一种AFS控制器的硬件在环仿真系统的制作方法

本发明涉及一种用于汽车零部件开发测试的硬件在环仿真系统(hardware in the Loop simuLation),特别是涉及一种AFS(Adaptive Front-Lighting System，自适应前照灯系统)控制器的硬件在环仿真系统。

背景技术：

随着社会不断发展，人们对现代汽车的安全、环保、节能以及舒适度不断提出高要求，而汽车前照灯系统是汽车整个体系中不可或缺的一部分，故而前照灯的智能化控制迫切需要。传统的前照灯照射角度固定，在转弯工况时无法给弯道内侧的区域提供照明，导致驾驶员对弯道上的障碍发现不及时，影响行车安全；此外，在汽车上下坡时前照灯无法提供充足的照明，给夜间行车带来了不便和交通隐患，极大地威胁了驾驶员的夜间行车安全。自适应前照灯系统(Adaptive Front-Lighting System，简称AFS)，可以根据汽车行驶状态信息和前方道路环境信息，自动调整光型与照射区域，进而改善前方道路的照明条件，增强夜间驾驶的安全性，是目前道路交通安全和汽车主动安全设计领域的重点研究方向之一。

AFS控制器作为AFS的核心，对AFS性能有重要的影响。AFS控制器从系统架构设计,单个功能的开发、测试,到软件集成、系统测试和标定,需要一个长期的过程。在其软件开发流程中,通常采取概念设计—建模与仿真—代码生成—软件集成—测试的做法。整个开发过程忽略了一些实际因素的影响(例如车灯转动的滞后性)，增加了对AFS控制效果的不确定性，因此在对AFS控制器批产之前,对于软件及硬件的测试是必不可少的。目前这种测试一般是实际 车辆装配控制器后进行道路试验从而延长了整个开发周期，提高了开发成本，加大了开发测试的难度，而且测试重复性差。此外对于有些极限测试工况由于较为危险，因此难以进行测试。

目前未有自适应前照灯硬件在环仿真实验系统的相关专利。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述现象，本发明提供了一种AFS控制器的硬件在环仿真系统,该系统不仅能较好地模拟真实车辆对AFS控制器进行测试，而且可以对AFS控制器进行批量生产前的硬件、软件测试。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种AFS控制器的硬件在环仿真系统，包括有方向盘转角信号采集子系统、通讯及传感器信号复现子系统、车辆动力学仿真子系统、左右前照灯子系统，

所述方向盘转角信号采集子系统用于采集驾驶员转动方向盘的信号；

所述通讯及传感器信号复现子系统与方向盘转角信号采集子系统相连，与车辆动力学仿真子系统相连，以及与左右前照灯子系统相连，用于接收方向盘转角信号，并将方向盘转角信号发送给车辆动力学仿真子系统，并接收车辆动力学仿真子系统计算数据，并将计算数据转化为传感器信号发送给AFS控制器；

所述车辆动力学仿真子系统用于计算车辆在某方向盘转角下的车辆行驶信息，并以动画的形式表现；

所述左右前照灯子系统用于接收和执行AFS控制器控制指令。

进一步地，所述方向盘转角信号采集子系统包括方向盘模块、方向盘转角信号采集模块，

所述方向盘模块用以将驾驶员转动方向盘的转角转换为模拟量信号反映 方向盘转动状况；

所述方向盘转角信号采集模块用于采集方向盘模块产生的转角信号，并进行模数转换，并通过RS232串口通讯发送给通讯及传感器信号复现子系统2。

所述方向盘转角信号采集模块采用单片机开发，

进一步地，所述通讯及传感器信号复现子系统包括方向盘转角信号采集系统通讯模块、车辆动力学仿真系统通讯模块、传感器信号复现模块，

所述方向盘转角信号采集系统通讯模块用于所述方向盘转角信号采集系统通讯模块通过串口接收方向盘转角信号采集模块发送的方向盘转角信号，并将其发送给车辆动力学仿真系统通讯模块；

所述车辆动力学仿真系统通讯模块用于接收方向盘转角信号采集模块发送的方向盘转角信号，并将车辆在某方向盘转角下的行驶信息发送给传感器信号复现模块，所述传感器信号复现模块用于接收车辆动力学仿真系统通讯模块22发送的车辆行驶信息，并将其转化为模拟量信号发送给AFS控制器4。

所述通讯及传感器信号复现子系统中各模块采用Labview软件编写。

进一步地，所述车辆动力学仿真子系统包括驾驶员模块、道路模块、整车模块，

所述驾驶员模块用于根据道路工况信息，对整车模块进行加速，换挡、自动、转向操作；

所述道路模块用于输入道路工况信息；

所述整车模块用于计算车辆当前行驶状态数据。

进一步地，所述整车模块包括发动机子模块、传动系子模块、轮胎子模块、底盘子模块，

所述发动机子模块用于计算发动机的输出转矩，输出转速；

所述传动系子模块用于计算车速；

所述轮胎子模块用于计算行驶阻力；

所述底盘子模块用于计算方向盘转角、车身俯仰角、以及车身的横摆角速度。

所述车辆动力学仿真子系统中各模块采用汽车动力学模拟软件中相应模块搭建。

进一步地，所述左右前照灯子系统包括左右前照灯照明模块、左右前照灯水平驱动模块、左右前照灯俯仰驱动模块、左右前照灯水平位移反馈模块、左右前照灯俯仰位移反馈模块，

所述左右前照灯照明模块用于打出光型；

所述左右前照灯水平驱动模块用于驱动左右前照灯水平摆动；

所述左右前照灯俯仰驱动模块用于驱动左右前照灯俯仰摆动；

所述左右前照灯水平位移反馈模块，采用激光位移传感器，用于反馈左右前照灯水平摆动位移；

所述左右前照灯俯仰位移反馈模块，采用直线位移传感器，用于反馈左右前照灯俯仰摆动位移。

相比现有技术，本发明的优点在于：

本发明可以真实地模拟驾驶员—车辆—AFS三者交互控制及反馈,从而可对汽车AFS控制器进行各种测试，解决了在汽车AFS控制器开发后期通过实车安装进行试验时危险系数高、花费高、周期长、重复性差的问题。

附图说明

图1是本发明一种汽车AFS控制器的硬件在环仿真系统的结构示意图。

图2是图1中方向盘转角采集子系的结构示意图。

图3是图1中通讯及传感器信号复现子系统的结构示意图。

图4是图1中车辆动力学仿真子系统的结构示意图。

图5是图4中整车模型的结构示意图。

图6是图1中左右前照灯子系统的结构示意图。

图7是本发明AFS控制器的硬件在环仿真系统的工作原理示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。

请参阅图1,一种AFS控制器的硬件在环仿真系统，包括方向盘转角信号采集子系统1、车辆动力学仿真子系统3、通讯与传感器信号复现子系统2，以及执行AFS控制器控制指令的左右前照灯子系统5。

所述方向盘转角信号采集子系统1用来采集驾驶员转动方向盘的转角信号。

所述通讯及传感器信号复现子系统2用于接收方向盘转角采集子系统1发送的方向盘转角信号，并将其发送给车辆动力学仿真子系统3，并接收车辆动力学仿真子系统3计算数据，并将计算数据转化为传感器信号发送给AFS控制器4。

所述车辆动力学仿真子系统3用于计算车辆在某方向盘转角下的车辆行驶信息，并以动画的形式表现。

所述AFS控制器4为待测的实际硬件产品。

所述左右前照灯子系统5用于接收和执行AFS控制器4控制指令。

请参阅图2，所述方向盘转角采集子系统1包括方向盘模块11和方向盘转角信号采集模块12。

所述方向盘模块11为采用光电数字式转角传感器，能精确测量转动角度，用以将驾驶员转动方向盘的转角转换为模拟量信号反映方向盘转动状况。

所述方向盘转角信号采集模块12采用单片机开发，用于采集方向盘模块11产生的转角信号，并进行模数转换，并通过RS232串口通讯发送给通讯及传感器信号复现子系统2。

请参阅图3，所述通讯及传感器信号复现子系统2包括方向盘转角信号采集系统通讯模块21、车辆动力学仿真系统通讯模块22和传感器信号复现模块23。

所述方向盘转角信号采集系统通讯模块21通过串口接收方向盘转角信号采集模块12发送的方向盘转角信号，并将其发送给车辆动力学仿真系统通讯模块22。

所述车辆动力学仿真系统通讯模块22用于接收方向盘转角信号采集模块12发送的方向盘转角信号，并将车辆在某方向盘转角下的行驶信息(来自车辆动力学仿真子系统3的运算)发送给传感器信号复现模块23。

所述传感器信号复现模块23用于接收车辆动力学仿真系统通讯模块22发送的车辆行驶信息，并将其转化为模拟量信号发送给AFS控制器4。

所述通讯及传感器信号复现子系统2所有子模块均采用Labview软件编写。

请参阅图4，车辆动力学仿真子系统3包括驾驶员模块31、道路模块32、整车模块33，所述驾驶员模块31用于根据道路工况信息，对整车模块33进行加速，换挡、自动、转向操作；所述道路模块32用于输入道路工况信息；所述整车模块33用于计算车辆当前行驶状态数据。

请参阅图5所述整车模块33包括发动机子模块331、传动系子模块332、轮胎子模块333、底盘子模块334，所述发动机子模块331用于计算发动机的输出转矩，输出转速；所述传动系子模块332用于计算车速；所述轮胎子模块333用于计算行驶阻力；所述底盘子模块334用于计算方向盘转角、车身俯仰角、以及车身的横摆角速度。

所述车辆动力学仿真子系统中各模块均采用车辆动力学仿软件中相应模块搭建。

请参阅图6所述左右前照灯子系统5包括左右前照灯照明模块51、左右前照灯水平驱动模块52、左右前照灯俯仰驱动模块53、左右前照灯水平位移反馈模块54、左右前照灯俯仰位移反馈模块55，

所述左右前照灯照明模块51用于打出光型；

所述左右前照灯水平驱动模块52用于驱动左右前照灯水平摆动；

所述左右前照灯俯仰驱动模块53用于驱动左右前照灯俯仰摆动；

所述左右前照灯水平位移反馈模块54，采用激光位移传感器，用于反馈左右前照灯水平摆动位移；

所述左右前照灯俯仰位移反馈模块55，采用直线位移传感器，用于反馈左右前照灯俯仰摆动位移。

请参阅图7，这是AFS控制器的硬件在环仿真系统的工作原理示意图，驾 驶员通过动力学仿真系统3中动画所显示的路况转动方向盘，由方向盘转角信号采集子系统1采集驾驶员转动方向盘的转角模拟电压信号变化，并转化为数字信号，通过RS232串口通讯发送给通讯及传感器信号复现子系统2，由其内部编写的LabVIEW上位机程序接收方向盘转角数字信号。通讯及传感器信号复现子系统2将接收到的数据发送给车辆动力学仿真子系统3，并接收车辆动力学仿真子系统3计算数据(主要包括方向盘转角、侧倾角、汽车车速和横摆角信号)，并将计算数据转化为传感器信号发送给AFS控制器4。AFS控制器4向左右前照灯子系统5发送控制指令，并且根据左右前照灯子系统5执行情况的状态反馈信号进行修正，从而能够准确地实现两侧前照灯所需转角。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。