自动驾驶仿真 (三)

博主前面的博文已经介绍了Prescan&Simulink基本的场景建模及仿真分析流程，《自动驾驶仿真 (二)—— 基于PreScan与Simulink的联合仿真》。Prescan是基于物理学的模拟，用于汽车行业开发基于雷达、摄像头和 GPS 等传感器技术的无人驾驶车辆。PreScan与Simulink 联合仿真的工作流程是：

（1）建立仿真环境、行驶路径、车辆以及其行驶参数等 （在 Pre Scan 中完成）。 （2）为车辆添加毫米波雷达、激光雷达或鱼眼相机等传感器，并调节传感器的感知范围（在 Pre Scan 中完成）。 （3）建立主车的控制算法，依据传感器检测到的信息对主车实施相应的控制；目标车辆则只需在 Pre Scan 中设置运动参数即可（主车控制算法在 MATLAB/ Simulink 中完成）。 （4）实验仿真（在 Pre Scan 与 Simulink 中查看仿真结果）。Pre Scan 与 Simulink 在开发过程中也遵循“V”型开发流程，包括概念、设计、执行、验证和确认五个阶段。

所以Prescan可从基于模型的控制器设计（MIL）到利用软件在环（SIL）和硬件在环（HIL）系统进行的实时测试。前面博文的例子中并未添加复杂的控制系统模型，博文当中也已经提到了碰上这类极有可能发生碰撞时配置有AEB功能的必要性，并且C-NCAP中也有AEB相关的测试项目要求。所以本博文就在之前的模型基础上，添加AEB控制系统模型，以C-NCAP中AEB的部分测试项目来建模相应的测试场景做仿真分析。

自动紧急制动系统（autonomous emergency braking system，AEB）已经成为车辆主动安全技术中不可或缺的一部分。在车辆行驶过程中，AEB 通过毫米波雷达、摄像头、激光雷达等感知前方道路环境，当AEB 系统检测到前方存在碰撞危险时，首先对驾驶员提出预警，提醒驾驶员采取避撞措施。若驾驶员没有采取相应措施，在碰撞即将发生时，系统将对车辆自动制动来避免事故的发生或者减轻事故发生的程度。因此 AEB 系统的可靠性直接关系到驾乘人员的生命安全。 AEB 系统一般分成预警和制动两大阶段。预警阶段又分成图像预警和图像声音联合预警两大阶段，制动阶段分成部分制动和完全制动两大阶段。因此一般情况下，AEB 系统主要分成4个阶段。

阶段 1：AEB 系统检测到前方存在碰撞危险，但是危险程度较低，系统采取在仪表盘或者中控台发出提示性图像预警提醒驾驶员存在的危险。 阶段 2：危险等级上升到较高的水平，此时，系统采取声音和图像双重预警提醒驾驶员碰撞即将发生。 阶段 3：碰撞的危险很高，系统在阶段2 的基础上对车辆采取部分制动以降低车速。 阶段4：危险等级极高，碰撞即将发生甚至无法避免，此时，AEB 系统采用完全制动以避免事故的发生或降低事故对驾乘人员的伤害程度。。

目前，针对AEB系统，国内外学者提出的模型算法主要包括：碰撞时间TTC（time to collision）模型、安全距离模型、避免碰撞最小减速度模型、驾驶员主观判断模型等。其中，碰撞时间模型公式简单，应用广泛，在目前的主流AEB产品中应用较多。因此，本博文选取碰撞时间模型来进行仿真分析。 碰撞时间指的是相同路径上两车维持自身车速同向行驶，直至发生碰撞所需要的时间，其计算公式如下： TTC=Dr/Vr 式中：Dr为两车相对距离，m；Vr为两车相对速度，m/s。 碰撞时间模型是在 TTC