一种用于车辆的模型在线验证系统的制作方法

本实用新型涉及一种用于车辆的模型在线验证系统。

背景技术：

目前，车辆的控制算法基本上基于matlab/simulink进行开发，尔后对开发的算法模型需要进行软件验证以及实车验证。在控制闭环验证的时候，需要结合dspace®建立快速控制原型并编译目标代码，进而集成到硬件控制器autobox内，最后才能实车验证控制算法。然而，这种模型开发方式是耗时且昂贵的，也缺乏对模型的运作过程的可视化手段。

技术实现要素：

为了可以快速高效地进行算法模型验证，根据本实用新型的一方面，提供一种用于车辆的模型在线验证系统，包括第一计算装置、第二计算装置、第一通信链路以及第二通信链路，其中：所述第一计算装置经由所述第一通信链路与所述车辆实现双向通信，并且所述第一计算装置经由所述第二通信链路与所述第二计算装置实现双向通信；所述第一计算装置经由所述第一通信链路接收来自所述车辆的车辆信息，并且经由所述第二通信链路向所述第二计算装置转发所述车辆信息；以及所述模型在所述第二计算装置上运行，以用于根据所述车辆信息生成控制所述车辆的控制信号，所述第二计算装置经由所述第二通信链路向所述第一计算装置发送所述控制信号，所述第一计算装置再经由所述第一通信链路向所述车辆转发所述控制信号。

可选地，所述第一通信链路包括多个子链路，且所述控制信号通过所述第一通信链路中的多个子链路中的至少一个进行转发。

可选地，所述控制信号包括数字控制信号和模拟控制信号，所述多个子链路包括用于转发所述数字控制信号的一个或多个数字子链路以及用于转发所述模拟控制信号的一个或多个模拟子链路。

可选地，所述一个或多个数字子链路包括串口链路、can链路以及lin链路中的至少一个。

可选地，所述系统还包括耦合到所述第二计算装置的监视设备和输入设备，其中：所述监视设备用于监视所述模型运行的状态；以及所述输入设备用于调整所述模型中的参数。

可选地，所述第一通信链路采用can协议。

可选地，所述第二通信链路采用tcp或udp协议。

可选地，所述第二通信链路为无线链路或有线链路。

可选地，所述第二通信链路包括多条子链路，所述第一计算装置与所述第二计算装置利用所述多条子链路中延时最小的链路进行通信。

通过本实用新型可以实时在线验证，省却了尔后传统的软件验证和实车验证的繁琐步骤。根据以下描述和附图本实用新型的以上特征和操作将变得更加显而易见。

附图说明

从结合附图的以下详细说明中，将会使本实用新型的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。

图1是根据本实用新型的一个实施例的用于车辆的模型在线验证系统的示例框图；

图2是根据本实用新型的另一个实施例的用于车辆的模型在线验证系统的部分的示例框图；

图3是根据本实用新型的另一个实施例的用于车辆的模型在线验证系统的部分的示例框图；

图4是根据本实用新型的另一个实施例的用于车辆的模型在线验证系统的部分的示例框图；

图5是根据本实用新型的一个实施例的用于车辆的模型在线验证系统的处理过程的示意图。

具体实施方式

出于简洁和说明性目的，本文主要参考其示范实施例来描述本实用新型的原理。但是，本领域技术人员将容易地认识到相同的原理可等效地应用于所有类型的在线验证系统，并且可以在其中实施这些相同或相似的原理，任何此类变化不背离本专利申请的真实精神和范围。而且，在下文描述中，参考了附图，这些附图图示特定的示范实施例。在不背离本实用新型的精神和范围的前提下可以对这些实施例进行电、逻辑和结构上的更改。此外，虽然本实用新型的特征是结合若干实施/实施例的仅其中之一来公开的，但是如针对任何给定或可识别的功能可能是期望和/或有利的，可以将此特征与其他实施/实施例的一个或多个其他特征进行组合。因此，下文描述不应视为在限制意义上的，并且本实用新型的范围由所附权利要求及其等效物来定义。

图1是根据本实用新型的一个实施例的用于车辆的模型在线验证系统的示例框图。为了更完整地阐述本实用新型的原理，示例的系统10与车辆20被一同示出。但是，作为本实用新型的发明对象的在线验证系统10在非工作状态下不一定要与车辆20在物理上结合，例如，不一定要集成在车辆20内。

如图1中所示出的，系统10可以包括第一计算装置102、第二计算装置104、第一通信链路106以及第二通信链路108。其中，各个计算装置为能实现计算和/或处理任务的通用或专用计算设备，其可以为例如由诸如cpu、mcu、fpga或cpld等硬件与相关软件协同工作的计算装置。更具体地，第一计算装置102、第二计算装置104可以是例如安装了windows®操作系统的x86或x64通用计算机或工控主机。此外，选择其他操作系统（例如android®、vxworks®）与其他架构的处理芯片（例如arm）结合的嵌入式系统在可以实现本实用新型的全部或部分功能时也是可行的。

如图1中所示出的，第一计算装置102与车辆20通过第一通信链路106实现双向通信，而第一计算装置102与第二计算装置104通过第二通信链路108实现双向通信。为了实现上述的两种双向通信，第一通信链路106、第二通信链路108可以是全双工的、半双工的、时分复用的、码分复用的或（正交）频分复用的等。在本实用新型的优选实施例中，第一通信链路106、第二通信链路108应当尽可能地小，例如两者之和应当保持在15ms以内。在本实用新型的其他优选实施例中，在第一通信链路106地通信延时足够小或基本恒定的情况下，应当保证第二通信链路108尽可能地小。需要指出的是，尽管第一通信链路106、第二通信链路108在图中仅示出为通信路径，但是通信链路包括了实现通信的必要部件，例如编码器、解码器、调制器和解调器等。

回到图1，开发好的模型可以运行在第二计算装置104上，且模型的开发过程亦可在第二计算装置104上进行。更具体地，第二计算装置104可以为诸如安装了matlab/simulink开发环境的x64计算机，并且在其上可以运行利用matlab/simulink开发环境开发的控制算法模型。该模型可以根据需要指示车辆20执行的具体工作而输出控制信号，还可以根据来自车辆20的反馈信息输出和/或调整控制信号，进而形成一个完整的控制-反馈-控制体系。进一步参见图1，第一计算装置102通过第一通信链路106接收来自车辆20的车辆信息，并且经由第二通信链路108向第二计算装置104转发。车辆信息可以包括车辆的速度、加速度、油门踏板开度、刹车踏板开度等，对于电力驱动的车辆还可以包括电池温度、剩余电量等。车辆信息指代根据算法模型需要而可以从车辆取得的一切信息。当模型在第二计算装置104上运行时，根据车辆信息生成控制车辆20的控制信号。第二计算装置104经由第二通信链路108向第一计算装置102发送控制信号，第一计算装置102再经由第一通信链路106向车辆20转发该信号。由此，系统10中的第二计算装置104实现了从车辆20获取车辆信息，同时，车辆20也实现了从系统10中的第二计算装置104获取控制信号（指令、命令）。

为了进一步说明模型在第二计算装置104上的工作原理，图5示出了根据本实用新型的一个实施例的用于车辆的模型在线验证系统的处理过程，并且为了更简洁地说明工作原理，图中省略了容易对说明造成干扰的多个装置单元。在该实施例中，车辆20处于自动驾驶状态，车辆20具有能够实现自动驾驶的软硬件（例如，能获取限速信息的图像获取设备以及能处理获取到的图像的图像处理设备）。在该实施例中，如图5所示，在t1之前的时刻道路限速为v1（例如，80公里/小时）；在t1时刻，车辆20检测到道路限速变更为v3（例如，120公里/小时）。此时，从节约旅程时间的角度出发，模型可以设定为按照道路最高限速形式。

为了实现从速度v1到v2的过度，模型设定了一种加速方式，例如可以按照图5中的曲线50进行加速，以此方式可以尽量减少加速给乘员带来的不良影响。在t1时刻，车辆20将包括限速为v3的车辆信息54发往第二计算装置104，第二计算装置104在接收到该车辆信息54后将发出加速信号52，该加速信号52可以包括加速度信息以使车辆20按照如曲线50所示的方式进行速度提升。车辆20在接收到加速信号52后将进行加速动作，并按照预定的时间间隔继续向第二计算装置104发送包括当前车速信息的车辆信息54。模型还设定了一种实际车速与拟定车速不一致的处理机制，例如，在t2时刻，第二计算装置104接收到的车速为如图5中的点56所对应的速度（例如，突遇颠簸使得车辆腾空而暂时失去驱动力），该速度小于模型拟制的曲线50上的点58所对应的速度。为了使得车辆20的实际速度与拟制的曲线50尽量贴合，经模型计算，第二计算装置104将发送第二加速信号52，此时的第二加速信号将比原加速信号让车辆20实现更为强劲的加速（例如，包括更大的加速度信息）。作为可替换的实施例，具体而言，加速信号可以是指示供油效率的信号；对于电动车辆而言，加速信号可以是指示电机的输出功率的信号。

图2是根据本实用新型的另一个实施例的用于车辆的模型在线验证系统的部分的示例框图，其集中地示意了图1中的第一通信链路106的工作原理。第一通信链路106可以包括多个子链路，且控制信号可以通过第一通信链路106中的多个子链路中的至少一个进行转发。例如，图2中示出了两个子链路1062和1064。多个子链路的设计可以保证子链路间的冗余备份，也为获取特定形式的车辆信息提供了链路保障。譬如，某些类型的信息数据只能通过特定类型协议链路获取。

作为本实用新型的一个实施例，更具体地，控制信号可以包括数字控制信号和模拟控制信号。此时，相应地，多个子链路可以包括用于转发数字控制信号的子链路1062以及用于转发模拟控制信号子链路1064。模拟信号可以例如为电压信号、电流信号或pwm信号等。数字信号可以例如为串行（serial）信号、can信号、lin信号以及其他定制的i/o信号等。尽管图中仅示出了一个模拟链路1064和一个数字链路1062，但是多个模拟链路和/或多个数字链路也是允许的。例如，多个子链路中可以包括串口链路、can链路以及lin链路等数字链路。除了标准的模拟链路、数字链路外，还可以定制若干链路以实现读取车辆中的特定信息。

需要指出的是，车辆20的绝大部分信息都承载在can总线上，因而第一通信链路106优选支持can协议。此时，例如为工控主机的第一计算装置102应当具备支持can协议的软硬件。

图3图示了根据本实用新型的另一个实施例的用于车辆的模型在线验证系统的部分的框图。其中，系统10还包括耦合所述第二计算装置104的监视设备302和输入设备304。监视设备302可以用于监视模型运行的状态，而输入设备304用于调整模型中的参数。区别于传统的模型验证方法，本实用新型的模型在线验证系统可以通过诸如监视设备302实现对模型运行状态的实施监视，并且可以通过诸如输入设备304实现在线（实时）调试。作为本实用新型的一个示例，转至图5，如果在实车验证的过程中发现拟制曲线50的加速体验仍然较差，可以通过调整拟制曲线50的全部或部分曲率进行在线调试。

监视设备302监视的对象包括但不限于：车辆信息、模型运行的阶段、控制信号。此外需要说明的是，本实用新型对监视设备、输入设备的数量和类型不作限制，附图中的示例型态仅是示意性的。为了实现第二计算装置104与监视设备302、输入设备304的耦合，第二计算装置104还应具有与监视设备302、输入设备304相匹配的接口。例如，如果监视设备302是hdmi设备，那么第二计算装置104应当具备hdmi接口，而如果输入设备304是ps/2或usb键盘，那么第二计算装置104应当具备与其适应的ps/2或usb接口。

根据本实用新型的一个实施例，第二通信链路108可以采用tcp或udp协议进行数据发送。本实用新型不对第二通信链路108的具体形式设限，第二通信链路108可以是局域网（lan）、无线局域网（wlan），也可以借助运营商的公网（如，nb-iot网络、5g网络），还可以是点到点网络。此外，第二通信链路108可以是有线形式或者无线形式，本实用新型在此不作限制。

根据本实用新型的另一个实施例，simulink/matlab集成开发环境中自带了ethernet工具箱，因而可以基于ethernet工具箱，利用第二计算装置104（例如可以为笔记本电脑）自带的有线/无线收发设备建立与第一计算装置102的第二通信链路108。在该实施例以及其他实施例中，由于省却了模型转代码的过程，开发工作量会显著降低，开发时间也因此减少。此时，第二通信链路108可以例如按照tcp/udp协议进行数据的传输。区别于传统的模型验证方法，按本实用新型的该实施例建立的系统10可以节约大量硬件成本。

图4图示了根据本实用新型的另一个实施例的用于车辆的模型在线验证系统的部分的框图。第二通信链路108可以包括多条子链路，并且多条子链路之间互为备份，或者从多条子链路中选择最优子链路用于实现第一计算装置102与第二计算装置104之间的通信。需要指出的是第二通信链路108包括了实现通信的必要部件，例如编码器、解码器、调制器和解调器等。

如图4所示，第二通信链路108包括链路1082和链路1084，其中链路1082和链路1084都是无线形式的，链路1082是wlan而链路1084则是运营商5g网络。根据本实用新型的一个实施例，第一计算装置102与第二计算装置104可以同时具备支持多种网络的软硬件。例如，为了便于场内对模型进行验证，第一计算装置102与第二计算装置104可以具备支持wlan所必需的设备；另一方面，为了能够在场外开阔场地（例如，高速公路）开展模型的验证，第一计算装置102与第二计算装置104可以具备支持5g网络所必需的设备。当然，在条件允许的情况下，第一计算装置102与第二计算装置104也可能同时位于车内，那么第一计算装置102与第二计算装置104可以直接建立点对点的有线或无线网络。回到图4，例如，在第一时刻链路1082的延时是8ms而链路1084的延时是16ms。为了减少链路延时给模型验证带来的影响，系统10可以采用链路1082作为第一时刻的有效链路。假设在第二时刻链路1082的延时是15ms而链路1084的延时是4ms，那么系统10可以选择链路1083作为系统10在第二时刻的有效链路。在本实用新型的其他实施例中，此情况下的链路1082和链路1084可以同时有效，第一计算装置102与第二计算装置104同时利用链路1082和链路1084进行数据收发。在此情况下，其中一条链路充当主链路，其上承载的信息直接用于系统10内的各个部分；另一条链路充当辅助链路，其上承载的信息可以作为热备份信息，以便在主链路失效时快速启用。另一方面，辅助链路上承载的信息也可以作为主链路信息的校验信息。

通过以上详细阐述的本实用新型的一个或多个实施例，本实用新型的一些或全部实施例可以实现节省开发工作量、开发时间的目的；一些或全部实施例可以实现降低开发成本的目的；一些或全部实施例可以实现在线调试的目的。

需要说明的是，附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或者在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或者在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

以上例子主要说明了本实用新型的用于车辆的模型在线验证系统。尽管只对其中一些本实用新型的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本实用新型可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本实用新型精神及范围的情况下，本实用新型可能涵盖各种的修改与替换。