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原文传递自动泊车系统超声波雷达在环测试方法研究

论文题名：	自动泊车系统超声波雷达在环测试方法研究
关键词：	自动泊车系统;超声波雷达;测试场景;硬件在环
摘要：	自动泊车系统可以控制车辆自动寻找车位并完成泊车，能够有效减小驾驶人的驾驶压力。然而自动泊车系统具有测试过程复杂度高、测试场景难以穷尽等特点，导致传统的场地测试难以满足自动泊车系统的测试需求，因此一种便捷高效的自动泊车系统测试方法亟待研究。　　本文依托国家重点研发计划“智能汽车复杂场景数字-物理融合模拟测试技术研究”（编号：2022YFB2503402），搭建超声波雷达在环测试平台，并以此为基础构建虚拟测试场景，对基于超声波雷达执行环境感知任务的自动泊车系统进行硬件在环测试。首先建立了考虑大气条件影响的超声波雷达数字模型，并构建了超声波雷达在环测试平台，然后提出了基于贝叶斯优化原理的加速测试场景生成方法，最后基于超声波雷达在环测试平台进行了自动泊车系统的自动化测试。　　本文具体研究内容如下：　　（1）超声波雷达建模　　根据超声波雷达的工作机理对超声波雷达模型进行需求分析，根据建模需求将超声波雷达模型分为检测范围模型和检测距离模型两个部分进行建模。在给定的场景中对超声波传播过程中的各种能量损失进行量化，建立大气条件与超声波雷达探测范围的函数关系，并对函数中的未知参数进行标定，进而推导超声波雷达的探测范围；提出虚拟仿真环境下目标物距离真值的获取方法，并求解给定大气条件下的真实声速，将距离真值去理想化修正为超声波雷达实际探测距离值；最后对建立的超声波雷达模型进行实车验证。　　（2）超声波雷达在环测试平台构建　　设计超声波雷达在环测试平台总体架构，确定超声波雷达模型、超声波雷达硬件、超声波回波模拟器、虚拟仿真场景、车辆动力学模型、被测自动泊车算法等测试组件的闭环交互逻辑；基于CarSim、MATLAB/Simulink、PreScan等软件构建测试平台的软件系统；利用ParkPilotURF6型超声波雷达、PC机、超声波回波模拟器、PXIe-8880型嵌入式控制器等硬件组件搭建测试平台的硬件系统，基于用户数据报协议（UserDatagramProtocol，UDP）以及控制器局域网络（ControllerAreaNetwork，CAN）完成各硬件组件间的数据通信；最后为提高测试效率和节省人力成本，提出测试平台的自动化测试方法。　　（3）面向自动泊车系统的测试场景生成方法研究　　基于PEGASUS项目提出的层级模型以及自动泊车系统的测试需求定义功能场景；提取功能场景关键字并映射为相应的场景参数，根据各场景参数的内在联系确定逻辑场景的组成要素，依据国内外相关测试法规确定各场景要素的参数空间，组成逻辑场景；为提高测试效率，将具体场景生成问题建模为以泊车过程中的危险程度为目标函数的高维度非线性优化问题，并利用贝叶斯优化方法进行求解，实现自动泊车测试场景的加速生成。　　（4）测试试验与分析　　基于超声波雷达在环测试平台对自动泊车系统以及测试场景生成方法进行测试与分析。利用随机生成的测试场景分别对自动泊车系统进行硬件在环测试和纯软件仿真测试，对比两者的测试结果说明超声波雷达硬件在环测试平台的优势；基于硬件在环测试平台分别对自动泊车系统进行优化测试与组合测试，得到了自动泊车系统的危险场景集合，测试结果表明，相比于组合测试，优化测试在生成的危险场景覆盖度高于85%的前提下分别将平行泊车工况以及垂直泊车工况的危险场景生成效率提高到组合测试的2.2倍、4.9倍。
作者：	李波
专业：	车辆工程
导师：	马天飞
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2023