从ADAS到自动驾驶中实时仿真的应用

本文摘要（由AI生成）：

文章主要介绍了汽车安全法规对ADAS技术的推动作用，以及戴姆勒商用车在ADAS技术研发中的应用案例。文章指出，欧美日均将ADAS列入汽车安全法规，中国有望效仿。ADAS作为车辆智能化的初级阶段产品，有望率先普及商业化。戴姆勒商用车在自动驾驶、互联汽车及电动车方面敢为人先，多年来一直与梅赛德斯-奔驰、Freightliner、Fuso等卡车品牌开展合作，引领世界商用车技术的发展。戴姆勒商用车部门一直采用Simpack软件进行车辆动力学分析和ADAS及智能系统的研发，并基于Simpack建立了车辆驾驶模拟器。

1汽车安全法规助力ADAS快速发展

欧美日均将ADAS列入汽车安全法规，中国或于近年效仿。美国高速公路安全管理局NHTSA自2011年起就将汽车前撞预警FCW纳入车辆安全评分，并规定自2018年开始五星安全标准车辆必须配备自动紧急制动AEB。2016年3月，20家占据美国汽车市场份额99%以上的制造商同意自2022年起乘用车标配AEB，丰田更主动表态自2017年开始为在美销售新车标配AEB。

欧洲新车碰撞测试项目NCAP同样在汽车安全评分中列入了自动紧急制动AEB，自适应巡航ACC等。日本国土交通省MLIT自2014年开始将自动紧急制动AEB纳入安全评分体系。预测中国或将效仿先进国家经验，于近年开始将ADAS技术列入安全法规。

美国高速公路安全管理局NHTSA在汽车五星安全标准中明确加入ADAS。NHTSA指出，高达94%的汽车事故与人为失误有关，因此强烈建议安装ADAS主动安全系统。

ADAS作为车辆智能化的初级阶段产品，有望率先普及商业化。根据技术条件和产业化发展阶段，目前处于辅助驾驶向半自动驾驶推进的阶段，ADAS作为过渡产品预计将率先普及。主要的ADAS技术包括自适应巡航ACC，车道偏离预警LDW，车道保持辅助LKA，前装预警FCW，自动紧急制动AEB，盲点探测BSD，自动泊车AP等。

2 戴姆勒商用车ADAS应用案例

戴姆勒商用车在自动驾驶、互联汽车及电动车方面敢为人先，多年来一直与梅赛德斯-奔驰、Freightliner、Fuso等卡车品牌开展合作，引领世界商用车技术的发展。

在2016年戴姆勒发布了一款全新制动辅助系统 Sideboard Assist & Active Brake Assist 4，这套辅助系统弥补了之前产品的不足，可适应城市内复杂的交通环境，加装的感应器可以有效监测路面上的行人和自行车，及时预警制动，从而保障了行人和非机动车驾驶者的安全。

点击观看下面视频，了解该项辅助系统的功能。

3 戴姆勒利用Simpack进行ADAS系统研发

戴姆勒商用车部门一直采用Simpack软件进行车辆动力学分析和ADAS及智能系统的研发，并基于Simpack建立了车辆驾驶模拟器。

在传统应用方面，戴姆勒使用Simpack主要用于以下分析：

• Driving dynamics and handling

• Braking systems

• Vehicle vibrations

• Drive-train vibrations

• Active systems

上图 使用Simpack进行整车振动分析

近年来随着技术的发展，戴姆勒基于Simpack虚拟车辆模型进行先进辅助系统和智能车辆的研发和验证。其中的一些典型应用有：

（1）建立驾驶模拟器

在Simpack车辆动力学模型的基础上，利用Simpack实时仿真技术建立车辆驾驶模拟器，进行各种试验。与实车试验相比，驾驶模拟器有以下优点：

• 安全性高：可安全地进行危险性驾驶状态的试验和极限状态下的试验、训练等。

• 再现性高：容易保证相同的试验条件，并目能够反复进行相同条件下的试验。

• 容易设定试验条件：容易进行汽车特性、路面状况、道路、障碍物等环境设定及设定变更，不需要制作大量试验设备节省费用。

• 容易测定数据和分析：用计算机能够容易地存储实车试验测定困难的参数，并立即显示所需的数据，高效率地处理。

（2）进行ESP系统研发和验证

利用驾驶模拟器可以对ESP系统进行研发和性能验证。

ESP性能验证技术路线图

ESP在实际车辆路试效果和相应的Simpack仿真模型对比

（3）评估ADAS性能

整个系统包括以下部分：

• Concurrent实时机及试验台硬件设备

• Prescan交通传感器仿真

• Simpack车辆实时仿真模型

• 通过HIL运行的ECU

系统集成后如下图所示。

系统集成平台

Prescan传感器仿真

4 Simpack 进行ADAS及智能汽车研发的优势

进行ADAS和智能汽车的研发和性能验证，离不开高精度的车辆动力学模型的支持。使用Simpack作为ADAS及智能汽车仿真平台，具有以下优势：

（1）Simpack作为专家级车辆动力学仿真软件，能应用在汽车厂商中几乎所有的多体相关研发部门，实现在同一平台下完成多种仿真分析。

Simpack在车辆仿真中的应用范围

（2）Simpack具有发动机模块、齿轮传动模块以及汽车模块，能建立包含Driveline在内的详细车辆仿真模型，且各模型之间相互兼容能相互调用，大大节省建模时间。

（3）Simpack具有强大的实时仿真功能，在离线分析车辆多体动力学模型的基础上建立实时模型，不需要模型简化，不需要代码输出，不需要编译，快速实现虚拟车辆与现实物理环境的实时耦合。Simpack基于3D详细部件的实时仿真模型，支持自由度数量大于200，能精确展示车辆动力学性能，且能实时显示仿真动画。

最后，分享一个Simpack实时仿真技术在ADAS研发中的应用演示。其内容是基于Simpack多体仿真模型和Dymola控制系统模型建立无人驾驶车辆ADAS测试平台，进行ACC（自适应巡航系统）和LKA（车道保持系统）的性能验证。