[发明专利]一种无人集卡自主驾驶技术测试仿真平台及工作方法

说明书

本发明公开了一种无人集卡自主驾驶系统测试仿真平台及其工作方法，所述平台包括PC机和实时仿真机，PC机通过基于TCP/IP的以太网与实时仿真机双向连接；所述实时仿真机通过I/O接口与拟测试无人集卡自主驾驶系统双向连接；所述PC机运行人机界面和码头水平运输区域虚拟场景模块；所述实时仿真机运行无人集卡运动仿真系统。本发明不仅能高效地测试其在复杂的码头水平运输环境下的有效性，避免基于实际车辆的自主驾驶系统测试带来的潜在危险，且可节省无人集卡的测试成本，缩短无人集卡的研发周期。本发明通过基于TCP/IP的以太网实现实时仿真机和PC机的双向实时通讯，可改善测试仿真平台的实时性，提高测试仿真平台的可靠性。

技术领域

本发明涉及自动化测试技术，特别是一种无人集卡自主驾驶系统测试仿真平台及其工作方法。

背景技术

传统的集装箱码头一般24小时运营，集装箱卡车司机多班倒，常伴有疲劳驾驶现象；集装箱装卸环节存在操作风险，工作环境艰苦，岗位吸引力差；同时集卡的驾驶对司机的驾驶技术和驾驶经验要求高，造成码头集卡司机短缺问题严重。自动导引车(AGV)虽然可以解决上述问题，但因造价高、灵活性差且旧码头改造难度大等缺点，其应用受到严重制约；而无人集卡不仅能解决司机短缺、疲劳驾驶问题，同时可降低码头运营成本，提升运营效率，降低安全风险，实现码头由劳动密集型产业向自动化、智能化、无人化的升级转型。

无人集卡的自主驾驶技术，包括环境感知技术、定位和导航技术、自主决策与自主运动控制技术，可使无人集卡按照自主决策的最优期望路径自主行驶。建立无人集卡自主驾驶系统测试仿真平台模拟无人集卡运动状态和码头水平运输区域(特指集装箱码头岸桥到堆场之间的区域)环境，不仅可以随时随地进行无人集卡的自主驾驶系统测试，不受实际场地的限制，避免实际现场测试的风险，节省大量的人力物力，缩短无人集卡的研发周期。因此，建立无人集卡自主驾驶技术测试仿真平台，实现无人集卡自主驾驶技术的仿真测试具有重要的经济价值和现实意义。

目前，有关无人集卡仿真测试的文献和专利尚未见报道。其它设备的传统测试仿真平台通常采用将PC机作为目标机的“宿主机-目标机”双机互联模式，其测试过程存在着实时性差和可靠性低的问题，而且大多采用Labview软件设计人机界面，需要大量复杂的编程，费时费力，且不能直观的显示仿真平台的整个测试过程。

发明内容

为解决现有仿真测试技术存在的上述问题，本发明要设计一种基于RT-LAB软件的无人集卡自主驾驶系统测试仿真平台及工作方法，能够简化人机界面的编程过程，直观显示无人自主驾驶系统整个测试过程，提高测试仿真平台的实时性和可靠性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种无人集卡自主驾驶系统测试仿真平台，包括PC机和实时仿真机，PC机通过基于TCP/IP的以太网与实时仿真机双向连接；所述的实时仿真机通过I/O接口与拟测试无人集卡自主驾驶系统双向连接；

所述的PC机运行人机界面和码头水平运输区域虚拟场景模块；所述的实时仿真机运行无人集卡运动仿真系统；

所述的人机界面是测试无人集卡自主驾驶系统的监控界面，通过RT-LAB的仿真管理软件TestDRIVE设计实现；所述的码头水平运输区域虚拟场景模块用来模拟集装箱码头水平运输区域环境，通过OpenStreetMap和Sketchup软件设计实现，其中OpenStreetMap软件模拟特定的码头环境，Sketchup软件设计虚拟对象；所述的无人集卡运动仿真系统由MATLAB/Simulink在PC机上设计实现，包括无人集卡运动模块、环境感知模块和GPS定位模块；所述的无人集卡运动模块包括无人集卡运动的数学模型；所述的环境感知模块包括摄相机、激光雷达、毫米级雷达和陀螺仪的数学模型；所述的GPS定位模块包括卫星定位导航系统的数学模型。