：用于模擬虛擬駕駛環境，包含環境模型、傳感器模型和執行器模型。其中包括道路模型（支持Open Street Map、openDRIVE、underlay、GPS跟蹤倒入）、設施模型（車道線、斑馬線、道路標志等）、移動物件、氣象條件模型（光線強弱、雨雪霧天等）等；傳感器模型包含攝像頭（魚眼、單目及雙目）、毫米波雷達、超聲波雷達、激光雷達、理想傳感器、真值傳感器等；執行器模型包含轎車、摩托車、商用車、行人、自行車等。

2）HMI軟件：人機交互界面軟件，通過該界面發送接收指令信號，實時監測上下位機所有輸入、輸出狀態并進行數據記錄與分析；

3）動力學模型：基于Matlab/Simulink進行搭建或使用商業化模型，提供完整的車輛動力學模型，提高仿真精度。?

2.5 測試方法

該測試系統以ADAS控制器為待測對象，將真實攝像頭、真實毫米波雷達和真實超聲波雷達分別放在攝像頭光學暗箱、毫米波雷達仿真暗箱和超聲波雷達仿真暗箱中，使用場景軟件模擬真實道路場景，駕駛模擬器與虛擬駕駛環境實時交互方向盤轉角及踏板信號數據，實時系統承載仿真動力學模型，通過試驗管理軟件把ADAS控制器、傳感器數據以及仿真動力學模型進行交互，實時監測上下位機的輸入輸出狀態，檢測ADAS控制器的功能。

攝像頭光學暗箱測試：ADAS攝像頭HiL測試系統以基于攝像頭的ADAS控制器為待測對象，將真實攝像頭放在攝像頭光學暗箱中，正對著光學暗箱中的顯示器，其中攝像頭固定在三自由度十字滑臺上方便調節攝像頭上下、左右、前后位置，使攝像頭與顯示器中心在一條直線上。根據待測攝像頭焦距，可選擇透鏡方案。顯示器上顯示的是測試用的測試場景，測試場景有兩種獲得方式：一種是使用場景軟件模擬真實道路場景，還有一種是播放道路測試時真實攝像頭采集的場景視頻。測試場景運行在攝像頭光學暗箱的顯示屏，真實攝像頭捕捉顯示屏中場景的變化，攝像頭將視頻信息直接傳遞ADAS控制器，ADAS控制器根據視頻信息作出相應判斷，通過CAN、以太網或其他信息輸出這些判斷。基于上述測試方法，可實現以下兩種測試功能：1）開環測試，通過已有的標準過的測試集來進行識別算法的開環檢驗；2）閉環測試，通過加入實時系統，配合場景和車輛模型，根據搭建的不同的測試場景，進行基于攝像頭的ADAS控制器HiL硬件在環仿真測試。

毫米波雷達回波模擬測試：場景軟件模擬雷達模型并輸出模擬目標信號（距離、速度、方位角等），雷達目標模擬器接收雷達模型的目標信號，通過模擬射頻延遲信號的方式模擬雷達模型的目標信號，并將該信號以毫米波雷達的形式發射出去，真實雷達通過OTA形式接收延遲的毫米波信號，實現回波模擬。使用雷達回波模擬測試，可實現基于真實雷達在環的開環測試和閉環測試。

激光雷達點云模擬測試：場景軟件模擬激光點云傳感器，能夠輸出高精度的激光雷達點云數據。可以通過激光雷達傳輸協議，提取仿真輸出的激光雷達點云數據進行打包，然后通過以太網傳給ADAS控制器。本方法可實現基于激光雷達的開環目標感知能力檢驗和閉環的硬件在環系統功能測試。

2.5測試功能

1）集成道路仿真環境，實現不同工況下的ADAS的功能驗證；

2）集成多種和多個傳感器模型，支持多種復雜智能駕駛汽車功能測試；

3）集成雷達目標模擬器，實現真實雷達在環功能測試；

4）集成攝像頭暗箱，實現車載攝像頭在環功能測試；

5）集成高精度地圖數據導入，模擬真實路況測試；

6）集成多種測試場景，構建測試評價體系；

7）支持毫米波雷達參數測試；

8）支持V2X集成測試；

9）支持定制化測試場景快速開發；

3、硬件平臺

本文章方案硬件平臺基于NI系統平臺進行搭建。系統硬件包含用于部署動力學模型/控制器模型的PXI實時控制器、實現CAN通訊的PXI通訊板卡，及系統機箱。

高性能工作站，主要用于運行場景軟件及人機交互界面監控軟件。

攝像頭光學暗箱：主要提供攝像頭采集場景信息的密閉空間。

毫米波仿真暗箱：提供毫米波雷達接收和發送毫米波環境，防止外界干擾；

超聲波仿真暗箱：提供超聲波雷達接收和發射超聲波環境，防止外界干擾；

VRTS系統：模擬毫米波雷達目標；

駕駛模擬器：用于駕駛員在環測試，向PC上位機提供踏板和方向盤轉角信號；

4、軟件平臺

4.1、場景軟件

場景軟件目前行業內多使用PreScan及VTD進行場景仿真模擬，本文以PreScan進行介紹。PreScan是一個專業的ADAS場景搭建軟件，它由多個模塊組成，這些模塊可以滿足ADAS系統的開發和測試需求。直觀的圖形用戶界面（GUI）用于創建場景和傳感器建模，工程師無需軟件工程經驗，可快速搭建測試場景。

場景軟件模型

環境模型：

路面及路邊設施數據庫、交通標志數據庫、建筑物、綠化帶數據庫、用戶自定義3D模型導入、天氣光照、車燈路燈。

天氣模型

?道路模型

傳感器模型：

攝像頭、雷達、車道線、目標傳感器等；

?目標傳感器

?毫米波激光雷達

攝像頭模型

執行器模型：

行人、自行車、商用車、摩托車；

測試場景

標準測試場景：

?LDW （ISO、NHTSA）

ACC （ISO）

測試場景

復雜測試場景：?

?場景模型

定制測試場景：

?公交/限速路口

高架/十字路口

太陽光/路燈

4.2、實驗管理軟件

實驗管理軟件基于VeriStand軟件 平臺進行開發，主要用于監控運行在實時機中車輛模型的輸入輸出接口以及總線的CAN報文輸出。VeriStand用于更有效地創建測試應用（如硬件在環仿真）。它以簡單易用的形式提供用于實時測試應用的常用功能，用戶無需編程，從而降低了開發成本和風險。使用上位機軟件無需具備編程知識，但是用戶可以使用各種軟件環境，如LabBIEW、MathWorks公司的Simulink軟件、ANSI C/C++等建模和編程，實現頂制和擴展。

4.3動力學模型軟件

整車實時仿真模型為HiL系統提供完整的虛擬車輛環境。

?動力學模型軟件

5、測試場景庫

5.1、ACC試驗工況示例

ACC（Adaptive Cruise Control），自適應巡航控制系統是一種智能化的自動控制系統，他是在早已存在的巡航控制技術的基礎上發展而來的。在車輛城市過程中，安裝在車輛前部的車距傳感器（雷達）持續掃描車輛前方道路，輪速傳感器采集車速信號。當與前車之間的距離過小時，ACC控制單元 可以通過與制動防抱死系統、發動機控制系統協調動作，使車輪適當制動，并使發動機的輸出功率下降，以使車輛與前方車輛始終保持安全距離。自適應巡航控制系統在控制車輛制動時，通常會將制動減速度限制在不影響舒適度的程度，當需要更大減速度時，ACC控制單元會發出聲光信號通知駕駛者主動采取制動操作。當與前車之間的距離增加到安全距離時，ACC控制單元控制車輛按照設定的車速行駛。

ACC試驗場景包擴目標車靜止、目標車低速、目標車減速、橫向重疊共4個場景，針對每個試驗場景，包括體驗和安全兩個維度。目標車靜止場景主車車速分別為30Km/h、40Km/h、50Km/h和60Km/h、目標車速低速場景主車車速分別為90Km/h、100Km/h、110Km/h和120Km/h、目標車速減速場景目標車車速為70Km/h，分別以-3m/s和-4m/s2的減速度制動到停止，這三個工況主要考察ACC的減速能力。橫向重疊場景的重疊率分別為正負50%，考察ACC的目標識別能力。

以主車1的車寬為基準，目標車2與主車1橫向重疊的部分除以主車1寬度得到橫向重疊率（不計算外后視鏡的寬度）。以主車1的中心線為參考線，當目標車2的中心線位于主車1的中心線右側時，橫向重疊率為負值；當目標車2的中心線位于主車1的中心線左側時，橫向重疊率為正值。

6、總結

技術先進、成熟穩定的ADAS HiL測試系統，可以在實驗室階段實現ADAS的各種控制功能和故障診斷功能驗證，從而縮短路試時間、減少路試成本，降低路試風險，是ADAS測試的重要一環，也是整車企業核心崗位之一。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的一篇文章让你了解ADAS-HIL测试方案的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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