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智能汽车VIL测试系统的结构与原理
随着智能交通和自动驾驶技术的快速发展，智能互联汽车的测试评价已成为关键问题之一。然而，由于安全和经济成本等原因，道路测试无法满足测试需求。因此，车载系统（Vehicle-in-the-Loop, VIL）应运而生。VIL是将ADAS系统集成到真实车辆中，通过实时模拟器和仿真软件模拟道路和交通场景以及传感器信号，从而构建一个完整的测试环境，实现整车ADAS功能的验证和多场景虚拟测试。本文将介绍VIL测试系统的结构和原理。
一、测试系统的软件和硬件结构
如图1所示，VIL测试系统由实时仿真系统、虚拟场景生成系统、电源系统、惯性导航组合系统、信号转换系统和真实车辆等组成。其中，主要设备如下：
实时仿真系统：主要由LabVIEW和CompactRIO（Compact Reconfigurable Input/Output）硬件平台构成。CompactRIO是由NI公司开发的一种高性能工业嵌入式控制器，具有实时性能和可编程性能，可实现高速数据采集和处理。
虚拟场景生成系统：主要由CarMaker HIL+主机构成，可实现复杂场景的仿真，同时也可以将仿真数据与实际车辆运行数据进行整合，从而实现仿真和实际测试的无缝衔接。
电源系统：提供系统所需的电力和电能，保证整个测试系统的正常运行。
惯性导航组合系统：由GPS和IMU两个模块组成，可以提供车辆的位置、姿态和速度等信息。
信号转换系统：主要由下位机组成，将仿真系统中生成的信号转换为传感器信号，并发送到被测功能的控制决策模块。
真实车辆：提供真实的车辆环境，用于测试整车ADAS功能。
图1 VIL测试系统的软件和硬件结构
二、系统的测试原理
VIL测试系统的原理是将ADAS系统集成到真实车辆中，通过实时仿真器和虚拟场景生成系统模拟道路和交通场景，以及传感器信号，从而构建一个完整的测试环境。测试过程如下：
1.真实车辆在一个开放的、足够安全的平地上运行，OXTS的差分定位系统获得主车辆的初始运动状态。
2.实时仿真系统计算出主车在虚拟环
境中的位置信息、速度、加速度、姿态等数据，以及周围环境信息，例如其他车辆、行人、障碍物等。这些信号被转换为传感器信号，并被发送到被测功能的控制决策模块。
3.控制决策模块根据传感器信号进行计算，生成相应的控制信号。这些信号被传输到CAN总线上，用于车辆控制，从而改变车辆的实际运行状况。同时，仿真系统不断更新车辆状态和周围环境信息，并根据实时反馈不断调整仿真参数，使仿真和实际测试保持同步。
4.测试结果被记录下来，经过分析和处理，用于评估和改进被测功能的性能和可靠性。
VIL测试系统的优点在于可以在实际车辆环境中进行测试，同时又不受时间和空间限制，可以进行多次、多场景的测试，大大提高了测试效率和可靠性。同时，通过虚拟场景生成系统可以模拟复杂的交通场景和各种天气条件，对ADAS系统进行全面的测试和验证。
三、智能互联汽车VIL测试平台的应用实例
数据资源中心的智能互联汽车VIL测试平台是一个基于NI硬件和软件平台的完整测试系统，包括车辆控制、数据采集、数据处理和测试结果分析等功能。该平台已成功应用于多个项目中，例如：
1.自动驾驶系统测试：通过模拟真实的交通场景和车辆运行状态，测试自动驾驶系统的可靠性和安全性。
2.自动泊车系统测试：通过模拟不同停车场景，测试自动泊车系统的准确性和稳定性。
3.车道偏离预警系统测试：通过模拟不同路况和车速，测试车道偏离预警系统的灵敏度和准确性。
4.前碰撞预警系统测试：通过模拟不同车速和距离，测试前碰撞预警系统的反应时间和准确性。
智能互联汽车VIL测试平台是一种重要的测试评价方法，可以提高ADAS系统的可靠性和安全性，促进智能交通和自动驾驶技术的发展。
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