隨著智能交通和自動(dòng)駕駛技術(shù)的快速發(fā)展，智能互聯(lián)汽車的測(cè)試評(píng)價(jià)已成為關(guān)鍵問(wèn)題之一。然而，由于安全和經(jīng)濟(jì)成本等原因，道路測(cè)試無(wú)法滿足測(cè)試需求。因此，車載系統(tǒng)（Vehicle-in-the-Loop, VIL）應(yīng)運(yùn)而生。VIL是將ADAS系統(tǒng)集成到真實(shí)車輛中，通過(guò)實(shí)時(shí)模擬器和仿真軟件模擬道路和交通場(chǎng)景以及傳感器信號(hào)，從而構(gòu)建一個(gè)完整的測(cè)試環(huán)境，實(shí)現(xiàn)整車ADAS功能的驗(yàn)證和多場(chǎng)景虛擬測(cè)試。本文將介紹VIL測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理。

一、測(cè)試系統(tǒng)的軟件和硬件結(jié)構(gòu)

如圖1所示，VIL測(cè)試系統(tǒng)由實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)、虛擬場(chǎng)景生成系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航組合系統(tǒng)、信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和真實(shí)車輛等組成。其中，主要設(shè)備如下：

實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)：主要由LabVIEW和CompactRIO（Compact Reconfigurable Input/Output）硬件平臺(tái)構(gòu)成。CompactRIO是由NI公司開(kāi)發(fā)的一種高性能工業(yè)嵌入式控制器，具有實(shí)時(shí)性能和可編程性能，可實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集和處理。

虛擬場(chǎng)景生成系統(tǒng)：主要由CarMaker HIL+主機(jī)構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜場(chǎng)景的仿真，同時(shí)也可以將仿真數(shù)據(jù)與實(shí)際車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，從而實(shí)現(xiàn)仿真和實(shí)際測(cè)試的無(wú)縫銜接。

電源系統(tǒng)：提供系統(tǒng)所需的電力和電能，保證整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

慣性導(dǎo)航組合系統(tǒng)：由GPS和IMU兩個(gè)模塊組成，可以提供車輛的位置、姿態(tài)和速度等信息。

信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)：主要由下位機(jī)組成，將仿真系統(tǒng)中生成的信號(hào)轉(zhuǎn)換為傳感器信號(hào)，并發(fā)送到被測(cè)功能的控制決策模塊。

真實(shí)車輛：提供真實(shí)的車輛環(huán)境，用于測(cè)試整車ADAS功能。

圖1 VIL測(cè)試系統(tǒng)的軟件和硬件結(jié)構(gòu)

二、系統(tǒng)的測(cè)試原理

VIL測(cè)試系統(tǒng)的原理是將ADAS系統(tǒng)集成到真實(shí)車輛中，通過(guò)實(shí)時(shí)仿真器和虛擬場(chǎng)景生成系統(tǒng)模擬道路和交通場(chǎng)景，以及傳感器信號(hào)，從而構(gòu)建一個(gè)完整的測(cè)試環(huán)境。測(cè)試過(guò)程如下：

1.真實(shí)車輛在一個(gè)開(kāi)放的、足夠安全的平地上運(yùn)行，OXTS的差分定位系統(tǒng)獲得主車輛的初始運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

2.實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)計(jì)算出主車在虛擬環(huán)

境中的位置信息、速度、加速度、姿態(tài)等數(shù)據(jù)，以及周圍環(huán)境信息，例如其他車輛、行人、障礙物等。這些信號(hào)被轉(zhuǎn)換為傳感器信號(hào)，并被發(fā)送到被測(cè)功能的控制決策模塊。

3.控制決策模塊根據(jù)傳感器信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，生成相應(yīng)的控制信號(hào)。這些信號(hào)被傳輸?shù)紺AN總線上，用于車輛控制，從而改變車輛的實(shí)際運(yùn)行狀況。同時(shí)，仿真系統(tǒng)不斷更新車輛狀態(tài)和周圍環(huán)境信息，并根據(jù)實(shí)時(shí)反饋不斷調(diào)整仿真參數(shù)，使仿真和實(shí)際測(cè)試保持同步。

4.測(cè)試結(jié)果被記錄下來(lái)，經(jīng)過(guò)分析和處理，用于評(píng)估和改進(jìn)被測(cè)功能的性能和可靠性。

VIL測(cè)試系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于可以在實(shí)際車輛環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)又不受時(shí)間和空間限制，可以進(jìn)行多次、多場(chǎng)景的測(cè)試，大大提高了測(cè)試效率和可靠性。同時(shí)，通過(guò)虛擬場(chǎng)景生成系統(tǒng)可以模擬復(fù)雜的交通場(chǎng)景和各種天氣條件，對(duì)ADAS系統(tǒng)進(jìn)行全面的測(cè)試和驗(yàn)證。

三、智能互聯(lián)汽車VIL測(cè)試平臺(tái)的應(yīng)用實(shí)例

數(shù)據(jù)資源中心的智能互聯(lián)汽車VIL測(cè)試平臺(tái)是一個(gè)基于NI硬件和軟件平臺(tái)的完整測(cè)試系統(tǒng)，包括車輛控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和測(cè)試結(jié)果分析等功能。該平臺(tái)已成功應(yīng)用于多個(gè)項(xiàng)目中，例如：

1.自動(dòng)駕駛系統(tǒng)測(cè)試：通過(guò)模擬真實(shí)的交通場(chǎng)景和車輛運(yùn)行狀態(tài)，測(cè)試自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的可靠性和安全性。

2.自動(dòng)泊車系統(tǒng)測(cè)試：通過(guò)模擬不同停車場(chǎng)景，測(cè)試自動(dòng)泊車系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

3.車道偏離預(yù)警系統(tǒng)測(cè)試：通過(guò)模擬不同路況和車速，測(cè)試車道偏離預(yù)警系統(tǒng)的靈敏度和準(zhǔn)確性。

4.前碰撞預(yù)警系統(tǒng)測(cè)試：通過(guò)模擬不同車速和距離，測(cè)試前碰撞預(yù)警系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間和準(zhǔn)確性。

智能互聯(lián)汽車VIL測(cè)試平臺(tái)是一種重要的測(cè)試評(píng)價(jià)方法，可以提高ADAS系統(tǒng)的可靠性和安全性，促進(jìn)智能交通和自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展。