Modelbase智能駕駛仿真與應(yīng)用課件匯 張農(nóng) 第5-7章 智能駕駛功能仿真應(yīng)用-趨勢(shì)與展望

第五章?智能駕駛功能仿真應(yīng)用《ModelBase智能駕駛建模仿真與應(yīng)用

》導(dǎo)讀智能駕駛功能仿真是車輛智能駕駛功能開發(fā)及驗(yàn)證的重要手段，可有效縮短智能駕駛功能開發(fā)周期和成本。本章詳細(xì)介紹智能駕駛仿真流程、各智能駕駛功能的建模和仿真實(shí)例。通過本章的學(xué)習(xí)，讀者深入了解常見的智能駕駛功能的工作原理，掌握智能駕駛功能的Model_x0002_Base建模仿真方法，為后續(xù)章節(jié)的聯(lián)合仿真奠定基礎(chǔ)。5.1?概述智能駕駛功能仿真是整個(gè)智能駕駛系統(tǒng)開發(fā)流程中的重要環(huán)節(jié)之一，其通過傳感器仿真、車輛動(dòng)力學(xué)仿真、交通流仿真、數(shù)字仿真、駕駛場景構(gòu)建等技術(shù)模擬實(shí)車道路測(cè)試環(huán)境，并在仿真中添加智能駕駛算法，從而搭建相對(duì)真實(shí)的駕駛場景，以實(shí)現(xiàn)對(duì)智能駕駛功能的虛擬仿真測(cè)試。5.2?前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)前向碰撞預(yù)警（ForwardCollisionWarning，F(xiàn)CW）系統(tǒng)通過雷達(dá)或攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)前方車輛，判斷本車與前車之間的距離、方位及相對(duì)速度，當(dāng)系統(tǒng)判斷存在潛在碰撞危險(xiǎn)時(shí)，將對(duì)駕駛者進(jìn)行警告。FCW系統(tǒng)本身不會(huì)采取任何制動(dòng)措施去避免碰撞或控制車輛。在不立即采取糾正措施，就很可能發(fā)生碰撞的情況下，有的車型前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)會(huì)發(fā)出蜂鳴音，并在儀表板上以紅色高亮顯示前方車輛。以下是前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)的使用場景及其具體功能。（1）使用場景為直道工況，車速為10～70km/h。（2）當(dāng)主車與前車存在追尾風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)通過預(yù)警方式提醒駕駛員進(jìn)行制動(dòng)。（3）前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)的預(yù)警策略分級(jí)為一級(jí)預(yù)警和二級(jí)預(yù)警。（4）駕駛員可通過App進(jìn)行前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)功能的開啟和關(guān)閉操作。（5）當(dāng)駕駛員通過大角度轉(zhuǎn)向或急打方向盤進(jìn)行主動(dòng)干預(yù)時(shí)，前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)功能關(guān)閉；當(dāng)駕駛員主動(dòng)干預(yù)結(jié)束后，前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)功能將會(huì)自動(dòng)恢復(fù)。（6）當(dāng)駕駛員打轉(zhuǎn)向燈準(zhǔn)備轉(zhuǎn)彎時(shí)，前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)功能關(guān)閉；當(dāng)轉(zhuǎn)向燈關(guān)閉后，前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)功能將會(huì)自動(dòng)恢復(fù)。（7）在開啟雙閃的狀態(tài)下，前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)功能關(guān)閉。5.2?前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)5.2.1?系統(tǒng)建模前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)建模的關(guān)鍵是如何確定碰撞時(shí)間（TimetoCollision,TTC），最早提出的碰撞時(shí)間只由自車與前車相對(duì)距離和自車與前車的相對(duì)速度計(jì)算獲得動(dòng)態(tài)碰撞時(shí)間閾值為當(dāng)TTC<Tthr時(shí)，需要觸發(fā)前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)。5.2?前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)5.2.2?仿真實(shí)例在ModelBase軟件中搭建對(duì)應(yīng)的工況進(jìn)行仿真測(cè)試。5.2?前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)5.2.2?仿真實(shí)例在ModelBase軟件中搭建對(duì)應(yīng)的工況進(jìn)行仿真測(cè)試。050607085.3?自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)自適應(yīng)巡航控制（AdaptiveCruiseControl，ACC）系統(tǒng)是一種功能更為強(qiáng)大，適用場景更廣泛的巡航技術(shù)。它通過安裝在汽車前部的車距傳感器感知監(jiān)測(cè)前方道路的交通參與者情況，例如，自車和前車之間的相對(duì)距離超過安全距離時(shí)，它會(huì)采取相應(yīng)操作控制汽車的行駛速度，如制動(dòng)力矩、發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度等，避免交通事故發(fā)生，減輕駕駛的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)提高通行效率。通常ACC系統(tǒng)在控制汽車制動(dòng)時(shí)，會(huì)將制動(dòng)減速度控制在不影響乘車舒適性的范圍內(nèi)，當(dāng)需要更大的減速度時(shí)，ACC系統(tǒng)會(huì)發(fā)出預(yù)警信號(hào)以提醒駕駛員采取制動(dòng)操作，以燃油汽車為例，自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)主要由信息感知模塊、ECU、執(zhí)行控制模塊和人機(jī)交互模塊組成。5.3?自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)5.3.1?系統(tǒng)建模（1/3）駕駛員啟動(dòng)自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)后，安裝在汽車前部的車距傳感器持續(xù)掃描汽車前方的道路狀況，同時(shí)輪速傳感器采集車速信號(hào)。如果主車前方?jīng)]有車輛或與前車距離很遠(yuǎn)或主車速度很快，自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)就會(huì)激活巡航控制模式，同時(shí)根據(jù)駕駛員設(shè)定的車速和輪速傳感器采集的主車速度自動(dòng)調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度或制動(dòng)壓力，使主車達(dá)到設(shè)定的車速并巡航行駛；如果前車距離較近或主車速度很慢，自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)就會(huì)激活跟隨控制模式，同時(shí)根據(jù)駕駛員設(shè)定的安全車距和輪速傳感器采集的主車速度計(jì)算出期望車距，并與車距傳感器采集的實(shí)際距離進(jìn)行比較，自動(dòng)調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度或制動(dòng)壓力，使汽車以一個(gè)安全車距穩(wěn)定地跟隨前車行駛。以燃油車為例，ACC系統(tǒng)的工作原理如圖所示。5.3?自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)5.3.1?系統(tǒng)建模（2/3）為了適用更多工況，ACC還有減速控制、加速控制、停車控制、啟動(dòng)控制模式，自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)工作模式。5.3?自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)5.3.1?系統(tǒng)建模（3/3）ACC系統(tǒng)工作時(shí)需要明確車輛的運(yùn)動(dòng)情況，因此需要建立合適的模型。首先根據(jù)縱向運(yùn)動(dòng)學(xué)構(gòu)建車輛縱向運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，之后根據(jù)自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)的下層控制器進(jìn)行逆縱向動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)建模。（1）構(gòu)建車輛縱向運(yùn)動(dòng)學(xué)模型：（2）車輛逆縱向系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模1）驅(qū)動(dòng)控制與逆發(fā)動(dòng)機(jī)控制模型：2）制動(dòng)控制與逆制動(dòng)系統(tǒng)模型：5.3?自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)5.3.2?仿真實(shí)例在ModelBase軟件中搭建對(duì)應(yīng)的工況進(jìn)行仿真測(cè)試。5.4?車道偏離

預(yù)警系統(tǒng)車道偏離預(yù)警系統(tǒng)（LaneDepartureWarningSystem，LDWS）通過車載攝像頭或傳感器技術(shù)識(shí)別車輛所在的車道線，并在車輛偏離車道線時(shí)發(fā)出警告，提醒駕駛員及時(shí)糾正車輛行駛方向，以防止意外事故的發(fā)生。LDWS已經(jīng)成為了現(xiàn)代汽車上常見的安全輔助系統(tǒng)之一，被廣泛應(yīng)用于高速公路、城市道路等多種路況下。普通工況：當(dāng)車輛在規(guī)定的車道內(nèi)行駛時(shí)，車道偏離預(yù)警系統(tǒng)對(duì)車道進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并在車輛偏離車道線時(shí)發(fā)出聲音或震動(dòng)等提示，提醒駕駛員及時(shí)調(diào)整行駛方向。在這種情況下，車道偏離預(yù)警系統(tǒng)可以幫助駕駛員更好地掌控車輛，降低因疲勞或注意力不集中而導(dǎo)致車禍的風(fēng)險(xiǎn)。侵入警告工況：當(dāng)車輛逐漸靠近車道線時(shí)，車道偏離預(yù)警系統(tǒng)發(fā)出警告，提醒駕駛員將車輛轉(zhuǎn)回規(guī)定的車道內(nèi)。如果駕駛員不及時(shí)做出反應(yīng)，車道偏離預(yù)警系統(tǒng)發(fā)出更強(qiáng)烈的警告，提醒駕駛員調(diào)整車輛行駛方向，避免發(fā)生意外事故。追車提示工況：當(dāng)車輛行駛在高速公路或其他限速區(qū)域時(shí)，如果后車行駛速度高于前車，并且距離較近，車道偏離預(yù)警系統(tǒng)發(fā)出警告，提醒駕駛員需要注意后車，并注意調(diào)整車速或車道。5.4?車道偏離預(yù)警系統(tǒng)5.4.1?系統(tǒng)建模車道偏離預(yù)警系統(tǒng)的主要目標(biāo)是預(yù)測(cè)車輛即將偏離車道時(shí)，提前給駕駛員發(fā)出警示信號(hào)，確保提前預(yù)警的同時(shí)還要減少誤警率。LDWS越早觸發(fā)警報(bào)，提供給駕駛員的糾正時(shí)間就越多，相反，越容易觸發(fā)誤警給駕駛員造成困擾。因此需要建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，確定預(yù)警觸發(fā)時(shí)間。橫越車道線時(shí)間tLC可由以下公式計(jì)算獲得：5.4?車道偏離預(yù)警系統(tǒng)5.4.2?仿真實(shí)例在ModelBase軟件中搭建對(duì)應(yīng)的工況進(jìn)行仿真測(cè)試。5.4?車道偏離預(yù)警系統(tǒng)5.4.2?仿真實(shí)例在ModelBase軟件中搭建對(duì)應(yīng)的工況進(jìn)行仿真測(cè)試。5.5?車道保持系統(tǒng)車道保持系統(tǒng)（LaneKeepingSystem，LKS），是在車道偏離預(yù)警系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，該系統(tǒng)不僅可以通過報(bào)警等方式提醒駕駛員注意，還可以輔助駕駛員實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)向和制動(dòng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制，糾正車輛在行駛過程中偏離所在車道的錯(cuò)誤，保持車輛在本車道內(nèi)行駛，減少交通事故的發(fā)生。5.5?車道保持系統(tǒng)5.5.1?系統(tǒng)建模車道保持系統(tǒng)主要功能是防止車輛偏離車道，使車輛穩(wěn)定地行駛在道路正確位置，因而它主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的橫向運(yùn)動(dòng)控制，因此必要建立輪胎模型和汽車橫向動(dòng)力學(xué)模型。（1）輪胎模型：（2）汽車橫向動(dòng)力學(xué)模型：5.5?車道保持系統(tǒng)5.5.2?仿真實(shí)例下面在ModelBase軟件中搭建對(duì)應(yīng)的工況進(jìn)行仿真測(cè)試。010203045.5?車道保持系統(tǒng)5.5.2?仿真實(shí)例面在ModelBase軟件中搭建對(duì)應(yīng)的工況進(jìn)行仿真測(cè)試結(jié)果。5.6?自動(dòng)泊車系統(tǒng)（1/2）自動(dòng)泊車系統(tǒng)（AutonomousParkingSystem，APS）是利用車載傳感器探測(cè)周圍有效泊車空間，并幫助駕駛員自動(dòng)將汽車泊入目標(biāo)車位處，完成車輛泊車操作的汽車輔助駕駛系統(tǒng)。根據(jù)車位類型的不同，自動(dòng)泊車一般分為橫向泊車，縱向泊車和斜向泊車，共計(jì)3大類。5.6?自動(dòng)泊車系統(tǒng)（2/2）自動(dòng)泊車系統(tǒng)的運(yùn)行過程主要分為車位檢測(cè)、路徑規(guī)劃、軌跡跟蹤三步。5.6?自動(dòng)泊車系統(tǒng)5.6.1?系統(tǒng)建模在MATLAB/Simulink中搭建典型的自動(dòng)泊車系統(tǒng)模型，共分為傳感器接口、感知模塊、軌跡規(guī)劃模塊、軌跡跟蹤模塊、通訊模塊和可視化模塊。傳感器接口接收ModelBase中傳輸過來的所有傳感器信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行簡單濾波。通訊模塊將油門開度、制動(dòng)壓力、方向盤轉(zhuǎn)角和檔位的控制信號(hào)傳遞給ModelBase中的車輛動(dòng)力學(xué)模型。5.6?自動(dòng)泊車系統(tǒng)5.6.2?仿真實(shí)例在ModelBase中搭建對(duì)應(yīng)的工況進(jìn)行仿真測(cè)試。5.7?基于導(dǎo)航的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)對(duì)于高速NOP，目前在高精地圖覆蓋的范圍內(nèi)，高速NOP具體可以實(shí)現(xiàn)如下功能：自動(dòng)匯入主路在主路中巡航行駛，車輛智能選擇最優(yōu)車道根據(jù)導(dǎo)航規(guī)劃自動(dòng)切換至下一條高速/高架自動(dòng)駛離主路基于導(dǎo)航的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)也被稱為導(dǎo)航輔助駕駛，其允許車輛在特定條件下按照高精地圖導(dǎo)航規(guī)劃的路徑自動(dòng)巡航行駛，并具備自動(dòng)變道、自主超車等能力，將導(dǎo)航系統(tǒng)、高精地圖、自動(dòng)輔助駕駛系統(tǒng)緊密結(jié)合在一起，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)到點(diǎn)的完全自動(dòng)駕駛。NOP（NavigateonPilot，NOP）系統(tǒng)本質(zhì)是將“導(dǎo)航”和“輔助駕駛”結(jié)合在一起，在原來L2輔助駕駛的基礎(chǔ)上（如前文所介紹的前向碰撞預(yù)警、自適應(yīng)巡航控制、車道偏離預(yù)警、車道保持輔助等功能）加上配備高精地圖的導(dǎo)航信息，自動(dòng)變道行駛，從而實(shí)現(xiàn)從A點(diǎn)到B點(diǎn)的自動(dòng)駕駛。5.7?基于導(dǎo)航的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)

(5.7.1?系統(tǒng)建模)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)需要對(duì)車輛進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，所以需要建立一個(gè)準(zhǔn)確的車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，模型的準(zhǔn)確性將影響車輛的跟蹤控制效果。自動(dòng)駕駛系統(tǒng)分為感知系統(tǒng)、規(guī)劃系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。感知系統(tǒng)通過車載傳感器、車聯(lián)網(wǎng)信息、車載高精地圖等感知駕駛環(huán)境、車輛定位信息，為車輛規(guī)劃提供必要的感知信息；規(guī)劃系統(tǒng)通過感知信息和車輛網(wǎng)信息對(duì)車輛的任務(wù)、行為和運(yùn)動(dòng)進(jìn)行規(guī)劃，為車輛的控制提供決策信息；控制系統(tǒng)通過路徑跟蹤和軌跡跟蹤控制，最后通過下層控制器的執(zhí)行器跟蹤控制，最終實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)駕駛功能。1235.5?車道保持系統(tǒng)5.7.2?仿真實(shí)例在ModelBase中搭建對(duì)應(yīng)的工況進(jìn)行仿真測(cè)試。010203045.8?代客泊車系統(tǒng)自主代客泊車(AutonomousValetParking，AVP)，是目前最高級(jí)別的自動(dòng)泊車技術(shù)，V即Valet酒店侍從，意為代客泊車。實(shí)現(xiàn)從停車場入口、出口與停車位之間的特定區(qū)域內(nèi)完全自主的自動(dòng)駕駛。作為自動(dòng)駕駛在泊車場景下的應(yīng)用，自主代客泊車幫助用戶節(jié)省大量尋找停車位、停車及找車時(shí)間，解決高峰期排隊(duì)停車的痛點(diǎn)。5.8?代客泊車系統(tǒng)車端、場端、云端及手機(jī)端聯(lián)合構(gòu)成了完整的基于車場融合的自主代客泊車系統(tǒng)。該系統(tǒng)融合了車端和場端的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合自動(dòng)地鎖、自動(dòng)充電、無線充電和自動(dòng)洗車等基礎(chǔ)服務(wù)，構(gòu)建更加智能、安全、豐富的閉環(huán)生態(tài)場景。因此車場融合是未來自主代客泊車技術(shù)的發(fā)展方向。5.8?代客泊車系統(tǒng)5.8.1?系統(tǒng)建模自動(dòng)泊車控制需要建立一個(gè)7自由度車輛模型，分別考慮車身的縱向、側(cè)向、橫擺運(yùn)動(dòng)以及4個(gè)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)模型。建立了車輛模型之后，可以按以下流程圖完成代客泊車控制。流程圖動(dòng)力學(xué)模型5.8?代客泊車系統(tǒng)5.8.2?仿真實(shí)例在ModelBase中搭建對(duì)應(yīng)的工況進(jìn)行仿真測(cè)試。01020304THANKS1.自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)的功能是什么？它與前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)、車道偏離預(yù)警系統(tǒng)和車道保持系統(tǒng)有什么關(guān)系。2.請(qǐng)說明自動(dòng)泊車系統(tǒng)與代客泊車系統(tǒng)之間的區(qū)別。思考題：第六章?聯(lián)合仿真測(cè)試綜合實(shí)例《ModelBase智能駕駛建模仿真與應(yīng)用

》導(dǎo)讀本章詳細(xì)介紹了ModelBase軟件在MIL、SIL和HIL仿真中的應(yīng)用實(shí)例。MIL仿真采用Simulink算法模型，配置車輛、道路，實(shí)現(xiàn)ACC+LKA算法的模擬。SIL仿真展示了FMU和API兩種方式，通過Simulink導(dǎo)入FMU文件或C++API與ModelBase聯(lián)合進(jìn)行仿真控制。HIL仿真應(yīng)用于NI和Concurrent實(shí)時(shí)系統(tǒng)，通過Veristand或TCS軟件配置參數(shù)、生成FMU文件，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合仿真。通過本章學(xué)習(xí)，讀者將掌握ModelBase聯(lián)合仿真測(cè)試的方法，為智能駕駛功能開發(fā)奠定基礎(chǔ)。6.1?概述目前市場上主流的汽車聯(lián)合仿真測(cè)試方法包含MIL、SIL、HIL、DIL、PIL、VIL等，不同測(cè)試方法測(cè)試的對(duì)象不同，能實(shí)現(xiàn)的測(cè)試功能也不同，不同測(cè)試系統(tǒng)的價(jià)格更是千差萬別，不同主機(jī)廠或供應(yīng)商通常會(huì)根據(jù)自身的測(cè)試需求和能力，選擇最合適的測(cè)試方法。目前，針對(duì)智能駕駛算法國內(nèi)應(yīng)用最多的聯(lián)合仿真測(cè)試方法是MIL、SIL和HIL。6.1?概述通常說的MIL仿真測(cè)試指的被測(cè)Simulink算法模型不經(jīng)過編譯，直接和被控模型進(jìn)行聯(lián)合仿真，MIL仿真測(cè)試主要用于被測(cè)算法前期的功能驗(yàn)證。本節(jié)以ACC+LKA算法為例介紹ModelBase在MIL聯(lián)合仿真中的應(yīng)用方法。以下為仿真測(cè)試步驟。010203046.2?MIL仿真實(shí)例通常說的MIL仿真測(cè)試指的被測(cè)Simulink算法模型不經(jīng)過編譯，直接和被控模型進(jìn)行聯(lián)合仿真，MIL仿真測(cè)試主要用于被測(cè)算法前期的功能驗(yàn)證。本節(jié)以ACC+LKA算法為例介紹ModelBase在MIL聯(lián)合仿真中的應(yīng)用方法。050607086.2?MIL仿真實(shí)例通常說的MIL仿真測(cè)試指的被測(cè)Simulink算法模型不經(jīng)過編譯，直接和被控模型進(jìn)行聯(lián)合仿真，MIL仿真測(cè)試主要用于被測(cè)算法前期的功能驗(yàn)證。本節(jié)以ACC+LKA算法為例介紹ModelBase在MIL聯(lián)合仿真中的應(yīng)用方法。09101112-112-26.2?MIL仿真實(shí)例通常說的MIL仿真測(cè)試指的被測(cè)Simulink算法模型不經(jīng)過編譯，直接和被控模型進(jìn)行聯(lián)合仿真，MIL仿真測(cè)試主要用于被測(cè)算法前期的功能驗(yàn)證。本節(jié)以ACC+LKA算法為例介紹ModelBase在MIL聯(lián)合仿真中的應(yīng)用方法。ModelBase與Simulink聯(lián)合仿真界面Simulink聯(lián)合仿真參數(shù)配置界面6.2?MIL仿真實(shí)例

通常說的MIL仿真測(cè)試指的被測(cè)Simulink算法模型不經(jīng)過編譯，直接和被控模型進(jìn)行聯(lián)合仿真，MIL仿真測(cè)試主要用于被測(cè)算法前期的功能驗(yàn)證。本節(jié)以ACC+LKA算法為例介紹ModelBase在MIL聯(lián)合仿真中的應(yīng)用方法。下圖為仿真測(cè)試結(jié)果。6.3?SIL仿真實(shí)例

SIL仿真測(cè)試指的是被測(cè)算法經(jīng)過編譯后和被控模型進(jìn)行聯(lián)合仿真，目的是測(cè)試被測(cè)算法的功能和部分性能，被測(cè)算法和仿真平臺(tái)可以運(yùn)行在不同的硬件平臺(tái)，也可以運(yùn)行在相同的硬件平臺(tái)，兩者通過通訊進(jìn)行信息交互。相比于MIL仿真測(cè)試，SIL仿真測(cè)試可以同時(shí)對(duì)應(yīng)用層算法和底層軟件進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)可以驗(yàn)證測(cè)試被測(cè)算法在編譯成二進(jìn)制文件后邏輯是否正確。6.3?SIL仿真實(shí)例FMU是一種通用的仿真模型文件格式，很多仿真軟件都支持FMU格式模型的導(dǎo)出和導(dǎo)入。本小節(jié)主要介紹將Simulink模型導(dǎo)出成fmu格式，然后導(dǎo)入ModelBase軟件中進(jìn)行聯(lián)合仿真（Matlab支持對(duì)FMU模型的導(dǎo)入導(dǎo)出僅在高版本中，本文使用Matlab2020b進(jìn)行操作），如果用戶已有fmu文件，可直接導(dǎo)入到ModelBase中進(jìn)行聯(lián)合仿真。以下為仿真測(cè)試步驟。6.3.1?FMU方式聯(lián)合仿真實(shí)例010203046.3?SIL仿真實(shí)例

FMU是一種通用的仿真模型文件格式，很多仿真軟件都支持FMU格式模型的導(dǎo)出和導(dǎo)入。本小節(jié)主要介紹將Simulink模型導(dǎo)出成fmu格式，然后導(dǎo)入ModelBase軟件中進(jìn)行聯(lián)合仿真（Matlab支持對(duì)FMU模型的導(dǎo)入導(dǎo)出僅在高版本中，本文使用Matlab2020b進(jìn)行操作），如果用戶已有fmu文件，可直接導(dǎo)入到ModelBase中進(jìn)行聯(lián)合仿真。以下為仿真測(cè)試結(jié)果。6.3.1?FMU方式聯(lián)合仿真實(shí)例6.3?SIL仿真實(shí)例ModelBase的API有多種，這里以C++的API來進(jìn)行舉例說明，C++API程序位于ModelBase\UI_Test.socket路徑下，對(duì)應(yīng)的頭文件為ModelBaseCPPAPI.h，對(duì)應(yīng)的靜態(tài)鏈接庫為ModelBaseCPPAPI.lib，動(dòng)態(tài)鏈接庫為ModelBaseCPPAPI.dll。

C++調(diào)用API程序界面ModelBase創(chuàng)建本地模式下可運(yùn)行的工程界面6.3.2?API方式聯(lián)合仿真實(shí)例6.3?SIL仿真實(shí)例ModelBase的API有多種，這里以C++的API來進(jìn)行舉例說明，C++API程序位于ModelBase\UI_Test.socket路徑下，對(duì)應(yīng)的頭文件為ModelBaseCPPAPI.h，對(duì)應(yīng)的靜態(tài)鏈接庫為ModelBaseCPPAPI.lib，動(dòng)態(tài)鏈接庫為ModelBaseCPPAPI.dll。調(diào)用API控制ModelBase仿真界面如下圖所示。6.3.2?API方式聯(lián)合仿真實(shí)例6.4?HIL仿真實(shí)例HIL為硬件在環(huán)仿真，主要是測(cè)試被測(cè)控制器的功能和部分性能，相比于SIL，HIL控制器是真實(shí)的，包含完整的應(yīng)用層算法、底層算法和控制器硬件，可以額外測(cè)試應(yīng)用層。6.4?HIL仿真實(shí)例HIL為硬件在環(huán)仿真，主要是測(cè)試被測(cè)控制器的功能和部分性能，相比于SIL，HIL控制器是真實(shí)的，包含完整的應(yīng)用層算法、底層算法和控制器硬件，可以額外測(cè)試應(yīng)用層。以下為仿真測(cè)試步驟。6.4.1?NI實(shí)時(shí)系統(tǒng)HIL聯(lián)合仿真實(shí)例0102036.4?HIL仿真實(shí)例6.4.1?NI實(shí)時(shí)系統(tǒng)HIL聯(lián)合仿真實(shí)例040506076.4?HIL仿真實(shí)例6.4.1?NI實(shí)時(shí)系統(tǒng)HIL聯(lián)合仿真實(shí)例08096.4?HIL仿真實(shí)例6.4.1?NI實(shí)時(shí)系統(tǒng)HIL聯(lián)合仿真實(shí)例HIL為硬件在環(huán)仿真，主要是測(cè)試被測(cè)控制器的功能和部分性能，相比于SIL，HIL控制器是真實(shí)的，包含完整的應(yīng)用層算法、底層算法和控制器硬件，可以額外測(cè)試應(yīng)用層。以下為仿真測(cè)試步驟。6.4?HIL仿真實(shí)例6.4.2?Concurrent實(shí)時(shí)系統(tǒng)HIL聯(lián)合仿真實(shí)例（TCS）對(duì)Concurrent實(shí)時(shí)系統(tǒng)的調(diào)用均通過TCS軟件進(jìn)行，ModelBase與Concurrent實(shí)時(shí)系統(tǒng)聯(lián)合仿真。以下為仿真測(cè)試步驟。010302046.4?HIL仿真實(shí)例6.4.2?Concurrent實(shí)時(shí)系統(tǒng)HIL聯(lián)合仿真實(shí)例（TCS）對(duì)Concurrent實(shí)時(shí)系統(tǒng)的調(diào)用均通過TCS軟件進(jìn)行，ModelBase與Concurrent實(shí)時(shí)系統(tǒng)聯(lián)合仿真。以下為仿真測(cè)試步驟。6.4?HIL仿真實(shí)例6.4.2?Concurrent實(shí)時(shí)系統(tǒng)HIL聯(lián)合仿真實(shí)例（TCS）對(duì)Concurrent實(shí)時(shí)系統(tǒng)的調(diào)用均通過TCS軟件進(jìn)行，ModelBase與Concurrent實(shí)時(shí)系統(tǒng)聯(lián)合仿真。以下為仿真測(cè)試步驟。THANKS1.請(qǐng)問MIL仿真與SIL仿真有什么區(qū)別？2.如何實(shí)現(xiàn)HIL仿真？思考題：第7章?趨勢(shì)與展望《ModelBase智能駕駛建模仿真與應(yīng)用

》導(dǎo)讀本章介紹了智能駕駛仿真發(fā)展趨勢(shì)。分別從智能駕駛軟件技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)、工業(yè)軟件輔助技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和國創(chuàng)平臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)介紹。通過本章的學(xué)習(xí)，讀者可以深入了解智能駕駛軟件技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)以及國產(chǎn)智能駕駛軟件平臺(tái)的詳細(xì)情況，為后續(xù)的汽車研發(fā)工作需求提供便利。7.1?智能駕駛仿真軟件技術(shù)展望目前市場上智能駕駛仿真軟件都存在精度不夠的問題，如車輛動(dòng)力學(xué)模型精度不夠、動(dòng)畫場景不夠逼真、傳感器數(shù)據(jù)不夠真實(shí)等。針對(duì)這些問題，不少高校和企業(yè)都在不斷探索，尋求結(jié)合其他領(lǐng)域的技術(shù)推動(dòng)智能駕駛軟件朝著更加精細(xì)化發(fā)展。01深度學(xué)習(xí)和車輛動(dòng)力學(xué)模型結(jié)合是近年來行業(yè)研究熱點(diǎn)，針對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)模型過于復(fù)雜、且精度不夠的問題，行業(yè)專家提出了用深度學(xué)習(xí)的方法訓(xùn)練出一個(gè)車輛模型，由于需要的數(shù)據(jù)過于龐大、且缺乏硬件計(jì)算資源，目前國內(nèi)沒有較為出色的產(chǎn)品推出，但是隨著市場的發(fā)展和相關(guān)配套技術(shù)的進(jìn)步，用深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練車輛模型可能會(huì)變成現(xiàn)實(shí)。02隨著大模型的蓬勃發(fā)展，動(dòng)畫場景不夠逼真的問題可能會(huì)得到徹底解決，利用大模型直接將真實(shí)世界映射到虛擬動(dòng)畫場景中，或者根據(jù)真實(shí)世界場景直接泛化出各種典型動(dòng)畫場景，這會(huì)完全解決智能駕駛仿真測(cè)試中場景不夠真實(shí)、手動(dòng)搭建場景效率低等問題，將極大促進(jìn)智能駕駛行業(yè)發(fā)展。037.2?工業(yè)軟件輔助技術(shù)發(fā)展展望7.2.1?工業(yè)云平臺(tái)技術(shù)工業(yè)云平臺(tái)技術(shù)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和靈活的集成性，能為企業(yè)建立一個(gè)統(tǒng)一產(chǎn)品開發(fā)業(yè)務(wù)流程、研發(fā)數(shù)據(jù)及研發(fā)工具的管理平臺(tái)，包括軟件上云、線上協(xié)同及數(shù)據(jù)上云。該技術(shù)支持汽車研發(fā)設(shè)計(jì)全生命周期流程的云端管理，貫通從汽車設(shè)計(jì)、仿真到測(cè)試驗(yàn)證的所有環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)汽車研發(fā)仿真的全流程化集成和管理、數(shù)據(jù)共享和協(xié)同設(shè)計(jì)；不僅促進(jìn)了跨部門、跨領(lǐng)域的數(shù)據(jù)流動(dòng)和信息交流，提升了整體研發(fā)效率，而且保證了研發(fā)質(zhì)量，賦能整車企業(yè)和零部件廠商的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。7.2?工業(yè)軟件輔助技術(shù)發(fā)展展望7.2.1?工業(yè)云平臺(tái)技術(shù)數(shù)據(jù)上云線上協(xié)同軟件上云從單機(jī)軟件到云端軟件的轉(zhuǎn)變，成功解決了長期困擾企業(yè)的軟件孤島問題。將許可統(tǒng)一部署在云端，不僅可以實(shí)現(xiàn)軟件許可的統(tǒng)一監(jiān)控和管理，更可以使軟件許可的自動(dòng)調(diào)配成為可能，極大地增強(qiáng)了靈活性，有效避免了資源閑置。從傳統(tǒng)的線下任務(wù)分配模式轉(zhuǎn)型為線上協(xié)同任務(wù)分配模式，是解決軟件人員孤島問題、提升團(tuán)隊(duì)協(xié)作效率的關(guān)鍵步驟。通過智能化的任務(wù)分配系統(tǒng)，團(tuán)隊(duì)可以快速、準(zhǔn)確地根據(jù)成員的能力、工作量和項(xiàng)目需求，對(duì)任務(wù)進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)分配。系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)更新任務(wù)的狀態(tài)和進(jìn)度，每個(gè)團(tuán)隊(duì)成員都可以隨時(shí)查看任務(wù)列表，了解當(dāng)前的工作進(jìn)度。數(shù)據(jù)管理從本地離線到線上統(tǒng)籌的轉(zhuǎn)變，已經(jīng)成為解決軟件數(shù)據(jù)孤島問題的關(guān)鍵。數(shù)據(jù)統(tǒng)一線上管理，極大地豐富了企業(yè)的數(shù)據(jù)資產(chǎn)。過去，數(shù)據(jù)散落在各個(gè)部門、各個(gè)團(tuán)隊(duì)的本地存儲(chǔ)中，難以形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)視圖。而現(xiàn)在，所有數(shù)據(jù)都集中存儲(chǔ)在線上平臺(tái)，形成寶貴的數(shù)據(jù)財(cái)富。7.2?工業(yè)軟件輔助技術(shù)發(fā)展展望7.2.2?軟件云化技術(shù)軟件云化一般可采用云原生技術(shù)、虛擬可視化技術(shù)等云計(jì)算技術(shù)，與AI大模型相結(jié)合，建設(shè)超大規(guī)模的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心。軟件云化技術(shù)為操作簡單、遠(yuǎn)程可視化、輕量化、無感知的云端工業(yè)軟件的軟件服務(wù)提供了技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)了資源的高效調(diào)度和靈活分配，使企業(yè)可以按需獲取計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源，從而降低運(yùn)營成本，提高運(yùn)營效率。超大規(guī)模云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的建設(shè)正日益成熟，通過采用先進(jìn)的虛擬化技術(shù)和自動(dòng)化管理工具，實(shí)現(xiàn)資源的高效調(diào)度和靈活分配。這使得企業(yè)可以按需獲取計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源，從而降低IT成本，提高運(yùn)營效率。云原生技術(shù)的興起為應(yīng)用開發(fā)和管理帶來了革命性的變化。虛擬可視化技術(shù)為工業(yè)軟件提供基于B/S架構(gòu)的、兼容不同操作系統(tǒng)的、跨平臺(tái)的遠(yuǎn)程虛擬應(yīng)用。云計(jì)算與AI、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的融合，催生出一系列新的應(yīng)用場景。例如，通過云計(jì)算平臺(tái)，企業(yè)可以輕松地處理和分析海量數(shù)據(jù)，從中挖掘出有價(jià)值的信息，并將其作為決策依據(jù)。GPU（圖形處理器）和CPU（中央處理器）作為計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的兩大核心，近年來都取得了顯著的技術(shù)進(jìn)步。目前光刻技術(shù)已經(jīng)達(dá)到4nm工藝。高性能GPU在圖形處理、物理模擬、數(shù)據(jù)分析和可視化等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。CPU的進(jìn)化，則不斷提高工業(yè)軟件計(jì)算速度，未來可完成更復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)和更大量的數(shù)據(jù)處理能力。7.2.3?硬件技術(shù)7.2.4?云端數(shù)據(jù)管理與分析

云端數(shù)據(jù)管理是利用計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的收集、存儲(chǔ)、處理和應(yīng)用的過程，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有用的信息以支持業(yè)務(wù)決策和運(yùn)營，包括數(shù)據(jù)規(guī)劃、數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和備份、數(shù)據(jù)安全和隱私、數(shù)據(jù)質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)集成和共享、數(shù)據(jù)分析和挖掘等。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流處理系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)接收、處理和分析數(shù)據(jù)流，實(shí)時(shí)捕捉和響應(yīng)數(shù)據(jù)的變化，進(jìn)而進(jìn)行實(shí)時(shí)決策和預(yù)警，適用于需要實(shí)時(shí)響應(yīng)的場景，如汽車智能物聯(lián)網(wǎng)。面向汽車設(shè)計(jì)及仿真業(yè)務(wù)