一种基于仿真的雨天矿卡安全行车速度测试方法技术

本发明专利技术公开了一种基于仿真的雨天矿卡安全行车速度确定方法，包括在仿真器模块中加载仿真矿区环境并设置雨量、路面附着系数、反应时间等相应参数，设定待测试矿卡的车型等参数；根据实际矿卡动力学参数，调整矿卡动力学模型模块中的矿卡动力学模型，在对应场景下使用调整后的矿卡动力学模型，设定矿卡加速至目标速度后进行制动控制仿真，测试制动距离和反应距离，并矿区的安全行车距离进行对比，判定该雨量下的安全行车速度。本方法对于不同的自动驾驶矿卡只需修改对应的矿卡动力学特征参数就可以快速适配所有车型，计算不同难度、不同精确度下的雨天安全车速，更具可靠性。更具可靠性。更具可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于仿真的雨天矿卡安全行车速度测试方法


[0001]本专利技术涉及矿卡自动驾驶
，具体涉及一种雨天矿卡车速控制策略。尤其是涉及一种基于仿真的雨天矿卡安全行车速度测试方法。

技术介绍

[0002]目前，无人驾驶技术高速发展，其中，矿卡的无人驾驶技术是其中重要的分支。矿区因其地理条件特殊、生产环境特殊，一旦遇到雨雪天气，容易产生安全隐患甚至财产损失。
[0003]中国专利申请CN201210427353公开了一种雨天环境下高速公路的可变限速控制方法。该方法包含车辆检测器、雨量计、可变限速标志牌和超速抓拍系统；根据降雨强度及交通流量密度特点，通过雨量检测器、线圈检测器和分别检测降雨强度、交通流量密度。但该方法没有针对矿区的极端环境与矿卡的车辆特殊性做出分析。
[0004]中国专利申请CN201810979866公开了一种无人驾驶车辆雨天环境感知识别能力测试评价系统及方法。该方法包含无人驾驶车辆、测试场和测试控制中心，测试场包含雨区测试路段和无雨区测试路段。完成在设定的雨量大小环境下无人驾驶车辆在雨天行驶条件对红绿灯、道路标识牌等进行测试。但该方法只是提出了感知手段，并未计算出安全速度。
[0005]中国专利申请CN201911396433公开了一种自动驾驶车辆雨天行驶安全保障方法。该方法通过摄像头、雨量传感器生成传感雨量数据；通过控制单元实时分析并生成摄像雨量数据；并进一步分析得出实时雨量等级。控制单元根据实时雨量等级提醒相应的车辆安全速度。但该方法没有针对不同车型提出不同安全速度的能力。
[0006]现有技术中雨天感知策略较多，控制策略较少；控制策略也很难匹配特种车型或任意车型；也很难适配矿区等特殊环境提出对应的安全速度。

技术实现思路

[0007]针对现有的这些问题，本专利技术提供了一种基于仿真的雨天矿卡安全行车速度确定方法，通过在prescan中对矿区地图环境进行建模；在Trucksim中将矿卡的动力学参数调整至与实车相同；根据不同雨量等级调整路面参数以模仿雨天行车环境；考虑不同环境下驾驶员的反应时间；进行矿卡特定速度下的制动仿真。保证了针对矿区的极端环境具备能任意搭建矿区场景的能力。并且分别统计特定路面材质下晴天和雨天环境下的制动时间和制动距离；根据最大安全制动距离输出矿卡在指定矿区指定雨量下的安全速度。同时针对矿卡，提供了足够真实的动力学模型并可以任意设置输入输出参数，同时能获得安全速度的输出结果，保证了矿卡的自动行车安全。
[0008]本专利技术完整的技术方案包括：
[0009]一种基于仿真的雨天矿卡安全行车速度测试方法，采用雨天矿卡车速控制仿真系统，所述的仿真系统包括仿真器模块、矿卡动力学模型模块和simulink模块；所述仿真器模块包括控制单元和场景搭建单元，能够设置控制方式并搭建矿区场景；所述矿卡动力学模
型模块用以设置矿卡车辆模型输入输出参数的种类和数量；所述simulink模块用以传输数据和判定安全速度；具体包括如下步骤：
[0010]S1场景适配步骤：根据对应的真实矿区地图搭建场景，在仿真器模块中加载仿真矿区环境；设置矿卡车辆模型在仿真矿区环境中的位置；设置仿真矿区环境的环境参数和雨量等级，并根据雨量等级调整地面参数；根据设置的雨量等级设定驾驶员的反应时间，以及由地面和轮胎材质决定的路面附着系数；
[0011]S2控制单元适配步骤：在仿真器模块中依据待测试矿卡车辆的车型和操纵性能，完成对矿卡车辆模型的车辆基本控制参数的设定；
[0012]S3矿卡动力学模型模块适配步骤：根据实际矿卡的动力学参数，调整矿卡动力学模型模块中的矿卡动力学模型；
[0013]模拟矿卡的车辆线控控制器数据和矿卡车辆导航数据；并在导航数据中融入时间同步模块，模拟的当前时刻的GPS周和GPS周内秒数据；
[0014]S4仿真测试步骤：将模拟的车辆线控控制器数据和车辆导航数据传输至仿真器模块，在步骤S1中的场景下，使用步骤S3中调整后的矿卡动力学模型，设定仿真器模块中的控制单元在矿卡加速至目标速度后进行制动控制仿真，测试制动距离和反应距离；
[0015]S5比较判断步骤：将车辆的制动时长和制动距离传输至simulink模块，通过制动距离、反应距离的大小与矿区的安全行车距离进行对比，判定该雨量下的安全行车速度。
[0016]进一步的，在S1所述场景适配步骤中，根据雨量等级调整地面参数为雨量参数对地面摩擦因数的影响。
[0017]进一步的，在S2所述控制单元适配步骤中，车辆基本控制参数包括雨量参数对反应时间的影响。
[0018]进一步的，所述的仿真器模块由Prescan内部设置控制方式并搭建矿区场景；所述矿卡动力学模型模块由Trusksim生成。
[0019]进一步的，在所述矿卡动力学模型模块适配步骤中，对Prescan和Trucksim中存在一定的初始坐标差异进行调整。
[0020]进一步的，在所述仿真测试步骤中，将车辆的制动距离与反应距离之和作为刹车距离输出至simulink模块。
[0021]进一步的，在所述比较判断步骤中，比较选取刹车距离与安全距离相同时车辆的速度，作为安全车速。
[0022]进一步的，仿真选取矿区道路，并设置前车作为障碍物，后车作为制动主体，利用下式确定实际刹车安全距离：
[0023][0024]X实际＝ηX(2)
[0025]上式中：X为理论刹车安全距离，V2是后车行驶时的车速，V1是前车行驶时的车速，t为驾驶员从发现前车到开始制动的反应时间，t1是车辆从准备开始制动到实际开始制动的制动反应时间，μ为地面附着系数，g为重力加速度。X实际为实际的刹车安全距离，η为制动安全系数。
[0026]上述公式中：μ与表征雨量的雨量系数有关，具体为：
[0027]μ＝ξμ
0 (3)
[0028]其中，ξ为雨量表征系数，μ0为地面在晴天干燥状态下的地面附着系数。
[0029]上述simulink模块利用实际刹车距离乘以安全系数后与实际刹车安全距离做比较，进行反馈控制，直到等于安全距离为止，输出矿卡准备制动时的速度，作为该矿区矿卡对应雨量下的安全速度。
[0030]本专利技术相对于现有技术的优点在于：
[0031](1)本专利技术提出的包含矿卡动力学模型的雨天矿卡车速控制策略，对于不同的自动驾驶矿卡只需修改对应的矿卡动力学特征参数就可以快速适配所有车型。
[0032](2)本专利技术提出的包含矿区道路模型的雨天矿卡车速控制策略，对于不同的矿区道路可以导入高精度地图也可以任意手动搭建，可以还原大多数矿区环境。
[0033](3)本专利技术的矿卡动力学模型模块可以随意设置任意控制量的输入与输出，因此可以计算不同难度、不同精确度下的雨天安全车速。
[0034](4)本专利技术使用软件在环所得数据，可视为已经经过一次仿真验证，更具可靠性
附图说明
[0035]图1为本专利技术计算安全速度流程图。
具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于仿真的雨天矿卡安全行车速度确定方法，其特征在于，采用雨天矿卡车速控制仿真系统，所述的仿真系统包括仿真器模块、矿卡动力学模型模块和simulink模块；所述仿真器模块包括控制单元和场景搭建单元，能够设置控制方式并搭建矿区场景；所述矿卡动力学模型模块用以设置矿卡车辆模型输入输出参数的种类和数量；所述simulink模块用以传输数据和判定安全速度；具体包括如下步骤：S1场景适配步骤：根据对应的真实矿区地图搭建场景，在仿真器模块中加载仿真矿区环境；设置矿卡车辆模型在仿真矿区环境中的位置；设置仿真矿区环境的环境参数和雨量等级，并根据雨量等级调整地面参数；根据设置的雨量等级设定驾驶员的反应时间，以及由地面和轮胎材质决定的路面附着系数；S2控制单元适配步骤：在仿真器模块中依据待测试矿卡车辆的车型和操纵性能，完成对矿卡车辆模型的车辆基本控制参数的设定；S3矿卡动力学模型模块适配步骤：根据实际矿卡的动力学参数，调整矿卡动力学模型模块中的矿卡动力学模型；模拟矿卡的车辆线控控制器数据和矿卡车辆导航数据；并在导航数据中融入时间同步模块，模拟的当前时刻的GPS周和GPS周内秒数据；S4仿真测试步骤：将模拟的车辆线控控制器数据和车辆导航数据传输至仿真器模块，在步骤S1中的场景下，使用步骤S3中调整后的矿卡动力学模型，设定仿真器模块中的控制单元在矿卡加速至目标速度后进行制动控制仿真，测试制动距离和反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛洪军，王庆辉，徐进军，李在友，王治国，
申请(专利权)人：国能北电胜利能源有限公司，
类型：发明
国别省市：