智能车基本性能的考核与测试方法
【专利摘要】本发明涉及一种智能车基本性能的考核与测试方法，具体步骤如下，智能车全部测试内容在最简考核环境试验区以及高速公路上进行；考核智能车转向执行机构、控制器对转向指令的响应；控制器的信息输出；执行机构的执行精度；执行机构的极限能力；考核智能车制动执行机构、控制器的功能和性能；测试车速对电子油门控制器D/A输出值的响应;整车最小可控行驶距离及性能稳定性测试。有益效果：对智能车的基本性能、基本功能、可重复性和可靠性等项目在最简考核环境试验区中进行实验与测试的技术方案，能够全面考核、测试智能车的基本性能、基本功能、可重复性和可靠性等，对智能车各项性能与功能的改进、提升具有促进作用。
【专利说明】智能车基本性能的考核与测试方法【技术领域】
[0001]本发明属于智能驾驶，尤其涉及一种智能车基本性能的考核与测试方法。
【背景技术】
[0002]智能驾驶技术涉及计算机科学、通信科学、认知科学、车辆工程、电子电气工程、控制科学与工程、系统科学与技术、人机工程科学、人工智能等诸多科学，智能车是衡量一个国家科研实力和工业水平的重要标志之一。无人驾驶车的出现，从根本上改变了传统的“人-车-路”闭环系统中的车辆驾驶方式，将驾驶员从长时间的繁琐、低级、持久的驾驶活动中解放出来，利用先进的传感器以及信息技术控制车辆行驶，让驾驶活动中常规、持久、低级、重复的操作自动完成，能够极大地提高交通系统的效率和安全，提高人类移动生活的品质，具有广泛的社会应用价值。同时，智能驾驶技术的研究将极大地增强我国在汽车主动安全等方面的核心竞争力，对提升我国汽车电子产品和汽车产业自主创新能力具有重大的战略意义。
[0003]在智能驾驶技术的研究方面，国外起步较早，已经论证了技术的可行性并进行了实路测试，典型的研究代表如美国卡耐基梅隆大学的NavLab-5智能车、谷歌公司的GoogleDriverless Car、意大利帕尔马大学的The ARGO vehicle、德国联邦国防军大学的VaMP智能驾驶系统等。
[0004]国内研究起步较晚，与国际先进水平存在技术差距，但研究进展迅猛，不断取得阶段性成果。吉林大学是我国最早开展智能车研究的单位之一。吉林大学智能车辆课题组从上世纪90年代开始一直开展智能车辆自主导航研究，先后开发出JLUIV-1、JLUIV-1I和几UIV-1II三代视觉导航智能车。清华大学计算机系智能技术与系统国家重点实验室在视觉导航系统和临场感知�？叵低车确矫嬗薪仙钊氲难芯浚兄瞥鲋悄芤贫魅薚HMR-V(TsingHua Mobile Robot V)智能车。2003年，THMR-V在结构化道路上跟踪车道的平均速度达到100km/h,最高时速达到150km/h。1992年国防科技大学研制成功了我国第一辆真正意义上的无人驾驶车辆。2003年该校与中国第一汽车集团公司历时I年半合作研制的红旗CA7460自动驾驶轿车实验成功，曾达到170km/h的时速。2011年7月14日，国防科技大学无人驾驶HQ3车顺利从长沙行驶至武汉，全程高速公路，并自主超车67次，人工干预10次，人工干预里程占总里程的1%。上海交通大学研制了首辆城市无人驾驶电动车，该车可由远程�？刂富又行耐ü尴叽涠猿盗窘锌刂疲迪肿灾鞯己胶捅苋弥芪С盗竞托腥�。同济大学研制的无人驾驶电动汽车，最高时速50公里，其特色是采用光电传感器探测反射信号自动寻迹行驶。西安交通大学Springrobot智能汽车,能够进行稳定的横向和纵向控制，其特色是通过视觉完成道路检测、行人检测、车辆检测。2012年1`1月24日，在北京理工大学、北汽集团工程研究院、中央电视台、天津电视台等单位的共同参与下，军事交通学院猛狮III号智能车在京津高速台湖收费站至东丽收费站段，顺利完成了京津城际高速公路智能驾驶试验任务。
[0005]目前，智能驾驶技术的研究仍处于实验阶段，对智能车的基本性能、基本功能、可重复性和可靠性等项目进行测试的方法设计与具体实施过程未见报道。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种智能车基本性能的考核与测试方法，可以适用针对智能车的基本性能、基本功能、可重复性和可靠性等项目的测试。
[0007]本发明为实现上述目的，采用以下技术方案:一种智能车基本性能的考核与测试方法，具体步骤如下，
[0008]一、智能车全部测试内容在最简考核环境试验区以及高速公路上进行；其中，最简考核环境试验区包括环形道路、转向实验区和制动及基本性能实验区，所述环形道路中央设有形状呈倒“8”字形的转向实验区，所述制动及基本性能实验区贯穿转向实验区，制动及基本性能实验区两端与环形道路连接；所述制动及基本性能实验区从转向实验区中央贯穿后与环形道路连接；所述转向实验区中间部分的两侧端设有进出车道路，进出车道路一端与转向实验区连通，进出车道路另一端分别与环形道路连接；所述制动及基本性能实验区与进出车道路垂直设置；所述制动及基本性能实验区及进出车道路与环形道路连接处相交形成的丁字形交叉口分别设置信号灯；
[0009]二、智能车在最简考核环境试验区中以及高速公路上的测试技术方案:
[0010]1.转向实验与测试
[0011]考核智能车转向执行机构、控制器的功能和性能，具体包括控制器对转向指令的响应；控制器的信息输出；执行机构的执行精度；执行机构的极限能力；
[0012]1.1控制器对转向指令的响应检测
[0013]检验转向控制器对决策计算机下发指令的响应功能，将转向控制器通过CAN总线与决策计算机相连；
[0014]①在决策计算机的转向实验界面向转向控制器发出转向指令，指令中包含转向角大�。�
[0015]②观察转向盘的运动状态；转向盘应在计算机下发指令后转动相应角度；转向盘执行的准确性测试见2.2 ；
[0016]1.2控制器信息输出检测
[0017]检验控制器按规定协议输出信息的功能:
[0018]①将转向控制器通过CAN总线与决策计算机相连；
[0019]②在决策计算机的转向实验界面向控制器下发转向指令，指令中包含转向角的大小;
[0020]③在决策计算机的转向实验界面读取转向控制器返回的信息并解析；
[0021 ] 1.3执行机构的执行精度检测
[0022]检验转向执行机构的执行准确性
[0023]①将转向控制器通过CAN总线与决策计算机相连；
[0024]②在决策计算机的转向实验界面向控制器下发按最小转向分辨率(1° )转向的指令，即控制器返回的转向盘偏转角是1° ;
[0025]③在决策计算机的转向实验界面读取转向控制器返回的信息并解析；
[0026]1.4执行控制器的极限转向能力检测[0027]检验转向执行机构的极限转向能力
[0028]①将转向控制器通过CAN总线与决策计算机相连；
[0029]②将转向盘置于中间位置；
[0030]③在决策计算机的转向实验界面向控制器下发按最大转向角向左转向的指令；
[0031]④记录从发出指令到转向盘达到最大转向位置所用的时间；
[0032]⑤在决策计算机的转向实验界面读取转向控制器返回的信息并解析；
[0033]⑥在决策计算机的转向实验界面向控制器下发按最大转向角向右转向的指令；
[0034]⑦记录从发出指令到转向盘达到最大转向位置所用的时间；
[0035]⑧在决策计算机的转向实验界面读取转向控制器返回的信息并解析；
[0036]⑨在决策计算机的转向实验界面向控制器下发向左转向回到中间位置的指令；
[0037]⑩记录从发出指令到转向盘达到最大转向位置所用的时间；
[0038](6)在决策计算机的转向实验界面读取转向控制器返回的信息并解析；
[0039]改变转向方向，重复步骤②一β;控制器返回的转向盘偏转角与决策计算机下发
指令中的转向角保持一致；
[0040]2.制动实验与测试
[0041]在最简考核环境试验区中的制动及基本性能实验区进行，考核智能车制动执行机构、控制器的功能和性能；
[0042]2.1检测汽车减速度对行车制动系统中油泵工作时间的响应
[0043]①在制动实验场地上，驾驶员控制车辆，保持转向盘中间位置，将车速迅速提升至某一规定速度；
[0044]由决策计算机发出制动指令，油泵工作规定时间后停止；
[0045]②记录初始车速和油泵工作时间，记录制动时车辆的减速度。
[0046]③改变油泵工作时间，重复步骤②和③；
[0047]④改变制动初始速度，重复步骤①和④；
[0048]2.2汽车减速度对备用制动系统中电机工作时间的响应
[0049]①在制动实验场地上，驾驶员控制车辆，保持转向盘中间位置，将车速迅速提升至某一规定速度；
[0050]②由决策计算机发出制动指令，制动电机工作规定时间后停止；
[0051]③记录初始车速和电机工作时间，记录制动时车辆的减速度。
[0052]④改变电机工作时间，重复步骤②和③；
[0053]⑤改变制动初始速度，重复步骤①和④；
[0054]3.加速实验与测试
[0055]在高速公路上进行，测试车速对电子油门控制器D/A输出值的响应；
[0056]①在平直道路上，将转向盘置于中间位置；
[0057]②由决策计算机发出油门开度(D/A值)指令，控制车辆加速行驶；
[0058]③按规定步长增加油门开度，重复步骤①和②，直至车速达到120km/h ；
[0059]④按规定步长减小油门开度，重复步骤①和②，直至发动机处于怠速状态；
[0060]⑤记录上述加速和减速过程的数据；[0061]4.整车实验与测试
[0062]4.1最小可控行驶距离测试
[0063]在最简考核环境试验区中的制动及基本性能实验区进行，测试智能车的基本可控行驶能力；
[0064]①检查并调整轮胎气压到规定气压值；
[0065]②在制动试验区，使转向盘置于中间位置； [0066]③由决策计算机按一定时间间隔发出启动和停止的指令；
[0067]④若车启动，减小时间间隔，重复步骤③；
[0068]⑤若未启动,增大时间间隔,重复步骤③；
[0069]⑥记录车辆刚好可以启动的临界时间间隔Λ t，测量车辆在此间隔经过的距离；
[0070]⑦以车辆刚好可以启动的时间间隔控制车辆移动，重复3次，记录每次行驶的距
W
两，
[0071]4.2性能稳定性测试
[0072]在最简考核环境试验区中的转向实验区进行，检验智能车沿规定路线行驶的可重复性，试验过程中不应出现驶出车道等异常；
[0073]①在转向实验区中央，将转向盘置于中间位置；
[0074]②使车辆以固定方向盘转角怠速行驶，车辆将作匀速圆周运动，周期为3圈；
[0075]③改变行驶方向，重复步骤①；
[0076]④改变转向盘转角，重复步骤①-②；
[0077]⑤记录每个行驶周期的方向盘转角、所用时间和车辆状态。
[0078]所述执行控制器极限转向能力检测中转向盘从中间位置开始转向到左或右极限位置的平均时间不超过2s ;转向盘从一侧极限位置开始转向另一侧极限位置的平均时间不超过4s。
[0079]有益效果:本发明提供了一种对智能车的基本性能、基本功能、可重复性和可靠性等项目在最简考核环境试验区中进行实验与测试的技术方案，能够全面考核、测试智能车的基本性能、基本功能、可重复性和可靠性等，对智能车各项性能与功能的改进、提升具有促进作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0080]图1是最简考核环境试验区的结构示意图。
[0081]图2是智能车的基本可控行驶能力测试中放松制动、施加制动时间间隔示意图。
[0082]图中:1、环形道路，2、转向实验区，3、制动及基本性能实验区，4、进出车道路，5、信号灯。
【具体实施方式】
[0083]下面结合较佳实施例详细说明本发明的【具体实施方式】。详见附图，
[0084]一种对智能车基本性能进行考核与测试的方法，所有测试内容在最简考核环境试验区和平直、良好的高速公路进行。其中，最简考核环境试验区包括:环形道路、转向实验区和制动及基本性能实验区，所述环形道路中央设有形状呈倒“8”字形的转向实验区，所述制动及基本性能实验区贯穿转向实验区，制动及基本性能实验区两端与环形道路连接。所述制动及基本性能实验区从转向实验区中央贯穿后与环形道路连接。所述转向实验区中间部分的两侧端设有进出车道路，进出车道路一端与转向实验区连通，进出车道路另一端分别与环形道路连接。所述制动及基本性能实验区与进出车道路垂直设置。所述制动及基本性能实验区及进出车道路与环形道路连接处相交形成的丁字形交叉口分别设置信号灯。试验区大小:IOOOmX 200m。
[0085]智能车在最简考核环境试验区中的测试技术方案是:
[0086]1.转向实验与测试
[0087]本实验内容在最简考核环境试验区中的转向实验区进行，要求天气良好。实验目的是:考核智能车转向执行机构、控制器的功能和性能。实验内容包括:控制器对转向指令的响应；控制器的信息输出；执行机构的执行精度；执行机构的极限能力。详细的技术方案是:
[0088]1.1控制器对转向指令的响应实验
[0089]检验转向控制器对决策计算机下发指令的响应功能。实验方法是:
[0090]a)将转向控制器通过CAN总线与决策计算机相连；
[0091]b)在决策计算机的转向实验界面向转向控制器发出转向指令，指令中包含转向角大�。�
[0092]c)观察转向盘的运动状态。
[0093]本实验要求:
[0094]①转向盘应在计算机下发指令后转动相应角度；
[0095]②转向盘执行的准确性测试见2.2。
[0096]1.2控制器信息输出实验
[0097]检验控制器按规定协议输出信息的功能。实验方法是:
[0098]①将转向控制器通过CAN总线与决策计算机相连；
[0099]②在决策计算机的转向实验界面向控制器下发转向指令，指令中包含转向角的大小;
[0100]③在决策计算机的转向实验界面读取转向控制器返回的信息并解析。
[0101]本实验要求:
[0102]②在决策计算机发出指令后控制器返回规定信息；
[0103]③返回信息数据完整；
[0104]④返回信息中的实测方向盘转角与决策计算机下发指令中的方向盘转角一致。
[0105]1.3执行机构的执行精度实验
[0106]检验转向执行机构的执行准确性。实验方法是:
[0107]①将转向控制器通过CAN总线与决策计算机相连；
[0108]②在决策计算机的转向实验界面向控制器下发按最小转向分辨率(1° )转向的指令；
[0109]③在决策计算机的转向实验界面读取转向控制器返回的信息并解析。
[0110]本实验要求:控制器返回的转向盘偏转角应该是1°。需要注意的是:由于转向盘自由行程的存在，车辆的实际响应有可能与转向指令的要求不符。[0111]1.4执行控制器的极限转向能力实验
[0112]检验转向执行机构的极限转向能力。实验方法是:
[0113]I)将转向控制器通过CAN总线与决策计算机相连；
[0114]2)将转向盘置于中间位置；
[0115]3)在决策计算机的转向实验界面向控制器下发按最大转向角向左转向的指令；
[0116]4)记录从发出指令到转向盘达到最大转向位置所用的时间；
[0117]5)在决策计算机的转向实验界面读取转向控制器返回的信息并解析；
[0118]6)在决策计算机的转向实验界面向控制器下发按最大转向角向右转向的指令；
[0119]7)记录从发出指令到转向盘达到最大转向位置所用的时间；
[0120]8)在决策计算机的转向实验界面读取转向控制器返回的信息并解析；
[0121]9)在决策计算机的转向实验界面向控制器下发向左转向回到中间位置的指令；
[0122]10)记录从发出指令到转向盘达到最大转向位置所用的时间；
[0123]11)在决策计算机的转向实验界面读取转向控制器返回的信息并解析；
[0124]12)改变转向方向，重复步骤2)-11)。
[0125]本实验要求:
[0126]①控制器返回的转向盘偏转角应该与决策计算机下发指令中的转向角一致；
[0127]②转向盘从中间位置开始转向到左(右)极限位置的平均时间不超过2s ；
[0128]③转向盘从一侧极限位置(左或右)开始转向以另一侧极限位置(右或左)的平均时间不超过4s。
[0129]需要注意的是:由于转向盘自由行程的存在，车辆的实际响应有可能与转向指令的要求不符！
[0130]2.制动实验与测试
[0131]本实验在最简考核环境试验区中的制动及基本性能实验区进行，要求天气良好。实验目的在于考核智能车制动执行机构、控制器的功能和性能。实验内容包括:汽车减速度对行车制动系统(液压)中油泵工作时间的响应；汽车减速度对备用制动系统(电机)中电机工作时间的响应。
[0132]2.1汽车减速度对油泵工作的响应
[0133]检验电控液压系统的制动性能，为制定制动策略提供依据。实验方法是:
[0134]①在制动实验场地上，驾驶员控制车辆，保持转向盘中间位置，将车速迅速提升至某一规定速度；
[0135]②由决策计算机发出制动指令，油泵工作规定时间后停止；
[0136]③记录初始车速和油泵工作时间，记录制动时车辆的减速度。
[0137]④改变油泵工作时间，重复步骤②和③；
[0138]⑤改变制动初始速度，重复步骤①和④。
[0139]表I汽车减速度对油泵工作的响应实验结果记录表
[0140][0141]
【权利要求】
1.一种智能车基本性能的考核与测试方法，其特征是: 一、智能车全部测试内容在最简考核环境试验区以及高速公路上进行；其中，最简考核环境试验区包括环形道路、转向实验区和制动及基本性能实验区，所述环形道路中央设有形状呈倒“8”字形的转向实验区，所述制动及基本性能实验区贯穿转向实验区，制动及基本性能实验区两端与环形道路连接；所述制动及基本性能实验区从转向实验区中央贯穿后与环形道路连接；所述转向实验区中间部分的两侧端设有进出车道路，进出车道路一端与转向实验区连通，进出车道路另一端分别与环形道路连接；所述制动及基本性能实验区与进出车道路垂直设置；所述制动及基本性能实验区及进出车道路与环形道路连接处相交形成的丁字形交叉口分别设置信号灯； 二、智能车在最简考核环境试验区中以及高速公路上的测试技术方案: .1.转向实验与测试 考核智能车转向执行机构、控制器的功能和性能，具体包括控制器对转向指令的响应；控制器的信息输出；执行机构的执行精度；执行机构的极限能力； .1.1控制器对转向指令的响应检测 检验转向控制器对决策计算机下发指令的响应功能，将转向控制器通过CAN总线与决策计算机相连； ①在决策计算机的转向实验界面向转向控制器发出转向指令，指 令中包含转向角大�。� ②观察转向盘的运动状态；转向盘应在计算机下发指令后转动相应角度；转向盘执行的准确性测试见2.2 ； .1.2控制器信息输出检测 检验控制器按规定协议输出信息的功能: ①将转向控制器通过CAN总线与决策计算机相连； ②在决策计算机的转向实验界面向控制器下发转向指令，指令中包含转向角的大�。� ③在决策计算机的转向实验界面读取转向控制器返回的信息并解析； . 1.3执行机构的执行精度检测 检验转向执行机构的执行准确性 ①将转向控制器通过CAN总线与决策计算机相连； ②在决策计算机的转向实验界面向控制器下发按最小转向分辨率(1°)转向的指令，即控制器返回的转向盘偏转角是1° ； ③在决策计算机的转向实验界面读取转向控制器返回的信息并解析； .1.4执行控制器的极限转向能力检测 检验转向执行机构的极限转向能力 ①将转向控制器通过CAN总线与决策计算机相连； ②将转向盘置于中间位置； ③在决策计算机的转向实验界面向控制器下发按最大转向角向左转向的指令； ④记录从发出指令到转向盘达到最大转向位置所用的时间； ⑤在决策计算机的转向实验界面读取转向控制器返回的信息并解析； ⑥在决策计算机的转向实验界面向控制器下发按最大转向角向右转向的指令；⑦记录从发出指令到转向盘达到最大转向位置所用的时间； ⑧在决策计算机的转向实验界面读取转向控制器返回的信息并解析； ⑨在决策计算机的转向实验界面向控制器下发向左转向回到中间位置的指令； ⑩记录从发出指令到转向盘达到最大转向位置所用的时间； (U在决策计算机的转向实验界面读取转向控制器返回的信息并解析； 改变转向方向，重复步骤②一 #;控制器返回的转向盘偏转角与决策计算机下发指令 中的转向角保持一致；. 2.制动实验与测试 在最简考核环境试验区中的制动及基本性能实验区进行，考核智能车制动执行机构、控制器的功能和性能； .2.1检测汽车减速度对行车制动系统中油泵工作时间的响应 ①在制动实验场地上，驾驶员控制车辆，保持转向盘中间位置，将车速迅速提升至某一规定速度； 由决策计算机发出制动指令，油泵工作规定时间后停止； ②记录初始车速和油泵工作时间，记录制动时车辆的减速度。 ③改变油泵工作时间，重复步骤②和③； ④改变制动初始速度，重复步骤①和④； .2.2汽车减速度对备用制动系统中电机工作时间的响应 ①在制动实验场地上，驾驶员控制车辆，保持转向盘中间位置，将车速迅速提升至某一规定速度； ②由决策计算机发出制动指令，制动电机工作规定时间后停止； ③记录初始车速和电机工作时间，记录制动时车辆的减速度。 ④改变电机工作时间，重复步骤②和③； ⑤改变制动初始速度，重复步骤①和④；. 3.加速实验与测试 在高速公路上进行，测试车速对电子油门控制器D/A输出值的响应； ①在平直道路上，将转向盘置于中间位置； ②由决策计算机发出油门开度(D/A值)指令，控制车辆加速行驶； ③按规定步长增加油门开度，重复步骤①和②，直至车速达到120km/h； ④按规定步长减小油门开度，重复步骤①和②，直至发动机处于怠速状态； ⑤记录上述加速和减速过程的数据；. 4.整车实验与测试 .4.1最小可控行驶距离测试 在最简考核环境试验区中的制动及基本性能实验区进行，测试智能车的基本可控行驶能力； ①检查并调整轮胎气压到规定气压值； ②在制动试验区，使转向盘置于中间位置； ③由决策计算机按一定时间间隔发出启动和停止的指令；④若车启动，减小时间间隔，重复步骤③； ⑤若未启动,增大时间间隔,重复步骤③； ⑥记录车辆刚好可以启动的临界时间间隔Λt，测量车辆在此间隔经过的距离； ⑦以车辆刚好可以启动的时间间隔控制车辆移动，重复3次，记录每次行驶的距离； .4.2性能稳定性测试 在最简考核环境试验区中的转向实验区进行，检验智能车沿规定路线行驶的可重复性，试验过程中不应出现驶出车道等异常； ①在转向实验区中央，将转向盘置于中间位置； ②使车辆以固定方向盘转角怠速行驶，车辆将作匀速圆周运动，周期为3圈； ③改变行驶方向，重复步骤①； ④改变转向盘转角，重复步骤①-②； ⑤记录每个行驶周期的方向盘转角、所用时间和车辆状态。
2.根据权利要求1所述的智能车基本性能的考核与测试方法，其特征是:所述执行控制器极限转向能力检测中转向盘从中间位置开始转向到左或右极限位置的平均时间不超过2s ;转向盘从一侧极限位置开 始转向另一侧极限位置的平均时间不超过4s。
【文档编号】G01M17/007GK103759948SQ201410008560
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月7日 优先权日:2014年1月7日
【发明者】徐友春, 贾鹏, 袁一, 李建市, 刘洪泉, 朱愿, 冯明月, 李华, 李明喜, 章永进, 王肖, 张志超, 万剑 申请人:中国人民解放军军事交通学院
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
