纯雷达自动泊车系统的网络通信设计.pdf

智能技术/IntelligentTechnology10-AutoelectricpartsNo.09,2023纯雷达自动泊车系统的网络通信设计冯世杰，焦红星，王艳芳（郑州职业技术学院，河南郑州【摘要】本文介绍的纯雷达自动泊车系统是一种只有超声波雷达传感器作为环境感知传感器的自动泊车方案，是一种低成本的自动泊车系统方案，而网络通信设计是基于车载CAN总线对此自动泊车系统进行网络通信的交互设计。【关键词】自动泊车；超声波雷达；CAN通信设计中图分类号：U463.675Network Communication Design of Pure Radar Automatic Parking System(Zhengzhou Vocational and Technical College,Zhengzhou 450010,China)Abstract)This paper introduces a kind of pure radar automatic parking system,that with only ultrasonic radarsensor as environment sensing sensor,and it is a low-cost automatic parking system.The design of networkcommunication is based on the vehicle CAN bus for this automatic parking system network communication interactiondesign.Key words automatic parking;ultrasonic radar;CAN communication作者简介冯世杰（19 8 7 一）男，硕士，研究方向为智能网联汽车技术工作。随着汽车智能化和网联化的发展，汽车自动泊车功能成为了大家熟知的功能配置，可以在没有驾驶员干预的情况下，通过车载控制系统在狭窄的车位，自动识别车位并完成泊车的过程，给新手驾驶员带来便捷智能的体验，其功能的搭载与应用从微观的角度也反映着汽车智能化的发展水平。1自动泊车系统自动泊车功能是利用搭载在车身周边的感知传感器，测量车身与周边障碍物之间的相对距离、速度以及角度，通过APA（A u t o m a t e d Pa r k i n g A s s i s t，自动泊车辅助）控制器计算处理泊车路径及操作步骤，并通过车载总线系统与车载执行控制系统进行信息交互，实现车辆的自动泊人和自动泊出。从泊车的动态过程上看，自动泊车功能大致可以分为4个步骤，分别为泊车位检测、泊车路径规划、泊车跟随控制以及泊车过程显示。自动泊车的分类：按照泊车位排列方式可以分为平行式泊车位泊车、垂直式泊车位泊车以及斜列式泊车位泊车；按照智能化程度可以分为全自动泊车功能和半自动泊车功能；按照使用传感器种类可以分为纯雷达（超声波）自动泊车方案和超声波雷达与摄像头融人的自动泊车方案。本文涉及的自动泊车网络通信设计是基于纯超声波雷达自动泊车方案进行的。收稿日期：2 0 2 3-0 3-2 41450010)文献标志码：A文章编号：10 0 3-8 6 39(2 0 2 3)0 9-0 0 10-0 4FENG Shijie,JIAO Hongxing,WANG Yanfang2纯雷达自动泊车方案纯雷达自动泊车控制系统2 主要由自动泊车主控单元、超声波雷达探头、车载执行控制系统（主要包括动力传动、底盘转向、信息显示等模块）组成，系统框架结构如图1所示。舒适娱乐模块英自动泊车主控单元动力执行模块信息娱乐转向系统组合仪表：制动系统：车身控制超声波雷达探头图1自动泊车系统框架结构自动泊车主控单元3根据信息检测模块以及其他车载控制系统传送的信息来计算规划路径，并分别将相应的控制信息反馈给车载执行系统。信息检测模块相当于自动泊车系统的眼睛，由12 路（8个短距离雷达+4个长距离雷达）超声波雷达组成，对路面的情况以及障碍物进行检测，将收集到的数据信息传输给自动泊车控制单元。具体的超声波雷达车身布置为：前4后4短距离雷达布置在前后2 个包围上，左2 右2 长距离雷达布置在车身轮眉上，分布示意如图2 所示。右侧长距离雷达前保短距离雷达图2 超声波雷达车身位置分布动力系统后保短距离雷达左侧长距离雷达11IntelligentTechnology/智能技术汽车电器2 0 2 3年第9 期车载执行系统首先向自动泊车主控单元传送相应的整车状态信息，待自动泊车辅助功能打开，整车进入自动泊车状态后，再根据自动泊车主控单元发出的报文信息对整车做出相应的控制和显示。3自动泊车网络通信设计本文中自动泊车控制系统的网络通信技术4为CAN总线，负责各个控制模块的信息交互需求。CAN总线技术是最广泛的车载信息通信技术，具备传输性能可靠成熟、报文信息设计简便、开发周期短以及开发成本低等优点，可在不改变原有车载网络体系的情况下进行功能开发与测试。表1为自动泊车主控单元信号需求分析，表2 为自动泊车主控单元序号控制器名称12345678910111213141516171819202122232425262728网络通信设计。4总结本文中自动泊车系统的网络通信设计，是在原有的车载网络（CAN总线）通信基础上进行的，在不破坏原有整车网络通信系统的基础上实现功能扩展，具备开发涉及模块少、周期短、成本低等优点。但是作为低成本的简易方案，在实际的功能运行过程中，还存在许多不足的地方，比如无法设别车位线框、人机交互界面动态切换不连贯等问题。所以在后续的系统升级中还需增加环视摄像头的数据融合及分析，使自动泊车功能实现更加完善。表1自动泊车主控单元信号需求分析信息发送车速、轮速相关信号车轮的运动方向ESP车身稳定系统车辆姿态相关信号制动主缸压力EPB电子驻车系统EPB工作状态及故障状态方向盘转角度、角速度SAS转角传感器角度传感器故障信号转向扭矩方向及大小EPS电动助力转向系统电动助力模式状态EPS受控状态驾驶员安全带状态SRS安全气囊控制器车辆碰撞信号油门踏板位置及制动踏板状态EMS发动机管理系统发动机运行状态变数器实际挡位TCU变速器控制单元变数器实故障状态自动泊车开关状态车模显示位置车位显示状态驾驶员车位选定信号IVI信息娱乐系统驾驶员车位选定类型免责声明进人及退出按键开始、继续、退出按键时间信号四门及前机舱开关状态转向灯、雨刮状态BCM车身控制模块系统电源状态车轮胎压状态信息需求判断整车及车轮运动速度判断整车及车轮前进后退判断整车所处位置是否有坡度判断整车的制动力度判断整车电子手刹是否解开判断整车车轮转向的角度及角速度判断转角传感器是否正常工作判断电动助力转向的当前状态及转向情况判断驾驶员是否系上安全带判断车辆没有发生碰撞事故判断油门及制动踏板是否由驾驶员接管判断发动机当前的工作状态判断整车当前挡位状态判断当前变数器是否发生故障泊车功能开关请求状态用于泊车过程的显示交互（纯雷达方案中，人机图形界面的交互是基于图标图层以及信息娱乐系统的大屏坐标进行的）用于系统工作日志标记判断车门状态，用于安全策略判断转向及雨刮，用于安全策略判断当前整车电源状态判断轮胎胎压，用于安全策略备注人机交互的按键开关为虚拟按键智能技术/IntelligentTechnology12AutoelectricpartsNo.09,2023表2自动泊车主控单元网络通信设计序接收信号名称信号描述信号注释号0 x00：泊车辅助无请求泊车辅助ACU_Brk-0 x01:泊车辅助舒适制动请求制动功能模00 x02:泊车辅助紧急制动请求1Mode_3UACU_TarDis_R2eq_12UACU_Upper-3Speed_7U4ACU_F_Brk-Mode_2UACU_Brk_Mod5eSt_3UACU_TarGear-6Req_3UACU_StrWTqR7eq.18ACU_TarTqReq_11U9ACU_SysSt_2UACU_StrWAn-10gReqPrt_13U11ACU_StrWIAn-gReq_IU12ACU_TarAngReq.14U13ACU_StrWVel-Req_13UA-14PA_AbortRea-son_5U接收备注信号名称信号描述信号注释节点号APA_ICM-15ACUPromtp_3U式0 x03：泊车辅助自动驻车请求0 x04:泊车辅助避免超速请求目标距离请范围0 40 9 5,精度1,单位cm求速度上限请#范围0 10,精度0.1,单位求km/h0 x00：泊车辅助系统故障泊车辅助0 x01:泊车辅助系统待命制动模式故0 x02:泊车辅助系统舒适模式故障障0 x03：泊车辅助系统紧急模式故障0 x00：制动模式关闭泊车辅助0 x01:制动模式待命0 x02：制动模式激活系统制动模0 x03：制动手动模式式状态0 x04:制动暂停0 x05：制动停正0 x00:无请求目标挡位请0 x01:停车挡0 x02:倒车挡求0 x03：空挡0 x04:前进挡方向盘扭矩0 x00：没有请求请求0 x01:请求方向盘扭范围-2 0.48 2 0.46,精度0.0 2,单位Nm矩请求大小Ox00:ACU空闲控制器工作Ox01:ACU模式1激活0 x02:ACU模式2 激活状态0 x03:ACU模式2 激活0 x04:ACU错误方向盘角范围0 7 50，精度0.1，单位degree()度保护值方向盘角0 x00:没有请求度控制请求0 x01:请求方向盘目范围-7 50 7 50,精度0.1,单位标角度请求degree()目标方向范围0 6 50，精度0.1，单位盘角速度degree()0 x00：信号无效0 x01:无故障Ox02:CAN网络故障Ox03:EPS故障Ox04:ESP故障Ox05:ACU故障Ox06SAS故障Ox07:SAS信号未校准0 x08:EMS故障自动泊车0 x09：车速超过临界值中止原因OxOA：自动泊车时间超时OxOB：泊车次数超过限定值OxOC:泊车中断次数超过限定值OxOD：泊车路径规划失败OxOE：坡度太大OxOF：停车位太小0 x10：驾驶员收到驻车Ox11：驾驶员收到关闭APA开关备注节点0 x00:无效音效播报0 x01：无提示0 x02:触发使能0 x03:咚为自0 x04:滴动泊车主控单A-元16PASwReq_ICM_3UESPUP-17A_BuzFront_3UUP-18A_BuzRear_3U电子换挡APA_Turn-GSM19LightReq_2U控制单元DiscACUC-20trSt_DVD_2UAPA_StartRe-21qDis_2U22APA_Contin-ueReqDis_2UEPSAPA_ExitRe-23qDis_2UAPA_PreFor-24wardDir_2UAPA_Park-25OutDir_2UA-26PA_ParkInDir_2UAPA_Dis-27cDis_2U用于ICM故障提醒28APA_Word-DisReq_5U0 x00：显示关闭0 x01：显示绿色图标表示系统自动泊车激活0 x02：显示白色图标1表示A-开关PA请PA和电机正常求ICM显示0 x03：显示白色图标2 表示A-PA正常但电机故障0 x04：黄色图标系统故障0 x00：无报警0 x01:持续报警（距离0 35cm）前蜂鸣器0 x02：4H z 报警（距离3560cm)报警方式0 x03:2Hz报警（距离6 0 90cm)0 x04:1Hz 报警(9 0 150 cm)0 x00：无报警后蜂鸣器0 x01持续报警（距离0 35cm）报警方式0 x02：4H z 报警（距离35 6 0 cm）0 x03：2 H z 报警（距离6 0 9 0 cm）0 x04:1Hz报警(9 0 150 cm)0 x00:无请求转向灯开启0 x01：左转向灯请求请求0 x02：右转向灯请求0 x03：危险警告灯请求免责声明0 x00:无请求进人与退出Ox01：进人APA声明响应Ox02：退出APA声明0 x00:无请求“开始”按0 x01请求显示灰色“开始按键”纽请求显示0 x02：请求显示蓝色“开始按键”0 x03：请求无显示0 x00:无请求“继续”按0 x01：请求显示灰色“继续按键”钮请求显示0 x02：请求显示蓝色“继续按键”0 x03：请求无显示0 x00:无请求“退出”按0 x01：请求显示灰色“退出按键”钮请求显示0 x02：请求显示蓝色“退出按键”0 x03：请求无显示车辆目前0 x00：无效0 x01:前进的行进方向0 x02:后退车辆泊出方0 x00:无效0 x01:左侧向0 x02:右侧选定的车0 x00：无效0 x01:左侧开口位开口方向0 x02:右侧开口0 x00无效免责声明Ox01:“免责声明 内容UI0 x02:不显示0 x00:无请求0 x01车位识别中0 x02：请关闭车门0 x03：请系好安全带0 x04:红色字体，车速过高无法识别车位0 x05：红色字体，泊车系统故障请检查0 x06:请下制动踏板并挂人R挡0 x07:请确认泊车0 x08：请踩下制动踏板0 x09：请松开方向盘和制动踏板DVD文字OxOA：请关闭行李厢门提示OxOB：请关闭前舱盖OxOC:泊车中OxOD：附近有障碍物OxOE：条件不满足泊车退出请接管OxOF：请松开制动踏板0 x10：请松开加速踏板Ox11泊车哲停0 x12：泊车退出请接管0 x13：泊车完成0 x14:红色字体，泊车系统不可用，请检查UPA超声波雷达探头BCM13IntelligentTechnology/智能技术汽车电器2 0 2 3年第9 期表2（续）号信号名称信号描述信号注释0 x00：信号无效0 x01:请求进人泊人界面29APA_UIDis-Req_AVM_3U请求退出0 x03：请求退出泊人界面0 x04：请求退出泊出界面A-30PA_Progress_7UAPA_Car-31ModeDis_2UAPAFinshDis-32Req_2UAPA_White-33LiDis_2UAPAExitDis-34Req_2UAVM_Green_35Dispy_2UUPA_Dis-36FLS_6UUP-37A_FLS_SenSt_1U接收备注节点泊车界面0 x02：请求进人泊出界面泊车进度条范围0 10 0,精度1,单位%0 x00：信号无效请求车模显0 x01:显示车模UI示0 x02：无显示APA泊车0 x00：信号无效完成UI请0 x01：显示泊车完成UI求0 x02:无显示请求APA请求0 x00：信号无效白色虚线车0 x01：显示白色车道线UI道线显示0 x02：无显示请求APA泊车C0 x00：信号无效退出UI请0 x01：显示泊车退出UI求0 x02:无显示请求0 x00：信号无效APA请求绿色箭头显0 x01：请求静态显示0 x02：请求动态显示示0 x03：无显示请求前左长距范围0 12 6,精度2 cm离雷达探测Ox2E0 x3C:Reserved障碍物距离0Ox3D：未检测到对象值0 x3F：信号无效前左长距0 x00：正常离雷达故障0 x01:故障状态接收信号名称信号描述信号注释前左短距范围0 12 6,精度2 cmUPA_Dis-离雷达探测Ox2E0 x3C:Reserved38FLC_7UUP-39A_FLC_SenSt_1UUP-40A_Work_St_2UUPA_Sen-41ErrorFlag_2UUPA_A-42PA_MODE_3式UA-43PA_1StaType_2UAPA_1StaMk-44Color_1UAPA_1AS-45taMk-CoorX_11UAPA_1AS-46taMk-CoorY_10UAPA47_Car_1Angle_8U备注节点障碍物距离0 x3D：未检测到对象值0 x3F：信号无效前左短距0 x00:正常离雷达故障0 x01:故障状态0 x00：信号无效UPA工作状0 x01:关闭态0 x02:打开0 x00:无错误传感器自0 x01:前雷达故障检故障标志0 x02：后雷达故障0 x03：前后雷达故障0 x00：关闭状态0 x01:待机状态0 x02:12雷达同时激活UPA工作模0 x03：前6 雷达激活0 x04：后6 雷达激活0 x05:系统故障0 x06：信号无效0 x00：信号无效0 x01：水平车位车位1类型0 x02：垂直车位0 x03：水平车位&垂直车位车位1框颜0 x00：蓝色色0 x01:绿色车位1A点范围-30 0 0 10 0 0,精度2,单位物理坐标Xcm车位1A点范围-10 0 0 10 0 0,精度2,单位物理坐标Ycm车1的偏离范围-12 7 12 7，精度1，单位角（）参考文献：1朴昌浩，禄盛，张艳自动泊车系统设计M.北京：科学出版社，2 0 14.2尤祖旺.汽车自动泊车辅助系统关键技术研究.中国新技术新产品，2 0 2 0（10 下）：11-14.3 4 陈海鸥，姜灏，徐达学，等.基于8 AT的自动泊车系统扭矩控制策略分析.汽车电器，2 0 2 1（8)：8-10.冯世杰，刘鹏飞，靳兵.基于CAN总线的汽车语音功能设计实现J.汽车电器，2 0 2 0(9)：6-9.(编辑杨景)（上接第9 页）激光前照灯也面临着高昂的成本费用。另外，激光照明中激光驱动器对输出电压稳定性和温度保护要求较高。如何将激光前照灯作为理想光源，还应考虑激光驱动选型以及驱动模块通信的合理编写。尽管矩阵式LED能够满足经济适用的要求，但在个性化、智能化、信息化等方面有待提高。如何突破现有的技术瓶颈，开发新型的智能前照灯技术才是大势所趋。同时，智能前照灯灯光功能的设计与开发应结合驾驶习惯、驾驶场景，让丰富、高级的智能前照灯灯光成为产品的竞争优势。参考文献：1 张启宇，李大航，李运飞，等中国乘用车前照灯先进技术与发展趋势浅析.汽车实用技术，2 0 2 1（12)：195-199.2李江南.LED智能大灯简介及发展趋势J.轻工科技，2019(9):39-40.3 骆玲莉.车用激光大灯前景可期.汽车零部件，2 0 2 0(7):103.(编辑凌波