車輛中心 研究發展處 田政弘

駕駛模擬實驗室，最主要應用效益在於增加開發人員演算法設計開發的便利性，開發人員可依需求調整環境情境、感測模組、控制演算法及車輛動態等參數，以及相關介面之訊號輸出/輸入，以環境來說PreScan模擬軟體可提供調整：日曬及陰影、降雨及濃霧、夜晚與眩光、等...，如圖1所示；在測試情境部分：可添加行人移動、號誌燈變化及各種突發事件的產生，如圖2所示；同時亦提供感測器模型作為環境資訊蒐集，其中感測器部分包含：雷達、光達、超音波、攝影機、等…，感測器模型參數設定可依需求進行設定，以雷達感測模組來說，其可調整相關參數包括：安裝位置、頻率、雷達波束角度與層數…等。

圖1.環境                                                           圖2.情境
資料來源：www.tassinternational.com

在車輛部分CarSim、BikeSim、TruckSim等模擬軟體提供多種車輛款式，如：轎車、休旅車、機車、貨車、聯結車、等…，且供開發人員調整車輛動態參數。此外，PreScan也提供全方位駕駛模擬平台，開發人員自行駕駛模擬平台並執行各種測試驗證，透過MATLAB/Simulink結合CarSim等…軟體將自定義車輛動態導入試驗之中，透過CAN訊號與外部控制器作為連結，達到驗證控制器之目的，如圖3所示。

圖3. 駕駛模擬平台軟硬體架構

如上述說明得知，研發工程師在演算法開發階段，可進一步測試演算法在各種模擬環境條件中，邏輯判斷是否已達一定之標準，對此減少了研究發展時程，也降低了系統實際測試風險，並提高系統可靠度，有助於增進車輛中心(ARTC)研發效益及減少試誤經費。

以ARTC研發之自適應巡航控制系統(Adaptive Cruise Control, ACC)作為驗證實例進行說明，自適應性巡航控制系統主要是由雷達感測器量測車輛前方車輛之速度及與本車之間的相對距離，並由駕駛者設定巡航車速作為最高巡航車速限制，經由控制器的邏輯判斷，車輛維持一定的跟車安全距離。在ADAS主動安全系統開發流程中，藉由PreScan圖像式功能模組建構測試環境及情境，並調整自適應巡航控制系統所需之雷達感測器參數設定，且連結MATLAB/Simulink控制器模擬軟體加入自適應巡航控制之演算法，以及CarSim車輛動態變化，對此PreScan亦設計3D視覺化軟體回饋車輛響應給與開發人員作為觀察，上述流程如圖4所示。

 
圖4. 開發驗證流程圖

1.    場景建置包含：路面摩擦係數設定、路面車道寬、長度設定、目標車速度、目標車加速度、目標車等待時間及車輛軌跡。
2.    雷達感測器設定包含：雷達安裝位置、雷達頻率、雷達波束角度與層數。
3.    演算法置入：透過MATLAB/Simulink建構演算邏輯性，且CarSim提供車輛動態資訊，開發人員可經由演算法控制車輛之油門、煞車。
4.    驗證實驗：透過感測器回傳目標車資訊，且經由演算法邏輯判斷做出適當的控車行為，並透過3D視覺化軟體完整呈現自適應巡航控制之試驗結果。

駕駛模擬平台可於演算法開發設計初期，藉由模擬感測器模組與相關測試場景確認控制系統演算法設計是否正確，並且可透過即時運算環境(Opel-RT)提供ADAS所需相關車身訊號、接收實際控制器輸出訊號及即時運算車輛模型與控制演算法，當系統發展完善後再進行實車測試，如圖5所示，故可以節省開發時程與成本，更極為重要是可提升產品可靠度與符合國際車廠需求。

圖5. 實車測試與模擬測試示意圖