[发明专利]一种无人集卡自主驾驶技术测试仿真平台及工作方法

权利要求书

1.一种无人集卡自主驾驶系统测试仿真平台的工作方法，所述的无人集卡自主驾驶系统测试仿真平台包括PC机(5)和实时仿真机(3)，PC机(5)通过基于TCP/IP的以太网(4)与实时仿真机(3)双向连接；所述的实时仿真机(3)通过I/O接口(2)与拟测试无人集卡自主驾驶系统(1)双向连接；

所述的PC机(5)运行人机界面(10)和码头水平运输区域虚拟场景模块(9)；所述的实时仿真机(3)运行无人集卡运动仿真系统；

所述的人机界面(10)是测试无人集卡自主驾驶系统的监控界面，通过RT-LAB的仿真管理软件TestDRIVE设计实现；所述的码头水平运输区域虚拟场景模块(9)用来模拟集装箱码头水平运输区域环境，通过OpenStreetMap和Sketchup软件设计实现，其中OpenStreetMap软件模拟特定的码头环境，Sketchup软件设计虚拟对象；所述的无人集卡运动仿真系统由MATLAB/Simulink在PC机(5)上设计实现，包括无人集卡运动模块(6)、环境感知模块(7)和GPS定位模块(8)；所述的无人集卡运动模块(6)包括无人集卡运动的数学模型；所述的环境感知模块(7)包括摄相机、激光雷达、毫米级雷达和陀螺仪的数学模型；所述的GPS定位模块(8)包括卫星定位导航系统的数学模型；

所述的人机界面(10)包含无人集卡自主驾驶系统测试仿真平台的启动、暂停、结束、参数设置、测试曲线的显示所需的功能模块；所述的码头水平运输区域虚拟场景模块(9)实现码头水平运输区域虚拟环境、障碍物对象、无人集卡实时位置的显示；所述的PC机(5)通过基于TCP/IP的以太网(4)与实时仿真机(3)实现实时通讯，使得无人集卡运动仿真系统在实时仿真机(3)上运行；所述的实时仿真机(3)通过I/O接口(2)对拟测试无人集卡自主驾驶系统(1)进行实时测试；

在拟测试无人集卡自主驾驶系统(1)实时测试的信号交换过程中，人机界面(10)实现以下功能：各种控制指令的设定；无人集卡起始位置和目的地信息的设置和显示；无人集卡参数的设置和显示；码头水平运输区域内障碍物的设置和显示；期望路径、实际行驶路径显示和测试结果的显示及存档；码头水平运输区域虚拟场景模块(9)实现以下功能：码头水平运输区域虚拟环境的显示；障碍物对象的显示；无人集卡实时位置的显示；所述的控制指令包括实验开始指令、实验暂停指令和实验结束指令；所述的无人集卡参数包括无人集卡的质量、无人集卡的质心分别到前轮和后轮的距离、无人集卡绕质心的转动惯量以及行驶速度；所述的障碍物信息包括动静态障碍物的位置和数量；PC机(5)通过以太网(4)与实时仿真机(3)实时通讯，RT-LAB实时仿真软件在实时仿真机(3)平台上将所建立的无人集卡运动仿真系统的Simulink模型转化成为.c文件，并进行实时仿真运行；无人集卡运动仿真系统的无人集卡运动模块(6)实时模拟无人集卡运动；无人集卡运动仿真系统的环境感知模块(7)实时模拟摄像机、毫米波雷达、激光雷达和陀螺仪所采集的码头水平运输区域内的环境信息和障碍物信息；无人集卡运动仿真系统的GPS定位模块(8)实时模拟卫星导航系统测量的无人集卡实时位置信息；码头水平运输区域虚拟场景模块(9)实时模拟码头水平运输区域内的环境信息；实时仿真机(3)将实时仿真结果即模拟的摄像机、毫米波雷达、激光雷达、陀螺仪、GPS定位模块(8)的实时信号通过I/O接口(2)发送给拟测试无人集卡自主驾驶系统(1)，并将GPS定位模块(8)实时信号通过以太网(4)送回PC机(5)；PC机(5)再将其发送给人机界面(10)，并将无人集卡实时动态地显示在码头水平运输区域的虚拟场景中；

其特征在于：所述的工作方法包括以下步骤：

A、开启测试仿真平台；

B、通过人机界面(10)设置无人集卡参数、起始位置和目的地；

C、通过人机界面(10)在码头水平运输区域虚拟场景模块(9)设置障碍物；

D、根据PC机(5)上的人机界面(10)的实验开始指令信号判断是否开始测试，如实时仿真机(3)没有接收到信号，转步骤D；否则，执行步骤E；

E、无人集卡运动模块(6)通过基于TCP/IP的以太网(4)接收来自人机界面(10)设置的无人集卡参数；所述的无人集卡参数包括无人集卡的质量、前轮胎和后轮胎的偏激刚度、无人集卡的质心分别到前轮和后轮的距离、车辆绕质心的转动惯量以及前进速度；

F、GPS定位模块(8)通过以太网(4)接收来自人机界面(10)设置的无人集卡的起始位置和目的地信息，并通过I/O接口(2)将其发送给拟测试无人集卡自主驾驶系统(1)；

G、环境感知模块(7)接收来自码头水平运输区域的虚拟场景信息，仿真运行，并将运行结果即“码头水平运输区域环境的完整表示”通过I/O接口(2)发送给拟测试无人集卡自主驾驶系统(1)；

H、拟测试无人集卡自主驾驶系统(1)通过I/O接口(2)接收来自GPS定位模块(8)和环境感知模块(7)发送的信号，分析、处理、决策，产生控制信号，并通过I/O接口(2)将其发送给无人集卡运动模块(6)，控制无人集卡运动；

I、无人集卡运动模块(6)接收来自拟测试无人集卡自主驾驶系统(1)的控制信号，仿真运行，并将运行结果即无人集卡的实时位置信息发送给GPS定位模块(8)；

J、GPS定位模块(8)接收来自无人集卡运动模块(6)的无人集卡实时位置信息，仿真运行，并将运行结果通过I/O接口(2)发给拟测试无人集卡自主驾驶系统(1)，并通过以太网(4)发送给PC机(5)；

K、码头水平运输区域虚拟场景模块(9)接收来自GPS定位模块(8)的信号，并将无人集卡实时动态地显示在码头水平运输区域的虚拟场景中；

L、根据来自GPS定位模块(8)的无人集卡实时位置信息判断无人集卡是否到达目的地，若否，转步骤H；若否，转步骤M；

M、人机界面(10)显示：无人集卡参数、起始位置和目的地、码头水平运输区域障碍物信息、期望路径曲线和实际行驶路径曲线，并将测试结果存档；

N、是否继续进行测试，若是，转步骤0；若否，结束实验，关闭无人集卡自主驾驶系统测试仿真平台；

O、判断是否改变测试条件，若是，转步骤B；若否，转步骤D。