Matlab使用笔记（七）：将PreScan连接MATLAB实现仿真 (附录：自动无人驾驶仿真软件PreScan的应用介绍)
具体介绍：
1、双击打开PreScan和MATLAB
2、新建模拟文件
【File】->【New Experiment】新建实验
3、搭建模拟场景
如交通路段、障碍物、车道等，这里可选择草地场景，将【Grass】拖入网格区域，其他也类似。
选择交通基础设施（各种形状的道路）
右图会显示你当前搭建的环境中的信息
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单击车道右键【Object configuration】，在单击车道线，可以设置车道线的属性
后续插入的道路，可以【copy style】原来道路的设置，再【paste style】到新插入的道路上。
下图是我搭建的道路：
还可以添加其他设施，如道路标志、树、建筑、人等等
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路径设置和车速设置
单击下图中红框按钮即可设置路径
红色的线路是我规划的路径
再将车辆拖到路径上
单击播放按钮，可看到车辆行驶的2D仿真画面
双击【SpeedProfile_1】设置每个路段的车速
依次点如下三个按钮，【parse】调试，【build】建立，第三个是查看3D仿真
黄色中间感叹号是警告，不用管，不影响
打开3D视图后可以调整大小和角度，点击2D中的播放按钮，还可以看到3D仿真车辆跑规划的路线
7. 添加传感器
将【camera】拖到车辆上，设置相机参数
打开3D视图，可以以相机的视角查看
得到灰度图像：
8. 通过prescan打开MATLAB
[图片上传中…(image-1bba58-1599994414756-26)]
在MATLAB中找到prescan项目路径
选择cs.slx文件，双击该文件
打开cs.slx文件后：
双击【DISPLAY】后，选中【save results】，即可将传感器相机拍到的图片保存下来，可以选择输出的图片格式
9. 在MATLAB中点击【run】运行
由于GPU性能不高，所以MATLAB上打开的框是黑的，不能显示prescan中车辆运行的实时画面。
有GPU独立显卡的，把GPU性能开到最高，就可以在MATLAB中看到实时画面了
此时MATLAB中有了图片结果的文件夹：
10. 动力学模型
双击车辆名字，点击【dynamics】
在prescan的安装目录下解压【experiments.zip】
在prescan中打开解压好的模型：【file】->【open experiment】->【否】
找到prescan安装路径，刚刚解压的【experiments】中的【DemoExperiments】文件夹，以车道线保持【Demo_LaneKeeping】为例，打开如下的.pex文件->【是】
再【parse】->【bulid】->【nvoke Simulink Run Mode】开启MATLAB
再在MATLAB中找到项目路径，打开Demo_LaneKeeping_cs.slx文件，即加入动力学模型之后的：
有了动力学后，车可以自己行驶，不需要规划路径
【注意】：1.每次在prescan中设置属性后要点击【apply】
2.每次在prescan中有修改，要重新【parse】—>【build】，MATLAB中要重新【regenerate】
附录：关于PreScan的介绍
一、简介
PreScan是德国Seimens西门子公司旗下汽车自动驾驶仿真软件产品，Prescan是以物理模型为基础，开发ADAS和智能汽车系统的自动驾驶仿真平台。支持摄像头、雷达、激光雷达、GPS，以及V2V/V2I车车通讯等多种应用功能的开发应用。
PreScan基于MATLAB仿真平台，主要用于（ADAS）汽车高级驾驶辅助系统和无人自动驾驶系统的仿真模拟软件，其包括多种基于雷达，摄像头，激光雷达，GPS，V2V和V2I车辆/车路通讯技术的智能驾驶应用。支持模型在环（MIL），实时软件在环（SiL），硬件在环（HiL）等多种使用模式。北京津发科技股份有限公司作为德国Siemens西门子公司正式签约合作伙伴，旨在进一步加深双方商业、技术合作，开辟新市场，为无人驾驶领域贡献积极力量。
二、软件概览
智能汽车自动驾驶仿真系统在PreScan中的仿真实现如下图所示。
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智能驾驶仿真实现
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特点
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**1. **场景工况
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交通要素数据库
快速场景构建
Euro NCAP ×11
NHTSA ×12
ISO ×19
ADAC ×9
eValue ×4
Opendrive importer
OSM importer
IBEO importer
GIDAS/CIDAS importer
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**2. 传感器&**通讯
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19种传感器类型包括
Mono camera
Stereo camera
Fisheye camera
Radar
Lidar
Ultrasonic
Antenna
Radio
DSRC V2X
Lane marker sensor
Object sensor
Depth sensor
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3. Matlab Simulink
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基于Matlab Simulink平台
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**4. 执行器&**人机界面
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车辆动力学模型
PreScan model
Coupling to 3rd party model
AMESim
LMS Virtual.Lab Motion
CarSim
………
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三、详细功能
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软件详细功能
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特点描述
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交通场景建模型
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●Roads 道路模型
●Database of road types 道路数据库
●Environment 环境模型
●Road users 道路使用者
●Weather & Lights 天气光照
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传感器模型
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●Camera, fisheye, mono, stereo
摄像头、鱼眼、单目及双目摄像头
●Radar 毫米波雷达
●Laser and lidar 激光雷达
●Ultrasonic 超声波雷达
●V2X sensors 车车/车路通讯传感器
●Ground truth sensors 真值传感器
●Ground truth Sensor 真值传感器
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**ADAS algorithm implementation **控制算法仿真集成
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●Model in the Loop 模型在环
通过MatLab/Simulink平台，可以引入各种编程工具开发的算法代码。
●Hardware in the Loop 硬件在环
也可以直接引入ECU硬件，构成硬件在环试验台
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Driver model****驾驶员模型
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●根据理想路径以及车辆当前位置计算车辆转角信号输出。
●根据理想速度以及车辆当前速度计算油门、刹车信号。不再遵循原先定义的路径。
●Driver in the loop 驾驶员在环
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**Vehicle actuation modelling **
车辆执行器建模
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●2D bicycle dynamics model 2D动力学模型
●3D two track dynamics model 3D动力学模型
●6DOF sprung body à x, y, z, roll, pitch, yaw 六自由度车辆状态计算
●Usage: on PreScan’s 3D roads (i.e. roads with a height profile) 适用PreScan 3D路面仿真
●3rd party dynamics model import 外部车辆动力学模型导入
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**Test Automation (TA) **自动化测试
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●Select variables (GUI) 选择自动化测试参数
●Set-up variables (MATLAB) 使用模板编写自动化测试脚本
●Run test automation script (MATLAB) 运行脚本
●Compare results (MATLAB) 获得自动化测试报告
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Demos
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●PreScan标准安装包自带128 个demo场景，所有的场景模型以及系统控制算法完全对用户 开放
●PreScan标准安装包自带19个智能驾驶系统传感器
●PreScan标准安装包自带30多个智能控制算法模型，所有系统控制算法完全对用户开放、可编辑修改
●PreScan标准安装包自带43个交通道路参与者及执行器，并支持导入用户自定义的第三方3D模型
●PreScan标准安装包自带134个ADAS仿真系统模型，这些案例所含的场景模型、系统控制算法、执行器模型完全对用户开放
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功能插件
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●大规模交通流自动生成器
●IBEO扫描数据自动转换为PreScan仿真场景
●IBEO扫描数据自动转换为PreScan仿真场景
●摄像头物理模型
●基于统计学性能的雷达模型
●GIDAS事故数据库自动导入PreScan仿真场景
●升级版车车通讯传感器模型
●PreScan和PTV Vissim软件耦合计算
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| 软件详细功能 | 特点描述 |
| 交通场景建模型 | ●Roads 道路模型
●Database of road types 道路数据库
●Environment 环境模型
●Road users 道路使用者
●Weather & Lights 天气光照
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| 传感器模型 |
●Camera, fisheye, mono, stereo
摄像头、鱼眼、单目及双目摄像头
●Radar 毫米波雷达
●Laser and lidar 激光雷达
●Ultrasonic 超声波雷达
●V2X sensors 车车/车路通讯传感器
●Ground truth sensors 真值传感器
●Ground truth Sensor 真值传感器 |
| ADAS algorithm implementation 控制算法仿真集成 |
●Model in the Loop 模型在环
通过MatLab/Simulink平台，可以引入各种编程工具开发的算法代码。
●Hardware in the Loop 硬件在环
也可以直接引入ECU硬件，构成硬件在环试验台
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| Driver model驾驶员模型 |
●根据理想路径以及车辆当前位置计算车辆转角信号输出。
●根据理想速度以及车辆当前速度计算油门、刹车信号。不再遵循原先定义的路径。
●Driver in the loop 驾驶员在环
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**Vehicle actuation modelling **
车辆执行器建模
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●2D bicycle dynamics model 2D动力学模型
●3D two track dynamics model 3D动力学模型
●6DOF sprung body x, y, z, roll, pitch, yaw 六自由度车辆状态计算
●Usage: on PreScan’s 3D roads (i.e. roads with a height profile) 适用PreScan 3D路面仿真
●3rd party dynamics model import 外部车辆动力学模型导入
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| Test Automation (TA) 自动化测试 | ●Select variables (GUI) 选择自动化测试参数
●Set-up variables (MATLAB) 使用模板编写自动化测试脚本
●Run test automation script (MATLAB) 运行脚本
●Compare results (MATLAB) 获得自动化测试报告 |
| Demos |
●PreScan标准安装包自带128 个demo场景，所有的场景模型以及系统控制算法完全对用户 开放
●PreScan标准安装包自带19个智能驾驶系统传感器
●PreScan标准安装包自带30多个智能控制算法模型，所有系统控制算法完全对用户开放、可编辑修改
●PreScan标准安装包自带43个交通道路参与者及执行器，并支持导入用户自定义的第三方3D模型
●PreScan标准安装包自带134个ADAS仿真系统模型，这些案例所含的场景模型、系统控制算法、执行器模型完全对用户开放
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| 功能插件 | ●大规模交通流自动生成器
●IBEO扫描数据自动转换为PreScan仿真场景
●IBEO扫描数据自动转换为PreScan仿真场景
●摄像头物理模型
●基于统计学性能的雷达模型
●GIDAS事故数据库自动导入PreScan仿真场景
●升级版车车通讯传感器模型
●PreScan和PTV Vissim软件耦合计算
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四、应用案例
1.MCity使用PreScan****验证测试场设计
**2.****车道保持系统硬件在环（****HIL)**测试平台
**3.****自动驾驶系统硬件在环（****HIL)**测试平台
4.自适应巡航/自动紧急制动系统ViL****测试平台
5.基于Nvidia PX****的人工智能硬件在环测试平台
| [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-toQ8pG8o-1599994029972)(https://upload-images.jianshu.io/upload_images/15863171-1148f9579f872c4b.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)]
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在PreScan GUI 中搭建道路及外界基本场景，在PreScan Viewer显示3D视景
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在建好的场景中添加车辆行人及相关传感器来获取目标信息
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在Simulink中加载已建好工况中的各车辆行人及传感器的模块，利用传感器模块的输出信息进行相关控制算法设计
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将控制指令发给执行器，执行器可以是prescan中自带的汽车模型，还可以是AMEsim、CarSim相关车辆动力学软件建立的数学模型。
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引用文章1
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参考文献