在當(dāng)前的汽車行業(yè)中，安全性仍然是首要關(guān)注點(diǎn)之一。自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（AEB）作為增強(qiáng)道路安全的核心技術(shù)，正逐漸普及。該系統(tǒng)通過高級(jí)傳感器和算法來預(yù)測(cè)和應(yīng)對(duì)潛在的撞車風(fēng)險(xiǎn)，極大提升了安全性。在 AEB 系統(tǒng)的開發(fā)過程中，仿真工具的作用不容小覷，它們將成為工程師設(shè)計(jì)和測(cè)試的重要輔助工具。

在開發(fā)自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（AEB）時(shí)，構(gòu)建一個(gè)準(zhǔn)確的車輛動(dòng)力學(xué)模型是實(shí)現(xiàn)快速迭代和早期驗(yàn)證的關(guān)鍵步驟。多自由度車輛動(dòng)力學(xué)模型提供了模擬車輛在多種情境下的行為，尤其是在緊急制動(dòng)情況下，車輛動(dòng)力學(xué)響應(yīng)特性與操縱穩(wěn)定性和駕乘舒適性密切相關(guān)。它允許工程師在實(shí)車測(cè)試之前，在虛擬仿真環(huán)境中對(duì)車輛的響應(yīng)進(jìn)行預(yù)測(cè)和并進(jìn)行控制算法優(yōu)化，從而確保 AEB 系統(tǒng)在真實(shí)路況下能夠有效地執(zhí)行其安全任務(wù)。

為了支持這一進(jìn)程，Simulink系統(tǒng)中的車輛動(dòng)力學(xué)工具箱（Vehicle Dynamics Blockset），為工程師提供了一種便捷的方式來構(gòu)建和測(cè)試車輛動(dòng)力學(xué)模型，它不僅提供搭建車輛動(dòng)力學(xué)模型所需的各總成模塊庫(kù)，高清 3D 可視化場(chǎng)景和接口，也提供了涵蓋14DOF、7DOF、3DOF等不同自由度的整車模型。

圖1：車輛動(dòng)力學(xué)工具箱

在搭建模型的過程中，用戶可以根據(jù)開發(fā)需要對(duì)車輛的各個(gè)方面進(jìn)行定制，包括動(dòng)力總成、輪系、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、懸掛和車身等進(jìn)行建模；并加入特定的控制算法，如自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）和前碰撞警告（FCW）算法等；也可以設(shè)定車輛特定參數(shù)、定義測(cè)試場(chǎng)景和條件，包括地面摩擦系數(shù)的設(shè)置；并可利用 3D 可視化工具進(jìn)行模型的可視化和調(diào)試。

圖2：車胎參數(shù)設(shè)置

自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）是一種先進(jìn)的主動(dòng)安全系統(tǒng)，其核心是 AEB 控制器，它負(fù)責(zé)發(fā)出精確的轉(zhuǎn)向和制動(dòng)控制指令，然后交由車輛動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行解讀和執(zhí)行。對(duì)于 AEB 而言，高保真車輛動(dòng)力學(xué)模型能夠讓虛擬仿真測(cè)試結(jié)果與真實(shí)測(cè)試結(jié)果相匹配是非常重要的。因此，在 AEB 的開發(fā)中，當(dāng)車輛動(dòng)力學(xué)模型搭建完成后，就可以進(jìn)行制動(dòng)系統(tǒng)的開發(fā)。特別重要的一環(huán)是在各種路面條件下測(cè)試制動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)。

圖3：使用Simulink進(jìn)行制動(dòng)試驗(yàn)

Simulink 提供了一個(gè)強(qiáng)大的仿真平臺(tái)，工程師可以在該平臺(tái)上模擬包括干燥、濕滑、雪地等多種路面狀況。通過這些仿真測(cè)試，工程師能夠觀察和分析防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）在不同路況下的性能，特別是在緊急制動(dòng)時(shí)輪胎與路面的交互作用，以確保研發(fā)出高級(jí)別的制動(dòng)系統(tǒng)。

圖4：利用模型預(yù)測(cè)控制（MPC）算法實(shí)現(xiàn)的ABS的Simulink模型

可以看出，仿真技術(shù)在開發(fā) AEB 的研發(fā)中扮演了至關(guān)重要的角色。它不僅減少了對(duì)物理原型的依賴，而且大幅提升了設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)度和安全性驗(yàn)證的效率。

借助 MATLAB 和 Simulink，中汽創(chuàng)智公司進(jìn)行了集成式制動(dòng)控制系統(tǒng)（IBC）的研發(fā)。Simulink 平臺(tái)使其能夠靈活構(gòu)建適當(dāng)詳細(xì)程度的模型，如 IBC 控制算法模型、機(jī)電液化執(zhí)行器的物理模型以及車輛模型，這不僅顯著提升了建模的速度和質(zhì)量，而且促進(jìn)了模型在不同平臺(tái)間的高效迭代和移植，顯著縮短了整個(gè)開發(fā)周期。

此外，通過 MathWorks 的 Virtual Vehicle Composer 應(yīng)用程序（圖5），中汽創(chuàng)智得以輕松創(chuàng)建定制化的虛擬車輛模型。這一工具的便利性在于其不僅適用于桌面開發(fā)環(huán)境，還能無縫遷移到云端。這種靈活性和擴(kuò)展性為智能制動(dòng)系統(tǒng)的研發(fā)提供了重要的支持。

圖5：Virtual Vehicle Composer 

虛擬仿真技術(shù)以及 MATLAB 和 Simulink 等工具善用，為工程師們提供了一個(gè)既單一又完備的仿真環(huán)境，這不僅成本效益顯著，還能大幅提升測(cè)試的效率和系統(tǒng)開發(fā)的準(zhǔn)確性。未來，隨著仿真技術(shù)的不斷進(jìn)步和自動(dòng)駕駛技術(shù)的不斷成熟，它們?cè)谧詣?dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（AEB）的研發(fā)中扮演的角色日趨重要。