CN118466469B - 一种基于dsi3协议的域控制器泊车功能测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及泊车测试技术领域，尤其涉及一种基于DSI3协议的域控制器泊车功能测试系统。其中，硬件在环实时机柜接收场景仿真软件平台传输的虚拟场景，并在所述虚拟场景中运行所述车辆动力学模型，将车辆状态实时传输给待测试的域控制器；超声波仿真台架响应于域控制器的测量指令，根据所述距离生成基于DSI3协议的模拟回波信号，将所述模拟回波信号传输给所述域控制器；域控制器根据模拟回波信号识别障碍物距离，执行泊车算法，生成车辆控制指令；硬件在环实时机柜根据车辆控制指令和虚拟场景确定车辆在虚拟场景中的动作。本发明相比实车测试，可以节省更多的人力和物力，提高测试效率。相比物理回波方案，具有更高的准确性。

Description

一种基于DSI3协议的域控制器泊车功能测试系统

技术领域

本发明涉及泊车测试技术领域，尤其涉及一种基于DSI3协议的域控制器泊车功能测试系统。

背景技术

自动泊车是一种通过车载传感器和车辆控制芯片完成车辆自动泊入车位的辅助驾驶系统，自动泊车系统主要由环境感知、识别决策、运动执行三部分构成。

现有泊车功能验证中多数采用实车或物理回波模拟方式进行验证。采用实车测试的效率低、成本高，且无法与域控制器进行实时通信，泊车功能验证周期长；采用物理回波模拟方式测试，难以保证物理探头与车辆探头之间耦合方式的可靠性与稳定性，很容易对超声波信号与回波模拟信号的传输产生干扰，从而难以保证泊车功能验证结果的准确性。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于DSI3协议的域控制器泊车功能测试系统，在实验室内对域控制器进行测试，基于DSI3协议模拟回波信号，缩短域控制器泊车算法开发周期，相比实车测试，可以节省更多的人力和物力，提高测试效率。相比物理回波方案，具有更高的准确性。

本发明实施例提供了一种基于DSI3协议的域控制器泊车功能测试系统，包括：硬件在环实时机柜、场景仿真软件平台和超声波仿真台架；

所述硬件在环实时机柜接收场景仿真软件平台传输的虚拟场景，并在所述虚拟场景中运行所述车辆动力学模型，将车辆状态实时传输给待测试的域控制器；根据所述车辆状态和虚拟场景确定障碍物距离，将所述距离传输给超声波仿真台架；

所述超声波仿真台架响应于所述域控制器的测量指令，根据所述距离生成基于DSI3协议的模拟回波信号，将所述模拟回波信号传输给所述域控制器；

所述域控制器根据所述模拟回波信号识别障碍物距离，执行泊车算法，生成车辆控制指令并传输给所述硬件在环实时机柜；

所述硬件在环实时机柜根据所述车辆控制指令和虚拟场景确定车辆在虚拟场景中的动作，所述动作用于生成泊车功能测试结果。

可选的，将所述超声波仿真台架作为DSI3协议的从节点，将所述域控制器作为DSI3协议的主节点，通过调制电路在所述从节点和主节点之间形成电流回路，以模拟电气接口与物理层数据链路层；通过控制单元模拟超声波仿真台架与域控制器之间数据链路层的信号；

所述根据所述距离生成基于DSI3协议的模拟回波信号，将所述模拟回波信号传输给所述域控制器，包括：

所述控制单元根据所述距离调制电流信号，并基于所述DSI3协议将所述电流信号传输给所述域控制器。

可选的，通过控制单元模拟AK2交互协议；

所述超声波仿真台架响应于所述域控制器的测量指令之前，还包括：

所述控制单元解析域控制器基于所述AK2交互协议的指令，并执行相应动作，所述相应动作包括控制超声波仿真台架的测量、测量配置数据访问和读指令响应模式CRM状态；

所述基于所述AK2交互协议的指令在数据链路层以逻辑电平传输。

可选的，还包括上位机；

在硬件在环实时机柜接收场景仿真软件平台传输的虚拟场景之前，所述上位机通过硬件在环实时机柜向超声波仿真台架配置参数，所述参数包括直接回波、间接回波、回波通道、回波频率和回波幅值；

所述超声波仿真台架根据所述参数模拟回波信号。

可选的，还包括校验模块；

所述校验模块将所述域控制器识别的障碍物距离与所述超声波仿真台架模拟的障碍物距离进行比对，校验系统测试精度。

可选的，在所述域控制器根据所述模拟回波信号识别障碍物距离之后，还包括：

所述硬件在环实时机柜接收域控制器根据障碍物距离确定的工作模式，根据所述工作模式确定超声波发波时序，将所述超声波发波时序传输给超声波仿真台架；

所述超声波仿真台架按照所述超声波发波时序模拟回波信号并传输给所述域控制器。

可选的，所述超声波仿真台架包括多个仿真盒，每个仿真盒包括多个通道，每个通道用于模拟一个超声波探头。

可选的，在所述硬件在环实时机柜根据所述车辆控制指令和虚拟场景确定车辆在虚拟场景中的动作之后，还包括：

所述硬件在环实时机柜将所述动作显示在场景仿真软件平台中，测试是否泊车成功。

可选的，还包括搭载在上位机上的人机交互界面；

所述人机交互界面显示有动态的车辆和虚拟场景，静态路网、障碍物距离和交互信息；

通过所述人机交互界面控制所述虚拟场景的启动、暂停和停止；切换车辆和虚拟场景的视角。

本发明实施例具有以下技术效果：

本实施例基于DSI3协议实现域控制器与超声波仿真台架的交互，使得基于域控制器和模拟超声波信号来测试泊车功能成为可能，本实施例可以在实验室内进行，缩短域控制器泊车算法开发周期，相比实车测试，可以节省更多的人力和物力，提高测试效率。相比物理回波方案，不受外界信号干扰，具有更高的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的基于DSI3协议的域控制器泊车功能测试系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的电流调制波形的示意图；

图3是本发明实施例提供的人机交互界面的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

本发明实施例提供的系统用于对搭载泊车算法的域控制器进行泊车性能测试的情况，不需要实车参与测试；本实施例通过模拟的方式生成回波信号，不需要物理回波，避免信号干扰。

需要说明的是，本发明实施例尤其适用于基于 Elmos E524.17芯片实现超声波检测时序的超声波传感器的模拟，该超声波传感器同时实现了滤波、硬件检测和算法处理，同时分析接收到的信号，并确定障碍物回波的信息，最后把相关信息反馈给域控制器。此类传感器支持高速 DSI3 通讯接口，可提供高可靠、快速的数据传输。

实施例1

图1是本发明实施例提供的基于DSI3协议的域控制器泊车功能测试系统，包括：硬件在环实时机柜、场景仿真软件平台和超声波仿真台架。

硬件在环（HIL）实时机柜通过以太网协议ETH接收场景仿真软件平台传输的虚拟场景。场景仿真软件平台，如VTD、Prescan、CarMaker等，设计并搭建泊车类场景，场景设计元素包含主车、目标车、车道线、车位线、其他交通参与者模型等。硬件在环（HIL）实时机柜在虚拟场景中运行车辆动力学模型，通过车辆动力学软件可以仿真虚拟整车，包括整车级参数、动力传动、转向系统、悬架系统等参数设定，得到实时的状态，包括但不限于位置、车速、方向和车轮转角等。将车辆状态实时传输给待测试的域控制器，以供域控制器中的泊车算法接收。而且，硬件在环（HIL）实时机柜还根据车辆状态和虚拟场景确定障碍物距离，例如根据车辆位置和虚拟场景中其它车辆和行人的位置，计算差值作为距离。将距离传输给超声波仿真台架。

本实施例中的超声波仿真台架包括多个仿真盒，每个仿真盒包括多个通道，每个通道用于模拟一个超声波探头，从而可以模拟车身周围的多个超声波探头。

域控制器接收到车辆状态后，通过其内部的泊车算法生成测量指令给超声波仿真台架，以获知当前环境中的障碍物，是否可以泊车。超声波仿真台架响应于域控制器的测量指令，根据距离生成基于DSI3协议的模拟回波信号，将模拟回波信号传输给域控制器。

本实施例中的域控制器与超声波仿真台架基于DSI3协议交互，域控制器支持DSI3协议，不需要改进。超声波仿真台架以及其与域控制器的传输链路需要整体设计以满足DSI3协议的要求，具体将在实施例2中描述。在DSI3协议中，模拟回波信号代表的含义为障碍物的距离值。

域控制器根据模拟回波信号识别障碍物距离，执行泊车算法，生成车辆控制指令并传输给所述硬件在环实时机柜。本实施例的目的在于测试域控制器内部的泊车算法，因此不关注泊车算法的具体逻辑，仅关注其输入和输出。泊车算法会根据障碍物距离判断是否适合泊车，不论是否泊车都需要控制车辆进行下一步动作，或前行或倒车等。

作为一种示例，域控制器将发送测量命令与接收到回波的时间差，作为超声波仿真台架发波和接收到回波的时间差，以该时间差估算当前的空间大小，如果大于一定阈值，且根据障碍物距离判断该空间没有障碍物，则可以释放车位进行泊车操作。

车辆控制指令包括但不限于驱动、制动、转向等。硬件在环实时机柜根据车辆控制指令和虚拟场景确定车辆在虚拟场景中的动作，所述动作用于生成泊车功能测试结果。硬件在环实时机柜将车辆控制指令输入到车辆动力学模型中，再结合虚拟场景，得到车辆在虚拟场景中行驶、制动、转向、倒车等动作。

需要说明的是，超声波仿真台架会实时生成模拟回波信号，域控制器也会实时输出车辆控制指令，随着时间的进行会形成车辆在虚拟场景中的连续动作。硬件在环实时机柜将所述动作显示在场景仿真软件平台中，测试是否泊车成功。如果车辆成功进入停车位则泊车功能测试成功，如果车辆碰撞障碍物，或者泊车压车位线，或者未在具有足够空间的停车位内泊车而是继续寻找车位，则测试失败。

本实施例基于DSI3协议实现域控制器与超声波仿真台架的交互，使得基于域控制器和模拟超声波信号来测试泊车功能成为可能，本实施例可以在实验室内进行，缩短域控制器泊车算法开发周期，相比实车测试，可以节省更多的人力和物力，提高测试效率。相比物理回波方案，不受外界信号干扰，具有更高的准确性。

实施例2

本实施例在上述实施例基础上进一步对DSI3协议模拟和交互过程进行优化。

将超声波仿真台架作为DSI3协议的从节点，将域控制器作为DSI3协议的主节点。从节点的模拟包括两部分，一个是通过调制电路在从节点和主节点之间形成电流回路，以模拟电气接口与物理层数据链路层，通过控制单元模拟超声波仿真台架与域控制器之间数据链路层的信号；另一个是通过控制单元模拟AK2交互协议，AK2是超声波传感器的标准。

对于电气接口与物理层数据链路层的模拟：实际应用中，形成电流回路的两根线要用双绞线。在域控制器向超声波仿真台架传输的前向通道上，设计逻辑电平（例如三电平的形式），通过分别以上升沿、下降沿、前沿高低来区分0和1。控制单元检测超声波仿真台架的总线供电波形得到域控制器发来的电信号。ECU发来的电信号进入同步比较器判断电压值大小，从而解析到域控制器的指令。在超声波仿真台架向域控制器传输的反向通道上，设计电流调制波形，参见图2，一个数据用一个Symbol（符号）表示。每个Symbol由3个chip（片）组成，每个chip有三种电流取值。在此基础上可以设计得到不同的电流波形。不同的电平逻辑和电流波形（其实质是不同的电信号）代表不同的数值和指令，在设计过程中遵循DSI3协议的规定。这部分逻辑电平和电流波形的形成由控制单元，即FPGA（可编程阵列逻辑）与调制电路共同实现。整个数据链路层都是由FPGA编程实现，包含前向通道的命令接收，反向通道的回应，CRC（循环冗余码校验）计算，电流数据编码等

对于AK2交互协议的模拟：AK2交互协议的模拟主要实现针对E524.17如下命令的仿真：

开始标准测量（0x1），在直接测量的情况下发送固定频率的脉冲；

开始高级测量（0x2），在直接测量的情况下发送调频脉冲(chirp)；

停止测量（0x4），停止超声波测量周期；

测量配置数据访问（0x8和0x9），接收“读”测量配置数据或传输“写”测量配置数据；

读CRM状态（0xD），允许读取CRM中的IC状态信息，IC状态提供了快速访问的重要接口和状态信息，例如温度是否过高、是否欠压、过压等，可以通过IC状态位读出来。

在前述节点模拟的基础上，超声波仿真台架响应于域控制器的测量指令之前包括：控制单元解析域控制器基于AK2交互协议的指令（即前述0x1、0x2、0x4、0x8、0x9、0xD），并执行相应动作，所述相应动作包括控制超声波仿真台架的测量、测量配置数据访问和读指令响应模式CRM状态。如果接收到0x1或者0x2（统称为前述测量指令）则控制单元根据距离调制电流信号，并基于DSI3协议将电流信号传输给所述域控制器。

其中，基于AK2交互协议的指令在数据链路层以逻辑电平传输，即前述AK2交互协议的指令的前向通道上传输的。

优选的，参见图1，本系统还包括上位机，需要预先向超声波仿真台架配置参数，以贴近真实的超声波。具体的，在硬件在环实时机柜接收场景仿真软件平台传输的虚拟场景之前，上位机通过硬件在环实时机柜向超声波仿真台架配置参数，包括直接回波、间接回波、回波通道、回波频率和回波幅值；超声波仿真台架根据参数模拟回波信号。具体的，上位机运行试验管理软件，以对发给超声波仿真台架的报文和信号进行实时的监控和控制，同时实现直接回波、间接回波、回波通道、回波频率和回波幅值的参数配置。

超声波仿真台架的同一通道既可以采用直接回波方式，也可以采用间接回波方式控制。若配置了直接回波方式，超声波仿真台架模拟直接回波信息给域控制器；若配置了间接回波方式，需要同步配置回波通道、回波频率和幅值等信息，超声波仿真台架模拟间接回波信息给域控制器，域控制器通过三角测量法，通过两个回波信号计算得出车辆至障碍物的距离。

控制单元通过调节电流的占空比实现回波频率和幅值的调节。经过测试，本实施例提供的装置中障碍物距离最大可以达到5m，距离精度达2‰。

优选的，参见图1，本系统还包括校验模块，将域控制器识别的障碍物距离与所述超声波仿真台架模拟的障碍物距离进行比对，校验系统测试精度。校验模块通过显式控制协议XCP读取2个距离值。

需要说明的是，校验模块可以在实施例1提供的测试流程之前进行预先校验，如果差值大于设定阈值，则需要调节超声波仿真台架的电流波形，直到差值小于设定阈值。校验模块也可以在测试过程中实时校验测试精度。

实施例3

本实施例在上述实施例的基础上提供更详细的测试系统，并且提供域控制器不同工作模式时的测试方法，从而对不同工作模式都可以采用本系统进行测试。

在域控制器根据模拟回波信号识别障碍物距离之后，域控制器自身的泊车算法会根据距离远近进入车位搜索工作模式或者泊车工作模式，进而向硬件在环实时机柜发送确定的工作模式。

上位机运行有发波逻辑模型（描述了工作模式与超声波发波时序的对应关系），将发波逻辑模型编译下载到硬件在环实时机柜，从而硬件在环实时机柜柜接收域控制器根据障碍物距离确定的工作模式，根据工作模式确定超声波发波时序。具体的，使用建模软件模拟车位搜索超声波发波时序或者泊车超声波发波时序。将超声波发波时序传输给超声波仿真台架；超声波仿真台架按照超声波发波时序模拟回波信号并传输给域控制器。

优选的，本系统还包括搭载在上位机上的人机交互界面；人机交互界面显示有动态的车辆和虚拟场景，静态路网、障碍物距离和交互信息；通过人机交互界面控制虚拟场景的启动、暂停和停止；切换车辆和虚拟场景的视角。

具体的，参见图3，左上角为整个窗口的GUI界面，可以控制虚拟,场景的启动、暂停、停止等；右上角图为静态路网，包含车道线信息、车位线信息、道路交通标志牌信息等；左下角为实时运行过程中的场景动画显示，可以切换不同的视角（主车、交通参与者等）；右下角为安装在主车上的传感器信息输出窗口，障碍物的距离信息可以在这个窗口上打印出来。

需要说明的是，图3仅为人机交互界面上4个部分的示意图，图中具体的代码、菜单栏内容和图形形状等技术细节不做保护。

本实施例可用于智能驾驶域控制器泊车算法验证、自动泊车功能APA HIL实时仿真验证，可在实验室的环境下对相关软硬件进行测试与验证。此方法通过模拟超声波DSI3协议，直接将障碍物距离信息发给域控制器，可大大提高模拟障碍物距离的精确度。通过仿真验证手段可大幅降低开发成本，在加快产品开发速度的同时，也能够保证产品的质量。

需要说明的是，本发明所用术语仅为了描述特定实施例，而非限制本申请范围。如本发明说明书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。

还需说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案。

Claims (7)

1.一种基于DSI3协议的域控制器泊车功能测试系统，其特征在于，包括：硬件在环实时机柜、场景仿真软件平台和超声波仿真台架；

所述硬件在环实时机柜接收场景仿真软件平台传输的虚拟场景，并在所述虚拟场景中运行车辆动力学模型，将车辆状态实时传输给待测试的域控制器；根据所述车辆状态和虚拟场景确定障碍物距离，将所述距离传输给超声波仿真台架；

所述超声波仿真台架响应于所述域控制器的测量指令，根据所述距离生成基于DSI3协议的模拟回波信号，将所述模拟回波信号传输给所述域控制器；

所述域控制器根据所述模拟回波信号识别障碍物距离，执行泊车算法，生成车辆控制指令并传输给所述硬件在环实时机柜；

所述硬件在环实时机柜根据所述车辆控制指令和虚拟场景确定车辆在虚拟场景中的动作，所述动作用于生成泊车功能测试结果；

将所述超声波仿真台架作为DSI3协议的从节点，将所述域控制器作为DSI3协议的主节点，通过调制电路在所述从节点和主节点之间形成电流回路，以模拟电气接口与物理层数据链路层；通过控制单元模拟超声波仿真台架与域控制器之间数据链路层的信号；

所述根据所述距离生成基于DSI3协议的模拟回波信号，将所述模拟回波信号传输给所述域控制器，包括：所述控制单元根据所述距离调制电流信号，并基于所述DSI3协议将所述电流信号传输给所述域控制器；

通过控制单元模拟AK2交互协议；

所述超声波仿真台架响应于所述域控制器的测量指令之前，还包括：所述控制单元解析域控制器基于所述AK2交互协议的指令，并执行相应动作，所述相应动作包括控制超声波仿真台架的测量、测量配置数据访问和读指令响应模式CRM状态；

基于所述AK2交互协议的指令在数据链路层以逻辑电平传输。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括上位机；

在硬件在环实时机柜接收场景仿真软件平台传输的虚拟场景之前，所述上位机通过硬件在环实时机柜向超声波仿真台架配置参数，所述参数包括直接回波、间接回波、回波通道、回波频率和回波幅值；

所述超声波仿真台架根据所述参数模拟回波信号。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括校验模块；

所述校验模块将所述域控制器识别的障碍物距离与所述超声波仿真台架模拟的障碍物距离进行比对，校验系统测试精度。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述域控制器根据所述模拟回波信号识别障碍物距离之后，还包括：

所述硬件在环实时机柜接收域控制器根据障碍物距离确定的工作模式，根据所述工作模式确定超声波发波时序，将所述超声波发波时序传输给超声波仿真台架；

所述超声波仿真台架按照所述超声波发波时序模拟回波信号并传输给所述域控制器。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述超声波仿真台架包括多个仿真盒，每个仿真盒包括多个通道，每个通道用于模拟一个超声波探头。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述硬件在环实时机柜根据所述车辆控制指令和虚拟场景确定车辆在虚拟场景中的动作之后，还包括：

所述硬件在环实时机柜将所述动作显示在场景仿真软件平台中，测试是否泊车成功。

7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括搭载在上位机上的人机交互界面；

所述人机交互界面显示有动态的车辆和虚拟场景，静态路网、障碍物距离和交互信息；

通过所述人机交互界面控制所述虚拟场景的启动、暂停和停止；切换车辆和虚拟场景的视角。