开发一个自动交通仿真功能安全测试的框架

虽然是一个日益增长的需要的功能安全评估高级驾驶员辅助系统(ADAS)和自主车辆控制系统,测试决定和控制算法有许多配置参数大范围的驾驶环境是一项艰巨的任务。车载测试可以带来成千上万小时的开车,即使如此,繁殖的挑战,诊断,重新测试仍然有问题的场景。

我与同事在德累斯顿技术大学自动化研究所MOBATSim,模拟框架,使工程师能够评估自主车辆的决定和控制算法,想象他们的表现,并分析其对城市交通环境的影响(图1)。

与MATLAB建立完全^®和仿真软万博1manbetx件^®,MOBATSim使测试工程师评估的功能安全算法不仅在简单的模拟,说,领先汽车和落后的汽车,但在复杂的环境中与多个车辆行驶速度不同和潜在错误的传感器和通信系统。在早期设计阶段,工程师可以使用MOBATSim作为一个虚拟的环境,以减少测试的时间和成本,作为一个框架,采用ISO 26262公路车辆功能安全标准。

发展MOBATSim

我们开始通过开发MATLAB算法计算简单的纵向(加速和减速)和纬向(左和右)车辆运动。我们把这些算法MATLAB系统块为仿真软件模型。万博1manbetx我们添加了子来实现感知、决策和轨迹规划任务共同自主驾驶系统(图2)。

因为MOBATSim模块化的体系结构,我们可以增加个人的忠诚组件示例中,传感器融合,车辆动力学和跨车辆交流项目的发展。MOBATSim初始版本的速度发展,我们建立了这些组件的简单模型;例如,原始的纵向控制模型使用一个简单的传递函数与加速度,车辆速度;它不占轮胎滑移或空气阻力等因素。

注入故障

ISO 26262标准建议的使用故障注入的影响研究有缺陷的组件和系统中的误差传播。MOBATSim支万博1manbetx持各种故障注入的选项,包括传感器噪声,停留在故障和网络延迟vehicle-to-vehicle (V2V)或vehicle-to-infrastructure (V2I)通信。

建立一个性能基线,算法首先模拟在MOBATSim理想(无疵点)操作条件。仿真参数,如汽车的数量,以及车辆的起点、终点,大小,和最大速度,可以通过MATLAB文件或指定MOBATSim界面(图3)。

在真实的场景中,车辆可能会经历多个同时故障的不同程度。MOBATSim,我们可以运行许多模拟评估自主驾驶系统操作的安全性越来越困难的条件下,确定系统开始失败。例如,我们可以不断提高我们不同的噪音在前面距离传感器的时间停留在错。在仿真软件模拟运行后,我们在MATLAB可视化结果确定的条万博1manbetx件后车辆无法保持安全距离(图4)。

MOBATSim学生项目:交叉管理

我MOBATSim的主要开发人员,但其他涂德累斯顿学生也在这个项目工作。一些学生提高单个组件的仿真框架,而其他人使用框架进行自己的研究。

最近的一个学生项目专注于自主交叉管理。与MOBATSim合作,学生开发和模拟管理系统,减少旅行时间和能源消耗车辆穿过繁忙的十字路口。车辆使用V2I通信信号的交叉管理算法方法交叉和接收信号的算法,确保安全、优化交通穿过十字路口。

对于大多数MOBATSim模拟,包括那些在十字路口管理项目进行的,它是足以想象的运动车辆使用2 d动画。然而,对于最后的演讲,我们创建三维可视化仿真软件3 d动画™,因为这些提供一种更吸引人的方式展示动态系统行为(图5)。万博1manbetx

识别和改进计划

MOBATSim去年的仿真软件的学生挑战中排名第一,全球竞争向所有学生开放万博1manbetx使用MATLAB和Simulink仿真。我们的长期目标是为汽车制造商采取MOBATSim自主驾驶系统的功能安全评估。

MOBATSim仍在积极开发,我继续与你德累斯顿学生增加框架的各个方面的忠诚提高整体仿真精度。计划增强包括自动化的故障注入和并行计算的使用加速模拟。我们的团队也在研究增加新的自动驾驶和车辆动力学功能,包括cosimulation虚幻引擎^®场景,和替换的一些算法,我们有专门为前后编码情况下模型预测控制器。距离我们目前使用外部回路PID控制和内循环速度控制,这是快速和有效的但不准确的模型预测控制器。

我们最近的MOBATSim创建一个开源版本可供下载的文件交换。