用于智能汽车毫米波雷达硬件在环试验的主车模拟系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于智能汽车毫米波雷达硬件在环试验的主车模拟系统，包括毫米波雷达和雷达模拟云台共同构成的机械硬件结构，以及由模拟液压制动系统和下位机中

【技术实现步骤摘要】
用于智能汽车毫米波雷达硬件在环试验的主车模拟系统


[0001]本专利技术涉及一种汽车模拟系统，特别涉及一种用于智能汽车毫米波雷达硬件在环试验的主车模拟系统
。

技术介绍

[0002]智能汽车的高级驾驶辅助系统
(ADAS)
作为无人驾驶技术的基础在全球范围得到快速发展
。
毫米波雷达是实现
ADAS
功能的重要传感器设备，在汽车探测
、
防撞预警
、
辅助变道以及自适应巡航功能上发挥了重要的作用，因此必须对其进行综合
、
全方位的测试验证
。
智能汽车毫米波雷达硬件在环测试，是通过毫米波雷达及其云台共同构成的机械硬件结构模拟主车的各种姿态，结合由模拟液压制动系统以及汽车自动驾驶控制系统共同构成的汽车算法模型，判断毫米波雷达算法设计的好坏以及毫米波雷达工作的稳定性，最终测试应用了毫米波雷达的自动驾驶控制方法的实际性能
。
[0003]目前的雷达在环测试模拟系统存在的问题包括：雷达台架机构选择不合理
、
传动方案不完备
、
尺寸设计失真
、
自动化程度低，采用收发变频器与收发天线一起转动，导致转动惯量过大；并且俯仰控制装置缺少锁止机构，频繁制动增加电机负荷；此外，难以将自动驾驶控制方法与毫米波雷达模拟运动充分结合模拟行车过程中雷达的真实位姿，与实车雷达系统检测到的目标差距较大，难以对毫米波雷达进行可靠测试；因此，需要设计一种基于雷达模拟云台的智能汽车毫米波雷达硬件在环试验的主车模拟系统，支持雷达多自由度运动的雷达云台，适用于多目标复杂交通模拟的毫米波雷达在环测试
。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于智能汽车毫米波雷达硬件在环试验的主车模拟系统，包括毫米波雷达和雷达模拟云台共同构成的机械硬件结构，以及由模拟液压制动系统和下位机中
carsim
和
simulink
联合仿真共同构成的汽车自动驾驶控制模型；
[0005]所述的雷达模拟云台从下至上依次包括底层基座
、
下层水平滑台
、
上层水平滑台
、
升降台
、
水平转台
、
俯仰转台和雷达固定器；雷达模拟云台用于模拟主车在行驶过程中的俯仰
、
横摆
、
上下颠簸等运动姿态；
[0006]所述的上层水平滑台设在下层水平滑台上方；下层水平滑台包括第一底座和第一水平驱动机构，第一底座固定在底层基座上，第一水平驱动机构设置于第一底座上；上层水平滑台包括第二底座和第二水平驱动机构，第二底座通过第一水平驱动机构与下层水平滑台相连，第二水平驱动机构设在第二底座上；第一水平驱动机构和第二水平驱动机构在水平方向上正交设置，上层水平滑台和下层水平滑台控制水平方向正交运动；
[0007]所述的升降台包括升降台底板和升降机构，所述的升降台底板通过第二水平驱动机构与上层水平滑台相连，升降机构设置于升降台底板上；
[0008]所述的水平转台包括转台底板
、
旋转驱动机构，转台底板通过升降机构设在升降台上，俯仰转台的俯仰转台座通过旋转驱动机构设在转台底板上；
[0009]所述的俯仰转台包括俯仰转台座和俯仰驱动机构，俯仰转台座设在旋转台顶盖上，俯仰驱动机构设在俯仰转台座上，雷达固定器与俯仰驱动机构相连设在俯仰转台座上，毫米波雷达设在雷达固定器内；
[0010]所述的汽车自动驾驶控制模型包括车辆主动避撞系统
(AEB)
和车辆动力学控制系统；汽车自动驾驶控制模型在
carsim
仿真环境中被运行，以此来模拟主车对交通环境的各种决策和动作；
[0011]下位机根据接收的虚拟目标信息，控制模拟液压制动系统的制动主缸油压，通过液压传感器，测量得到四个车轮的轮缸压力，将四个车轮的轮缸压力输入汽车自动驾驶控制模型中，得到汽车的制动减速度；在
Dspace MBAIIIBOX
运行悬架控制模型，将车速模拟信号
、
加速度模拟信号
、
汽车动力模式模拟信号
、
方向盘转角模拟信号
、
制动踏板压力模拟信号传递至
simulink
中模拟的
ECU
中；悬架
ECU
将接收到的模拟信号传给空气弹簧
ECU
，经过计算后得到垂向控制信号，并将其通过
CAN
总线发送给升降台的升降机构，升降机构模拟雷达的垂直震动；
carsim
模拟环境中汽车的实时仿真姿态变化由
VS solvers
模块进行解算，解算出的姿态角用
CAN
总线传输至下位机中，其中，横向平移控制信号发送给下层水平滑台和上层水平滑台，控制雷达横向振动；横摆控制信号发送给水平转台，控制雷达横摆角度变化；俯仰角控制信号发送给俯仰转台中的俯仰驱动机构，控制雷达俯仰摆动
。
[0012]进一步的，所述的第一水平驱动机构包括第一丝杠电机
、
第一丝杠和第一滑动导轨，第一丝杠电机固定在第一底座上，第一丝杠电机的输出轴通过联轴器与第一丝杠的一端相连，第一丝杠的另一端与固定在第一底座上的丝杠支撑座通过轴承枢接；第一滑动导轨设置于第一底座上，位于第一丝杠两侧，与第一丝杠平行；第二底座的下部通过滑块与第一滑动导轨滑动连接，第二底座下部设置的丝杠螺母套设在第一丝杠上，与第一丝杠间隙配合；所述的第二水平驱动机构包括第二丝杠电机
、
第二丝杠和第二滑动导轨，第二丝杠电机固定在第二底座上，第二丝杠电机的输出轴通过联轴器与第二丝杠的一端相连，第二丝杠的另一端与固定在第二底座上的丝杠支撑座通过轴承枢接；第二滑动导轨设置于第二底座上，位于第二丝杠两侧，与第二丝杠平行；所述的升降台底板的下部通过滑块与第二滑动导轨滑动连接，升降台底板下部设置的丝杠螺母套设在第二丝杠上，与第二丝杠间隙配合；第一丝杠和第二丝杠在水平方向上正交设置
。
[0013]进一步的，所述的第二底座的下部和升降台底板的下部分别设有滑台支撑柱，丝杠螺母固定在滑台支撑柱上；滑台支撑柱的下端设有滑脚，第一底座和第二底座上分别设有直线滑槽，滑台支撑柱下端的滑脚设在直线滑槽内滑动连接
。
[0014]进一步的，所述的升降机构包括第三电机
、
第三丝杠
、
第三丝杠螺母
、
升降台横梁
、
至少两条下侧板
、
至少两条上侧板和至少两对交叉连杆，所述的第三电机固定在升降台底板上，第三电机的输出轴通过联轴器与第三丝杠相连，第三丝杠的另一端与固定在升降台底板上的丝杠支撑座通过轴承枢接；第三丝杠螺母套设在第三丝杠上，与第三丝杠间隙配合；升降本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于智能汽车毫米波雷达硬件在环试验的主车模拟系统，其特征在于：包括毫米波雷达和雷达模拟云台共同构成的机械硬件结构，以及由模拟液压制动系统和下位机中
carsim
和
simulink
联合仿真共同构成的汽车自动驾驶控制模型；所述的雷达模拟云台从下至上依次包括底层基座
、
下层水平滑台
、
上层水平滑台
、
升降台
、
水平转台
、
俯仰转台和雷达固定器；所述的上层水平滑台设在下层水平滑台上方；下层水平滑台包括第一底座和第一水平驱动机构，第一底座固定在底层基座上，第一水平驱动机构设置于第一底座上；上层水平滑台包括第二底座和第二水平驱动机构，第二底座通过第一水平驱动机构与下层水平滑台相连，第二水平驱动机构设在第二底座上；第一水平驱动机构和第二水平驱动机构在水平方向上正交设置，上层水平滑台和下层水平滑台控制水平方向正交运动；所述的升降台包括升降台底板和升降机构，所述的升降台底板通过第二水平驱动机构与上层水平滑台相连，升降机构设置于升降台底板上；所述的水平转台包括转台底板
、
旋转驱动机构，转台底板通过升降机构设在升降台上，俯仰转台的俯仰转台座通过旋转驱动机构设在转台底板上；所述的俯仰转台包括俯仰转台座和俯仰驱动机构，俯仰转台座设在旋转台顶盖上，俯仰驱动机构设在俯仰转台座上，雷达固定器与俯仰驱动机构相连设在俯仰转台座上，毫米波雷达设在雷达固定器内；所述的汽车自动驾驶控制模型包括车辆主动避撞系统和车辆动力学控制系统；下位机根据接收的虚拟目标信息，控制模拟液压制动系统的制动主缸油压，通过液压传感器，测量得到四个车轮的轮缸压力，将四个车轮的轮缸压力输入汽车自动驾驶控制模型中，得到汽车的制动减速度；在
Dspace MBAIIIBOX
运行悬架控制模型，将车速模拟信号
、
加速度模拟信号
、
汽车动力模式模拟信号
、
方向盘转角模拟信号
、
制动踏板压力模拟信号传递至
simulink
中模拟的
ECU
中；悬架
ECU
将接收到的模拟信号传给空气弹簧
ECU
，经过计算后得到垂向控制信号，并将其通过
CAN
总线发送给升降台的升降机构，升降机构模拟雷达的垂直震动；
carsim
模拟环境中汽车的实时仿真姿态变化由
VS solvers
模块进行解算，解算出的姿态角用
CAN
总线传输至下位机中，其中，横向平移控制信号发送给下层水平滑台和上层水平滑台，控制雷达横向振动；横摆控制信号发送给水平转台，控制雷达横摆角度变化；俯仰角控制信号发送给俯仰转台中的俯仰驱动机构，控制雷达俯仰摆动
。2.
根据权利要求1所述的一种用于智能汽车毫米波雷达硬件在环试验的主车模拟系统，其特征在于：所述的第一水平驱动机构包括第一丝杠电机
、
第一丝杠和第一滑动导轨，第一丝杠电机固定在第一底座上，第一丝杠电机的输出轴通过联轴器与第一丝杠的一端相连，第一丝杠的另一端与固定在第一底座上的丝杠支撑座通过轴承枢接；第一滑动导轨设置于第一底座上，位于第一丝杠两侧，与第一丝杠平行；第二底座的下部通过滑块与第一滑动导轨滑动连接，第二底座下部设置的丝杠螺母套设在第一丝杠上，与第一丝杠间隙配合；所述的第二水平驱动机构包括第二丝杠电机
、
第二丝杠和第二滑动导轨，第二丝杠电机固定在第二底座上，第二丝杠电机的输出轴通过联轴器与第二丝杠的一端相连，第二丝杠的另一端与固定在第二底座上的丝杠支撑座通过轴承枢接；第二滑动导轨设置于第二底座上，位于第二丝杠两侧，与第二丝杠平行；所述的升降台底板的下部通过滑块与第二滑动导轨滑动连接，升降台底板下部设置的丝杠螺母套设在第二丝杠上，与第二丝杠间隙配合；第
一丝杠和第二丝杠在水平方向上正交设置
。3.
根据权利要求2所述的一种用于智能汽车毫米波雷达硬件在环试验的主车模拟系统，其特征在于：所述的第二底座的下部和升降台底板的下部分别设有滑台支撑柱，丝杠螺母固定在滑台支撑柱上；滑台支撑柱的下端设有滑脚，第一底座和第二底座上分别设有直线滑槽，滑台支撑柱下端的滑脚设在直线滑槽内滑动连接
。4.
根据权利要求1所述的一种用于智能汽车毫米波雷达硬件在环试验的主车模拟系统，其特征在于：所述的升降机构包括第三电机
、
第三丝杠
、
第三丝杠螺母
、
升降台横梁
、
至少两条下侧板
、
至少两条上侧板和至少两对交叉连杆，所述的第三电机固定在升降台底板上，第三电机的输出轴通过联轴器与第三丝杠相连，第三丝杠的另一端与固定在升降台底板上的丝杠支撑座通过轴承枢接；第三丝杠螺母套设在第三丝杠上，与第三丝杠间隙配合；升降台横梁与第三丝杠螺母固定连接，与第三丝杠水平方向正交设置；所述的下侧板设在第三丝杠的两侧，上侧板设在水平转台的转台底板下部，上侧板与下侧板相对设置；下侧板和上侧板的同一端分别开设有水平通孔滑道，每一对下侧板和上侧板之间设有一组交叉连杆，所述的交叉连杆下部和上部的固定转轴端分别与下侧板和上侧板的一端通过固定转轴铰接，交叉连杆下部和上部的滑动转轴端分别通过滑动转轴与下侧板和上侧板的通孔滑道滑动连接，升降台横梁的两端分别与两侧交叉连杆下部的滑动转轴相连
。5.
根据权利要求4所述的一种用于智能汽车毫米波雷达硬件在环试验的主车模拟系统，其特征在于：所述的交叉连杆包括外连杆和内连杆，外连杆和内连杆中部通过中部铰链铰接；外连杆的下端与下部的滑动转轴枢接，所述的下部的滑动转轴一端与升降台横梁固定连接，另一端与下侧板的通孔滑道滑动连接；外连杆的上端与上侧板的一端通过固定转轴铰接；内连杆的下端与下侧板的一端通过固定转轴铰接；内连杆的上端与上部的滑动转轴枢接，所述的上部的滑动转轴与上侧板的通孔滑道滑动连接
。6.
根据权利要求1所述的一种用于智能汽车毫米波雷达硬件在环试验的主车模拟系统，其特征在于：所述的旋转驱动机构包括转台电机

【专利技术属性】
技术研发人员：段彬，谭宗才，高文竹，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：