一种汽车底盘控制系统硬件在环仿真测评系统

技术领域

本发明涉及电试验监视系统领域，具体涉及一种汽车底盘控制系统硬件在环仿真测评系统。

背景技术

汽车底盘控制系统是通过接收外围传感器，如摄像头、雷达等识别外界环境目标信息，经电子控制单元(ECU)数据处理、决策、控制，最终使得汽车能够在正常驾驶工况和一些危险工况下进行预警辅助和主动控制。随着科技的发展和汽车智能化的普及，高级驾驶员辅助系统(Advanced Driving Assistance System，ADAS)目前已成为常见的底盘控制系统，其种类也越来越丰富，从预警辅助类，如车道偏离预警系统(Lane Departure Warning，LDW)等，到主动安全辅助类，如自动紧急制动系统(Autonomous Emergency Brake，AEB)、自动巡航控制(Automotive Cruise Control，ACC)、车道保持辅助(lane KeepingAssistance，LKA)等。

如何能够保证ADAS系统在所有正常和存在安全隐患的工况下均能通过决策和控制效果测试，成为每个主机厂商和供应商亟待解决的痛点问题。实车测试存在诸如危险性高、测试效率低、难以复现等缺点，而硬件在环(Hardware-in-loop，HIL)测试利用实时仿真系统通过I/O接口与ECU实现供电与通信，可以弥补实车测试危险性较高的缺点，相对于实车测试有效率高、覆盖率高等优点。基于底盘控制系统硬件在环自动化测试，能够有效识别决策风险和控制效果，指导产品开发和优化。

本发明就是为了解决汽车底盘控制系统在研发和调试方面的缺点和不足，提出一种汽车底盘控制系统硬件在环仿真测评系统，旨在实现转向系统、制动系统等实物载体与车辆模型、控制模型、ECU的实时通讯，实现对底盘控制各ADAS系统的功能评估和参数优化，指导底盘控制产品开发。

发明内容

本发明意在提供一种汽车底盘控制系统硬件在环仿真测评系统，以实现对底盘控制各ADAS系统的功能评估和参数优化，指导底盘控制产品开发。

本方案中的汽车底盘控制系统硬件在环仿真测评系统，包括上位机，所述上位机用于建立车辆的数字化仿真与测试软件模型，所述数字化仿真与测试软件模型包括车辆模型和控制算法模型，所述上位机对控制算法模型进行编译转化形成可执行信息，联合车辆模型进行控制算法验证；

还包括液压台架、电气柜、控制柜和底盘控制器；

所述液压台架上设有多个待试验车辆的试验部件，所述电气柜用于向液压台架上的试验部件供电和提供驱动动力，所述控制柜从上位机获取可执行信息，所述控制柜根据可执行信息模拟开关和传感器信号发送至底盘控制器中，所述底盘控制器根据开关和传感器信号驱动液压台架上的试验部件进行运行，所述底盘控制器采集试验部件运行时的反馈信号发送至数字化仿真与测试软件模型中。

本方案的有益效果是：

将车辆上各个部件分别集成到液压台架上，然后，通过上位机建立车辆的整套模型，然后将车辆算法进行编译转化形成可执行信息，发送至液压台架上进行执行运行，在执行运行过程中，再采集反馈信号发送至数字化仿真与测试软件模型中进行闭环仿真，各试验部件的功能模块能够独立或组合使用，配置灵活；可缩短底盘控制系统研发周期，在研发前期可对危险状况进行识别，对控制参数进行优化，优化参数可指导产品开发；实现了底盘ECU及作动器的硬件在环，测试得到的控制性能与实车试验更接近。

进一步，所述上位机搭载有用于建立数字化仿真与测试软件模型的CarSim软件、Simulink软件、VeriStand软件和TestStand软件，所述数字化仿真与测试软件模型包括：基于CarSim的车辆模型、传感器模型、道路模型和目标模型，基于Simulink的驱动模型、VCU模型和ADAS算法模型，基于VeriStand的车辆模型和ADAS算法模型之间的信号匹配和测试界面，基于TestStand的软件模型执行和自动化测试。

有益效果是：通过多个软件进行相应模型的建立，并将各个模型配合起来进行仿真，能够覆盖车辆的整体结构，仿真结果更准确。

进一步，所述液压台架包括试验台底板，所述试验部件位于试验台底板上，所述试验台底板的底部设有可调减震垫铁，所述可调减震垫铁通过螺纹配合进行高度调节。

有益效果是：根据可调减震垫铁能够少量调节试验台底板的方位，以满足试验需求，同时，对试验台底板上的试验部件的抖动进行缓冲。

进一步，所述控制柜内设有实时系统、实时处理器、I/O板卡、PDU电源管理模块和可编程电源，所述控制柜还包括设置在试验台底板上的故障注入单元，所述实时处理器用于运行从上位机获取的数字化仿真与测试软件模型，并控制I/O板卡向试验台底板上的试验部件发送指令。

有益效果是：通过控制柜的设置，能够准确地将模拟仿真的内容传送至液压台架上进行试验，上位机与下位机的液压台架的衔接更准确。

进一步，所述故障注入单元包括小电流故障注入板卡和大电流故障注入板卡，所述小电流故障注入板卡用于向各个试验部件的控制器引脚注入电气故障，所述大电流故障注入板卡用于对测试部件中电机的电源端进行开路和闭合测试故障。

有益效果是：通过故障注入单元，能够模拟出车辆实际运行过程中的故障情况进行试验，提高试验结果的准确性。

进一步，所述试验台底板上设有相互独立的ESC坡度可调工装、自动制动机构、卡钳工装、轮速传感器工装、齿圈驱动装置、转向负载装置、转向管柱支架和转向驱动装置，所述ESC坡度可调工装用于提供车辆上ESC传感器试验时的坡度变化信息，所述自动制动机构用于模拟踩动制动踏板的动作，所述卡钳工装用于模拟踩动制动踏板和拉电子手刹的情况，所述齿圈驱动装置用于模拟四个车轮的转速，所述轮速传感器工装用于测量齿圈驱动装置中车辆的转速，所述转向负载装置用于模拟实车负载，所述转向管柱支架和转向驱动装置用于模拟方向盘转动。

有益效果是：各个试验部件相互独立，能够让各个试验部件独立进行试验，也能通过同时向试验部件发送信号，组合进行试验。

进一步，所述ESC坡度可调工装包括一块设置ESC传感器的平板，所述平板一端固定连接有销轴，所述平板两端处分别铰接有L形的基座和三角座，所述基座和三角座固定至试验台底板上，所述基座一侧固定有第一伺服电机。

有益效果是：通过ESC坡度可调工装对ESC传感器提供坡度变化信息，结构简单，能够提供的坡度变化信息准确且坡度变化信息的范围大，适应性更强。

进一步，所述自动制动机构包括安装支架、驱动轮、拉线和第二伺服电机，所述安装支架包括机架和U形架，所述机架成T形，机架的水平段固定在试验台底板上，所述第二伺服电机固定在机架上，所述驱动轮键连接在第二伺服电机的输出端上，所述U形架的水平段固定在试验台底板上，所述U形架的竖直段上开设有多个用于安装车辆刹车踏板机构的螺纹孔，多个螺纹孔在竖直方向上均匀分布，所述拉线一端可拆卸连接在驱动轮上，所述拉线另一端穿过U形架后可拆卸连接在车辆刹车踏板机构的踩踏板上。

有益效果是：通过简单的结构安装车辆刹车踏板机构，占用面积小，便于在同一块试验台底板上进行安装。

进一步，所述齿圈驱动装置包括防护罩，所述防护罩中安装有第三伺服电机和齿圈工装，所述第三伺服电机带动齿圈工装进行转动，所述齿圈工装沿着水平方向上依次并排设置；

所述轮速传感器工装包括横向板和L形的竖直板，所述横向板固定在防护罩内的壁板上，所述竖直板的水平段螺纹配合在横向板上，所述竖直板的竖直段上设置轮速传感器。

有益效果是：通过防护罩，能够在齿圈工装转动过程中产生物体飞溅时进行防护，提高试验的安全性，以及通过轮速传感工装，能够准确调节轮速传感器距离齿圈工装的距离。

进一步，所述转向管柱支架上设有扭矩测量机构，所述转向管柱支架的输入端连接转向驱动装置，所述扭矩测量机构用于测量转向管柱支架的转动扭矩。

有益效果是：转向负载装置的设置结构，省去了诸如减速器、齿轮箱、皮带轮等连接机构，提高了整个传动机构的机械效率，减轻了传动机构的重量。

附图说明

图1为本发明汽车底盘控制系统硬件在环仿真测评系统实施例的硬件原理图；

图2为本发明汽车底盘控制系统硬件在环仿真测评系统实施例闭环系统仿真测试框图；

图3为本发明汽车底盘控制系统硬件在环仿真测评系统实施例中试验台底板的俯视图；

图4为本发明汽车底盘控制系统硬件在环仿真测评系统实施例中ESC坡度可调工装的主视图；

图5为本发明汽车底盘控制系统硬件在环仿真测评系统实施例中自动制动机构的主视图；

图6为本发明汽车底盘控制系统硬件在环仿真测评系统实施例中卡钳工装的主视图；

图7为本发明汽车底盘控制系统硬件在环仿真测评系统实施例中齿圈驱动装置的主视图；

图8为本发明汽车底盘控制系统硬件在环仿真测评系统实施例中转向系统部分实物图；

图9为本发明汽车底盘控制系统硬件在环仿真测评系统实施例中机柜及板块布置关系图；

图10为本发明汽车底盘控制系统硬件在环仿真测评系统实施例中实时处理器实物图；

图11为本发明汽车底盘控制系统硬件在环仿真测评系统实施例中小电流故障注入原理图；

图12为本发明汽车底盘控制系统硬件在环仿真测评系统实施例中大电流故障注入原理图；

图13为本发明汽车底盘控制系统硬件在环仿真测评系统实施例中HIL系统测试用例设计原理图

图14为本发明汽车底盘控制系统硬件在环仿真测评系统实施例中转向器夹具的示意图；

图15为本发明汽车底盘控制系统硬件在环仿真测评系统实施例中转向系统部分的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明。

说明书附图中的附图标记包括：上位机1、控制柜2、液压台架3、电气柜4、底盘ECU5、、第一伺服电机21、基座22、平板23、三角座24、ESC传感器25、U形架31、三角板32、机架33、第二伺服电机34、拉线、车辆刹车踏板机构36、防护罩41、第三伺服电机42、横向板43、竖直板44。

实施例

汽车底盘控制系统硬件在环仿真测评系统，如附图1和图2所示：包括上位机、控制柜、液压台架、电气柜和底盘ECU。

上位机用于建立汽车多功能数字化仿真与测试软件模型，数字化仿真与测试软件模型包括车辆模型和控制算法模型，所述上位机对控制算法模型进行编译转化形成可执行信息，联合车辆模型进行控制算法验证，即，汽车多功能数字化仿真与测试软件模型包括：1)基于CarSim的车辆模型、传感器模型、道路模型和目标模型，所述车辆模型用于仿真车辆的动力学系统，所述传感器模型用于仿真车辆的感知系统，所述道路模型用于仿真车辆行驶在不同的道路条件，所述目标模型用于仿真车辆运行过程中本车道及旁车道遇到的其他交通参与车辆，如本车道车辆前方障碍车的速度、加速度、尺寸、颜色等；2)基于Matlab/Simulink的驱动模型、ADAS算法模型和VCU模型，所述驱动模型用于仿真车辆的加速需求和油门踏板之间的关系，所述ADAS算法模型用于仿真车辆的ADAS功能，包括纵向控制(ACC)和横向控制(ALK)算法，所述VCU模型通过调动驱动模型、ADAS算法模型对整车给出油门、制动、转向指令；3)基于VeriStand的车辆模型和ADAS算法模型之间的信号匹配和测试界面，以实现对仿真测试过程的监控；4)基于TestStand的软件模型执行和自动化测试。将ADAS算法模型经编译转化成为可执行的C代码，即可执行信息，编译转化通过Simulink软件中自带的模块进行，即对驱动模型、VCU模型和ADAS算法模型进行编译转化成可执行的C代码，以能够将建立的相应模型转化至下位机中进行执行仿真。

在上位机建立车辆的虚拟仿真模型和测试操作模型，虚拟仿真模型是指基于CarSim和基于Simulink建立的模型，测试操作模型是指基于VeriStand建立的模型，具体仿真时，通过测试操作模型对虚拟仿真模型进行运行操作，并实现对模型运行状况的实时监控。建立的汽车多功能数字化仿真与测试软件模型的具体如下：。

1)基于Carsim软件的车辆模型

CarSim软件模型的参数主要包括：簧上质量参数、空气动力学参数、动力传动系统参数、制动系统参数、转向系统参数、悬架参数、轮胎参数。基于CarSim软件建立模型的技术为现有，在此不再赘述。测试电动汽车功能时，则不需要动力传动系统，而是在下面的Simulink中搭建相应的电机模型。在CarSim软件的道路模块中配置道路参数形成不同的仿真道路，作为道路模型，道路参数通过从人机交互界面进行获取，包括道路的路面类型、附着系数、道路路径、坡度等，可实现对开路面、低附路面、高附路面、坡道、弯道以及其它仿真测试所需的路面模型的配置。对于ADAS的测试，在Carsim模型中加入雷达等传感器模型，建立目标车辆、目标行人等道路交通环境。

2)基于Simulink软件模型

待测试的车辆控制模型在Simulink中进行建立，基于Simulink的模型建立为现有技术，在此不再赘述，联合CarSim软件以及液压台架的转向系统、制动系统硬件进行车辆运动控制，其中Simulink和Carsim是通过VeriStand进行联合的，Simulink、Carsim和液压台架是NI实时系统通过CAN总线进行通信的。

3)VeriStand软件模型

使用VeriStand软件配置底盘HIL(硬件在环)的软件环境，创建实时测试系统，以用于将虚拟仿真模型与后续下位机的液压台架联合起来，下位机就是一个工控机，能够将虚拟仿真信号在下位机上进行仿真运行，实现HIL测试中所需的各种功能。使用VeriStand软件可以方便使用者搭建图形化操作界面和虚拟仪表，方便修改标定参数，方便实时监控模型运行状况。

4)TestStand软件模型

TestStand软件用于完成整个测试环境的配置和自动化测试的执行，包括VeriStand环境的调用以及测试用例的编制和测试报告的生成。

为使所建立的仿真测评系统在动力学仿真兼顾真实性和可实现性，本实施例提出一种Simulink控制算法-Carsim车辆模型-液压台架闭环系统仿真测试框架如图2所示。在Matlab/Simulink中搭建待测试的ADAS控制算法模型，该算法模型通过接收Carsim模型和液压台架传感器的反馈信号，计算出控制量和模拟量发送到Carsim模型和电机驱动器，电机驱动器驱动液压台架运行。VeriStand实时显示Simulink、Carsim和液压台架的运行状况，供用户观察和介入仿真过程。这种方式的优势在于，充分挖掘液压台架的传感器信息，最大限度地再现实物控制器的控制性能；同时采用Carsim模型弥补了液压台架无法产生速度、加速度等运动信息的短板，可在底盘控制系统研发的前期，对危险状况进行识别，对控制参数进行优化，优化参数以指导电控产品开发，缩短开发时间，降低开发成本；同时由于实现了底盘ECU及作动器的硬件在环，测试得到的控制性能与实车试验更为接近。

控制柜内设有实时系统，实时系统是采用现有NI公司的NI实时系统，控制柜用于通过以太网下载C代码到其NI实时系统，通过VeriStand配置参数以，配置控制、采集板卡的数字、模拟IO与底盘ECU、控制模型间的接口，如，让NI实时系统模拟ADAS控制算法模型的输出值、控制开关及发送传感器信号，该传感器信号经由控制柜中的IO板卡以及调理管理单元最终发送到底盘ECU中。

底盘ECU按照指令控制自动制动电机驱动器、坡度模拟电机驱动器(即第一伺服电机的驱动器)、轮速模拟电机驱动器(即第三伺服电机的驱动器)、自动转向电机驱动器，指令来自于IO板卡连接的Can总线，以驱动液压台架上的制动系统、坡度模拟系统、轮速模拟系统、转向系统运行，液压台架运行后将模拟传感信号和控制器传感信号进行回采，经由I/O板卡采集发送到NI实时系统中，通过VeriStand软件的图形化界面实时观测和记录车辆运行状况，实现闭环仿真。该硬件在环仿真测评系统可进行控制器的功能测试及控制算法的开发验证。

如图3所示，液压台架包括试验台底板，试验台底板由铝型材加钢板以螺钉固定搭建，形成方形的框架结构。试验台底板的支撑底座为可调减振垫铁，可调减振垫铁采用现有产品，用于试验台底板的调平和隔离振动。试验台底板上开设有若干吊装孔，便于安装和移动。钢板上表面(安装面)喷洒防锈油，其他面采用喷漆工艺做防锈处理。

液压台架上设有被测部件、信号模拟子系统和传感器采集子系统，即试验台底板上通过螺钉安装有ESC坡度可调工装、自动制动机构、卡钳工装、轮速传感器工装、齿圈驱动装置、转向负载装置、转向器夹具、可调转向管柱支架和附件，即液压台架上设置的多个试验部件，各个试验部件根据需求安装在试验台底板的可移动的铝型材或钢板上的相应位置上，便于各个部件根据不同情况自由移动到不同的安装位置，提高模块安装的灵活度。转向器夹具通过钢材型材进行搭建，用于对转向部分的方向盘进行限位固定，具体结构不赘述，如图14所示。

如图4所示，ESC坡度可调工装用于模拟道路坡度的实时变化，以调节ESC传感器的坡度，仿真ESC传感器对坡度信息的采集，ESC坡度可调工装包括一块安装ESC传感器的平板，平板一端固定连接有销轴，平板两端处分别铰接有L形的基座和三角座，基座和三角座通过螺钉固定安装至试验台底板上，基座一侧固定安装有第一伺服电机和减速电机，第一伺服电机和减速电机驱动销轴低速旋转，从而使平板绕销轴摆动，达到自动调节ESC传感器坡度的目的。

如图5所示，自动制动机构用于模拟人踩制动踏板的动作，采用拉线式自动制动机构，其主要包括安装支架、驱动轮、拉线、减速机和第二伺服电机，安装支架包括机架和U形架，第二伺服电机通过螺钉固定安装在机架上，减速机位于第二伺服电机输出端，驱动轮键连接在减速机的输出端上，机架成T形，机架的水平段通过螺钉固定在试验台底板上，U形架的水平段通过螺钉固定在试验台底板上，U形架上焊接有三角板，拉线一端可拆卸连接在驱动轮上，拉线另一端穿过U形架后可拆卸连接在车辆刹车踏板机构的踩踏板上，拉线由驱动轮进行卷绕，U形架的竖直段上开设有多个用于安装车辆刹车踏板机构的螺纹孔，多个螺纹孔在竖直方向上均匀分布。安装支架采用牢固可靠的板材焊接加工，表面进行发黑处理以起到防锈效果。拉线采用优质钢丝绳，拉线与驱动轮的固定为可拆卸式，便于拉线的更换。

如图6所示，卡钳工装用于模拟驾驶员踩制动踏板或拉电子手刹的情况，卡钳工装通过多块钢板形成两个T字形的工装座，其水平段通过螺钉固定安装至试验台底板上，卡钳工装上安装两个分别模拟前后车轮制动情况的前制动盘模拟块(图6左侧图示)和后制动盘模拟块(图6右侧图示)，前制动盘模拟块和后制动盘模拟块分别安装在两个工装座上，前制动盘模拟块和后制动盘模拟块分别连接有油管，前制动盘模拟块和后制动盘模拟块为待试验的车辆上部件，前制动盘模拟块安装两个前卡钳机构，后制动盘模拟块安装两个后卡钳机构及EPB电机机构，具体结构在此不赘述。试验台底板上配有四套压力传感器，分别安装在四套制动卡钳的液压管路上，用于测试轮缸压力，以油管作为动力驱动每个工装座上的部件相互靠拢，并通过传感器测量对应的测试轮缸力。

如图7所示，齿圈驱动装置用于模拟汽车四个车轮的转速，齿圈驱动装置包括防护罩，防护罩使用透明材质制成，防护罩采用现有一般的高强度透明塑料，以保证试验过程中的安全，并能够直接查看到内部结构的运转，齿圈驱动装置的防护罩中安装有第三伺服电机和齿圈工装，第三伺服电机可用现有松下A6系列产品。齿圈工装共4套，沿着水平方向上依次并排安装，齿圈工装为现有车辆上的部件，具体结构在此不再赘述，齿圈工装通过第三伺服电机带动进行转动。为提高设备的操作安全性，在旋转部分加装整体防护罩，防护罩具有安全互锁功能，在开启状态下无法运行第三伺服电机，通过在防护罩的开口处安装现有接近传感器检测是否关闭，只有将其关闭，接近传感器向对应的控制系统发送信号，第三伺服电机才可启动。为提高齿圈的动态响应能力，齿圈工装采用轻质铝合金材料加工且做轻量化结构设计，减小其转动惯量，然后进行合理的惯量匹配。该装置具有安装轮速传感器工装的基准面板，保证轮速传感器与齿圈的位置精度。

轮速传感器工装用于实时测量四个车轮的转速，轮速传感器工装包括一个基准安装面板，距离采用螺纹调节，精度可达0.2mm。轮速传感器工装上配有百分表，调节时可观察百分表的值。将该轮速传感器工装安装在齿圈驱动装置的基准面板上，使得轮速传感器与齿圈的距离可在0.2mm～5mm范围内调节，轮速传感器与齿圈的距离的调节，通过横向板和L形的竖直板进行距离的调节，横向板通过螺钉固定在基准面板上，竖直板的水平段通过螺纹配合在横向板上，轮速传感器安装在竖直板的竖直段上。

如图8和图15所示，转向负载装置用于模拟实车负载，主要包括固定支架、电动缸、拉压力传感器和齿条连接件，拉压力传感器可用现有PSD-1TSJTT型号的产品。电动缸(图上右边银色部分)的原动力来自于第四伺服电机(右边黑色部分)，以将旋转运动转化为直线运动，转向负载装置配有伺服控制器，将拉压力传感器的实时采集值作为反馈，对转向加载力进行精准的动态闭环控制，从而实现转向系统的精准加载，可模拟低频的实车负载。伺服电机响应频率可达2kHz，其自带的编码器每圈可输出104万个脉冲，可满足系统的响应速度和位置精度要求。

如图14所示，转向器夹具主要指转向器安装工作台，其主要结构为两条平行的T型槽，只需要设计转向器安装点的独立固定工装(一种转向器通常用两个独立工装与T型槽之间连接)，就可适应各种齿轮齿条式转向器的安装。

转向管柱支架主体采用型钢及钢板焊接而成，表面喷漆处理。转向管柱支架的输入端通过管柱自带的花键连接转向驱动装置，该转向驱动装置主要由方向盘、直驱电机、过渡连接法兰、扭矩测量机构组成，方向盘固定在转向管柱支架端部，转向管柱支架通过过渡连接法兰连接至直驱电机的输出端上，扭矩测量机构用于测量转向管柱支架的转动扭矩，扭矩测量机构可用现有的传感器。可通过程序控制其以一定的速度转动方向盘，并可测试输入扭矩值。也可通过人力直接转动方向盘，此时直驱电机断电，不影响打方向盘的手感，通过人力打方向盘时不进行扭矩测量。直驱电机的大力矩使其可以直接与运动装置连接，从而省去了诸如减速器、齿轮箱、皮带轮等连接机构，提高了整个传动机构的机械效率，减轻了传动机构的重量。同时直接连接方式减少了由于机械结构产生的定位误差，使得精度得以更好的保证。过渡连接法兰为机械加工件，采用表面发黑处理，达到理想的防锈效果。扭矩测量机构采用力传感器和力臂机构、或扭矩传感器直连的方式。

附件包括位于液压台架上的真空泵支架、真空罐支架、气管、油管、油壶和ESC坡度可调工装，各个支架的形状设置以能够稳定限位对应目标即可。

控制柜中安装实时系统、各类通讯板卡，通讯如信号IO板卡。控制柜包括机柜、实时处理器、I/O板卡、故障注入单元、PDU电源管理模块和可编程电源，实时处理器、I/O板卡、PDU电源管理模块和可编程电源安装在机柜内，故障注入单元安装在液压台架上。

如图9所示，机柜(Schroff 38U)底部安装有带锁止功能的滚轮，方便移动和固定位置。内部线束强电和弱电信号线分离，导线通过现有的走线导轨布置(导线布置规整，导线按照横平竖直方式进行布置)，方便相关板卡或设备的更换操作。机柜配备顶机风扇，可对机柜内的模块进行有效降温，让控制系统运行温度稳定在安全范围内。机柜内安装有可抽拉的抽屉或托架，用于放置被测器件或其它工具。各板卡模块的布置以机柜为基础进行集成。

如图10所示，实时处理器用于运行车辆动力学模型、Simulink模型，并控制相关的I/O板卡，实时处理器可用现有PXIe-8880型号的处理器，实时处理器是整个系统的核心控制部分。该实时处理器的相关参数如下：系统带宽为24GB/s，插槽带宽为8GB/s；主频2.3GHz，八核英特尔至强E5-2618L V3处理器；内存：8GB(1×8GB DIMM)三通道1.866MHz，DDR4 RAM，最高容量为24GB；2个USB3.0、4个USB2.0、2个千兆以太网LAN；可保证HIL系统实时运行周期1ms。

I/O板卡包括模拟I/O、数字I/O和PWM输入输出，模拟I/O为NI PXIe-6363型号的产品，数字I/O为PXI-6515型号的产品，PWM输入输出为PXIe-6612型号的产品。NI PXIe-6363相关参数如下：32路AI(16-Bit，2MS/s，电压±0.1V，±0.2V，±0.5V，±1V，±2V，±5V，±10V)，4路AO(电压±10V，±5V)；48DIO，定时器/计数器4个。NI PXI-6515相关参数如下：32路DI，输入承受的电压范围-30V～30V；32路DO。NI PXIe-6612相关参数如下：8路计数器/定时器；最大的频率测量为80MHz。由于I/O板卡输入电压范围一般较小，输出的驱动能力较弱，故在I/O板卡上增加信号调理板卡，以扩展I/O板卡的使用范围。相关的参数如下：模拟输入调理板卡，输入电压范围配置为±50V、±25V、±10V；模拟输出调理板，输出电压范围-12V～+12V，最大持续电流±50mA，具有输出短路保护，过压保护功能；数字输入调理板，输入电压范围-60V～+60V，输入形式可配置Push或者Pull，阀值电压可配；数字输出调理板，可配置为Push、Pull或者Push+Pull，支持外部参考电源可达60V，输出过压保护、短路保护、过载保护，驱动电流150mA。

如图11和图12所示，故障注入单元包括小电流故障注入板卡和大电流故障注入板卡。两个故障注入板卡均以故障注入箱的方式安装在液压台架上。图11为通过relay(继电器)的不同开闭组合实现不同的故障注入类型，其中背板是负载板上，面对测量的节点集合，为：负载板上有很多信号需要测量，但是直接测量并不方便，因此将负载板上需要测量的信号全都一起引入到一块背板上，通过测量背板上上的信号即可实现对负载板信号的测量。其中小电流故障注入板卡实现控制器各管脚的电气故障注入，如底盘ECU供电、传感器、CAN通信等管脚，可实现的故障注入类型包括：开路、对地短路、对电源短路、与指定的其它管脚短路。小电流故障注入板卡相关的参数如下：对于小电流故障注入板卡，主要模拟对信号线的不同类型故障注入，每个通道能承受的持续电流为8A。单块小电流故障注入板有12通道。大电流故障注入板卡主要是对电机类负载进行开路测试，主要是对供电线的不同类型故障注入，即对电源端的开路、闭合测试，地端的开路、闭合测试以及电机回路的开路、闭合测试。大电流故障注入模块由大电流继电器阵列、继电器控制模块、通信模块、主控芯片模块组成，其中接插件两端分别连接到供电线上，对应继电器的开闭组合即可实现供电线的不同类型的故障注入。故障注入单元的通信部分通过RS485与上位机实时系统通信，获得继电器通断需求，并驱动相应的继电器实现继电器的通断来实现故障模拟。大电流故障注入模块相关参数如下：对于大电流故障注入模块，每个通道能承受的持续电流为50A，峰值电流为80A；通道数量大于21。

PDU电源管理模块用于实现整个平台供电的控制、分配，具备短路保护和紧急断电等功能，可与其他机柜联合运行，即任一机柜的急停开关可以切断所有联机状态下的机柜的供电，PDU电源管理模块可用现有扬州华泰HAP60型号的产品。

对于传统的12V等级蓄电池，在实际使用中，电压会在9-18V之间波动，同时在各种不同的工况下，蓄电池电压会有较大的波动，为了测试供电电压对各控制器工作的影响，各控制器的供电通过可编程电源提供，通过软件来控制可编程电源的输出电压，以提供不同工况下电压波动的测试环境，测试控制器的该部分功能。本方案选用的可编程电源的主要参数如下：输出电压范围为0～30V；输出电流范围为0～200A；输出最大功率为6000W；电源稳定率≦0.3％+10mV；纹波≤0.5％+10mV(rms)。

电气柜采用现有产品，并在电气柜上安装供电系统和电机驱动系统，电机驱动系统包括自动制动电机驱动器1台、坡度模拟电机驱动器1台、轮速模拟电机驱动器4台、自动转向电机驱动器1台、转向负载电机驱动器1台，电机驱动器均采用现有的产品，例如松下的产品，安全可靠。

如图13所示，上位机搭载安装有Visual C++目标语言编译器、Matlab/Simulink、Carsim和VeriStand软件。首先按照标准法规场景、典型事故和基于经验的边缘场景建立起自然及驾驶数据库，然后结合功能定义数据库得到丰富的扩展场景。在Carsim软件中分别建立上述场景并直接和Matlab/Simulink联合仿真，以初步测试场景和控制算法的可执行性。然后在Simulink中断开Simulink与Carsim软件的直接联系，并采用Simulink-Library-In/Out模块进行替代。将模型转化成可执行的C代码，在VeriStand中分别将simulink模型的输入/输出和Carsim模型输出/输入一一对应进行配对(mapping)操作后，例如，在软件上配置让方向盘转向10°，那么仿真时的10°与实际液压台架上转动的10°的信号之间存在差别，就需要将仿真的10°配对至实际I/O板卡上，部署到到控制柜的NI实时处理器中运行，以让实物方向盘进行对应的动作。NI实时处理器和液压台架的信息交互是通过模拟/数字信号的输入输出、模拟/数字信号的转化实现的，相关板块均采用现有啸为科技的产品，部分产品型号如下：模拟输入调理板型号为PW7111、模拟输出调理板型号为PW7112、数字输入调理板型号包括PWM In和PW7113、数字输出调理板型号包括PWM Out和PW7114、4～20mA电流转电压模块型号为PW7117、信号调理载板型号为PW7101、信号调理背板型号为PW7102、信号调理直连板卡型号为PW7103、PXIe-6363资源分配板型号为PW7141、PXIe-6515资源分配板型号为PW7142、PXIe-6612资源分配板型号为PW7143、故障仿真基础板型号为12chPW8201、大电流故障注入板卡型号为3ch PW8205。经过以上步骤,就可建立一个汽车底盘控制系统硬件在环仿真测评系统如图2所示，该仿真测评系统就可运行并对底盘控制系统在不同场景下进行自动验证。

另外，当注入大电流故障和小电流故障，可以模拟子系统发生错误时的行驶状况，可验证并指导控制系统的安全性和鲁棒性能。实车验证安全性性和鲁棒性往往需要耗费巨大的人力和物力资源，该系统可以预先帮助工程师验证系统，大大节约了成本。

该系统在底盘控制系统研发的前期进行自动测试，比如AEB仿真,能够全面给出各个车轮的轮速变化、滑移率变化、各个轮缸压力变化、制动距离和制动时间等。从而对危险状况进行识别，实时验证控制策略、优化控制参数直到获得满意控制效果，可缩短开发时间，降低开发成本。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。