通过车载超声传感技术建立移动测试系统以实现车辆在环应用

発行元: 2020年05月08日

Thomas Michalsky, Senior Manager Engineering Services, dSPACE GmbH

如果用超声波驻车传感器直接在车内测试目标检测, 那么效果会如何呢?换言之,这是在不拆除传感器、不改变车辆或相关汽车总线系统的情况下进行的综合功能测试,最重要的是,不移动车辆或车辆前后的任何物体。在dSPACE,我们可以提供这种测试系统,即Mobile Ultrasonic Sensor Test System。

这款测试系统不依赖于停车系统制造商或者总线系统种类,亦或是CAN、LIN、FlexRay、汽车以太网或专有协议。最重要的是,车辆中根本不存在任何干预,并且传感器即使受到细微的激励,也能够指定精确的物体距离(可调节),超声波传感器将其认定为相离适当距离的有效物体。全部过程中没有移动的物体。

通过使用dSPACE测试系统,我们可以使用超声波传感器的多种测试场景:

  • 系统集成测试
  • 车载人机界面(HMI)功能测试
  • 下线测试
  • 同源性(ISO-17386测试的前置)
  • 小组测试:
    • 更换一个或多个传感器后进行准确且可重复的试验
    • 更换或喷涂保险杠后进行准确和可重复性试验
    • 在对车体进行任何修改或操纵后,进行准确且可重复的试验

目标

在很多情况下,必须检查超声波位移传感器的功能。这可以作为被测对象或车辆改版的正常功能测试,例如:

  • 授权安装了位移传感器的车辆,
  • 完成后执行下线测试
  • 更换位移传感器或安装位移传感器的组件后执行功能测试。

您也可以使用一个复杂的测试场景,在这个场景中,您可以使用仿真环境测试位移传感器和所连接控制单元的功能。

Mobile Ultrasonic Sensor Test System的组成

移动测试系统由dSPACE SCALEXIO实时系统组成,包括高性能FPGA和实时处理器。实际停车传感器发出的超声波信号由连接到FPGA和相关AD通道的I/O模块进行处理。这同样适用于超声回波信号的生成,该回波信号是通过连接到FPGA的DAC通道生成。

计算dSPACE回波信号的触发信号来自车载传感器和发射的超声波信号。传感器的工作模式不需要同步,无论传感器处于发送模式还是接收模式。然而,驻车控制单元和传感器之间的通信被解码。

dSPACE传感器和信号发生器通过OTA方式连接到真是驻车传感器。dSPACE传感器与dSPACE安装支架一起安装在车辆前方。无需在车辆上安装机械附件。

根据客户要求,最多可同时激励12个驻车传感器。dSPACE支架十分灵活,能够适应众多车辆设计中的各种传感器安装位置。

组件概述

dSPACE提供单传感器支架或容纳多个dSPACE传感器的支架。

超声波传感器的车载应用

现在,位移测量系统能够在停车过程中为驾驶员提供视觉或听觉支持。现代系统的功能远远超出了视觉和听觉的维度,并有效为驾驶员提供了另外的支持,以提高安全性和舒适性。使用超声波传感器技术对车辆近距离进行全面可靠的监控,并支持以下辅助系统:

  • 停车辅助系统(PAS)
  • 驻车转向控制系统(PSC)
  • 停车位定位系统(PSL)
  • 驻车紧急制动系统(PEB)
  • 车辆驶离控制系统(POC)
  • 自动泊车辅助系统(APA)
  • 遥控泊车辅助系统(RPA)

测量原理

安装在车辆上的超声波传感器通常根据渡越时间测量原理进行工作:它测量超声波传输信号从位移传感器到被测物体并返回到位移传感器所需的时间,即该信号作为从被测物体反射的信号。如果已知超声波在自由空间中的传播速度,则可以直接确定位移传感器与被测物体之间的距离,该距离必须在超声波距离传感器的辐射范围内。

应用

In the vehicle, the simulated object distance, which is at the front right in the following example, is shown in the multifunctional display. In this case, the set object distance in ControlDesk is 37 cm.

根据您的要求,您可以通过dSPACE实验软件ControlDesk获得的物体距离交互式地、准确地指定停车传感器的激励,或者利用dSPACE ASM Traffic的环境仿真进行动态计算。

Mobile Ultrasonic Sensor Test System自动分析车载超声波传感器产生的超声波,包括频率和信号幅度等。根据要仿真的物距,可以通过这些特性精确地复现信号,并延迟生成作为回波信号,以激励安装在车辆上的传感器。

测试系统支持直接和间接回波信号的计算。产生间接回波信号的唯一要求是在待测传感器前面放置一个带有dSPACE传感器的dSPACE传感器支架。多回波也可以支持。

应用示例:前置ISO 17386 MALSO测试

ISO 17386:2010 描述了MALSO系统(MALSO:Maneuvering Aids for Low Speed Operation)中的性能需求和测试流程。

它规定了驾驶员通常从目标检测中获得最低功能需求,即在定义的(短)检测范围内检测相关障碍物并获得相关信息。它定义了错误报告和性能测试程序的最低要求。它还包含一般信息策略的规则,但不限制信息类型或显示系统的类型。

兼容ISO标准的常规方法中规定了一项测试程序,即直径为7.5 cm的杆在超声波传感器指定的检测范围内在固定网格中移动。换句话说:在ISO-MALSO测试期间,必须在车辆前后移动一个测试对象。

通过dSPACE Mobile Ultrasonic Sensor Test System,您可以在真实车辆上仿真此测试。在环境仿真中,仿真的ISO杆按照ISO规范进行移动,计算出的物体到车辆的距离作为仿真回波信号,以激励安装在车上的传感器。通过dSPACE Mobile Ultrasonic Sensor Test System,您可以在真实车辆上仿真此测试。实际回波信号的测量必须以听觉形式提供给驾驶员,并且根据设备的不同,在视觉层面上作为车辆到目标距离的合理反馈。

Mobile Ultrasonic Sensor Test System的主要优点

  • 移动性:该测试系统易于运输,可直接在车辆上使用。
  • 无需修改:无需对车辆进行改装。
  • 测试的重现性: 超声波传感器技术的测试易于复现和记录。
  • 实用性: 为了测试超声波传感器技术,用户必须对安装在车辆中的测量系统有深入的了解(黑盒测试)。

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