汽車自動化有望大幅減少死亡人數
汽車自動化有望大幅減少全世界每年因機動車事故造成的數以萬計的死亡人數——包括汽車駕駛員、摩托車駕駛員、騎腳踏車者和行人。這種自動化有可能改善交通流量、提高駕駛員舒適度和減少燃料消耗與排放。很多汽車已經配備了自動照明、智能停車輔助系統、帶警報的接近傳感器以及其它自動系統。然而，就完全自動車輛運行或自動駕駛汽車而言，還存在很多技術、監管和法律方面的障礙。美國目前只有少數幾個州允許半自動的車輛運行（例如，如果駕駛員犯錯誤，系統可以接管對汽車的控制），而無駕駛員的完全自動汽車在美國任何地方都是不被允許的。在可預見的將來，汽車自動化和高級駕駛輔助系統（ADAS）將為人們提供各種便利，包括從完全由駕駛員控制到全由自動化系統控制的輔助和自動化操作。在開發這些系統時，主要挑戰是在不同自動化等級之間進行轉換，包括由駕駛員發起的轉換以及由自動化系統發起的轉換。
德國航空航天中心（DLR）的交通運輸系統研究所正在與業界領先的汽車原始設備制造商（OEM）合作，開發一款能夠克服上述或其它挑戰的汽車自動化和ADAS系統。DLR正在將其專業技術與心理和人體工程學研究相結合，以開發針對每位駕駛員的能力和需求量身定制的汽車自動化系統。目前正在開發的系統涉及對駕駛員和自動化系統的整合，這樣，當自動化系統到達極限時，控制權就會交還給駕駛員。這種情況下，駕駛員需要人機接口（HMI）在正確時間提供正確信息，這樣他或她就可以安全地恢復對汽車的控制。DLR使用ANSYS SCADE Suite和ANSYS SCADE Display在模型環境中利用預制的特定組件來開發HMI。通過用模型來仿真行為，可找出和修正缺陷，以及在設計過程早期獲得重要信息以快速改進系統性能。
圖1 平視顯示器上的HMI用于實現高度自動化駕駛
通過用模型來仿真行為，可找出和修正缺陷，以及在設計過程早期獲得重要信息以快速改進統性。
人機接口的作用
例如，當自動系統因為路面臟污而無法感應車道標志線時，HMI需要將控制權還給駕駛員。HMI生成聽覺、觸覺和視覺警報以通知駕駛員回到駕駛狀態；它還會執行各項檢查來確認駕駛員是否已經按預期接管駕駛操作，例如感應駕駛員是否已經握住方向盤。如果駕駛員沒有反應，自動系統會將車輛安全停止。相反，當駕駛員控制車輛，而自動系統感應到緊急危險時，系統會向駕駛員發出警報并接管控制權以避免事故。
交接過程管理只是HMI執行的眾多功能之一，隨著汽車自動系統不斷成熟，HMI將不斷增加更多功能。因此，HMI開發過程就變得越來越有挑戰性。過去，HMI需要通過手動編碼的方式開發，開發人員通常在代碼編譯完成并在昂貴復雜的目標硬件環境中運行后才能得到反饋。對于HMI的修改十分困難，因為執行修改的工程師必須到代碼在目標硬件上運行時才能驗證修改正確與否。每次HMI設計迭代都要在目標環境中評估很多不同情景，這相當耗時。HMI的修改需要大量手動編碼和測試工作，例如將一個元件從一個顯示位置移動到另一個。
在開發過程中轉而采用SCADE Suite和SCADE Display可顯著縮短開發和驗證HMI所需的時間。
過渡到基于模型的開發
在開發過程中轉而采用SCADE Suite和SCADE Display可顯著縮短開發和驗證HMI所需的時間。功能要求和測試案例通過SCADE需求管理網關鏈接到SCADE模型。DLR的工程師現在使用基于模型的設計方法，在方框圖設計環境中創建可執行模型。工程師使用代表算法或子系統的模塊定義HMI功能。他們在SCADE環境中創建一個模塊庫，這些模塊執行和顯示常用的汽車自動化HMI功能，因此開發過程大致上包括選擇和調整已有模塊，以及連接它們的輸出和輸入。
工程師仿真模型的行為并接收即時的性能反饋。測試案例在虛擬PC環境（而不是復雜昂貴的目標環境）中運行。例如，對于每次新的代碼迭代，工程師必須檢查幾百種不同情景，以確保特定信息在關鍵點上出現在屏幕上，如從自動系統向駕駛員的交接。在過去，這要涉及較長的手動過程。現在，開發模型的工程師可運行自動化例程來快速評估每種情景。
圖2 自動車道變更
圖3 HMI中顯示的警告
自動編碼生成
在模型經過驗證后，SCADE KCG代碼生成器產生針對目標環境的代碼。SCADE Suite KCG C代碼生成器建立模型與代碼之間清晰的一對一關系，進而實現從模型到所生成代碼的完整追溯功能。代碼首先在不同的DLR駕駛仿真器中運行，包括最終的DLR動態駕駛仿真器。該仿真器將高保真度沉浸式視覺系統與集成駕駛室和液壓運動系統相結合以構成逼真的駕駛環境，用來測試原型自動化系統。在這里，工程師可以在非常接近現實的駕駛情景中評估HMI性能，例如當系統因建筑物繞道而達到極限需要將駕駛員帶回到控制環路中時。HMI的操作在駕駛仿真器上驗證后，會生成測試車輛的代碼，車輛可由虛擬駕駛員來控制以實現系統評估。
利用SCADE Suite和SCADE Display很容易修改HMI，以評估不同備選設計并為車輛開發不同的HMI方案。DLR工程師只需重現布局模型中的模塊，即可重新布置元件在汽車不同顯示屏中的擺放方式。在過去，這需要大量的手動編碼。ANSYS SCADE Suite和SCADE Display能不斷測試和驗證HMI，進而顯著改進HMI的開發過程——首先在模型階段，然后在車輛仿真器中，最后在測試車輛的目標環境中——這樣就能盡早發現和修正問題。
自我在福特汽車公司開始工作的18年后，科技和我們利用科技的方式出現了重大變革。但壁壘仍然存在，成為了實現真正創新道路上的障礙。今天的復雜系統和產品需要解決方案涵蓋所有物理場和學科領域。讓我們共同迎接模式轉變，讓ANSYS仿真平臺引領您的成功之路。
核心關注：拓步ERP系統平臺是覆蓋了眾多的業務領域、行業應用，蘊涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業務管理理念，功能涉及供應鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業務領域的管理，全面涵蓋了企業關注ERP管理系統的核心領域，是眾多中小企業信息化建設首選的ERP管理軟件信賴品牌。
轉載請注明出處：拓步ERP資訊網http://www.guhuozai8.cn/
本文標題：汽車自動化和高級駕駛輔助系統正通過ANSYS SCADE功能實現優化
本文網址：http://www.guhuozai8.cn/html/solutions/14019318787.html
相關文章
