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
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2、新建模拟文件
【File】->【New Experiment】新建实验
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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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  1. 单击车道右键【Object configuration】,在单击车道线,可以设置车道线的属性
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    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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  2. 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
    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)_第8张图片

    双击【SpeedProfile_1】设置每个路段的车速
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    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)_第10张图片

    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)_第11张图片

依次点如下三个按钮,【parse】调试,【build】建立,第三个是查看3D仿真
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黄色中间感叹号是警告,不用管,不影响
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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
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将【camera】拖到车辆上,设置相机参数
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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)_第16张图片

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
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选择cs.slx文件,双击该文件
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打开cs.slx文件后:
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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
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9. 在MATLAB中点击【run】运行
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)_第21张图片

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中看到实时画面了在这里插入图片描述

此时MATLAB中有了图片结果的文件夹: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)_第22张图片

10. 动力学模型
双击车辆名字,点击【dynamics】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)_第23张图片

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)_第24张图片

在prescan的安装目录下解压【experiments.zip】
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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】
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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)_第27张图片

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:
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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)_第29张图片

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。

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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)_第31张图片

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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

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**2.****车道保持系统硬件在环(****HIL)**测试平台

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**3.****自动驾驶系统硬件在环(****HIL)**测试平台

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4.自适应巡航/自动紧急制动系统ViL****测试平台

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5.基于Nvidia PX****的人工智能硬件在环测试平台

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| [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)]

| 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)_第41张图片

| 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)_第42张图片

| 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)_第43张图片

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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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  • ErgoLAB人因工程与工效学
  • ErgoVR人机交互虚拟仿真
  • ErgoSIM环境工效学模拟
  • ErgoHMI智能交通驾驶行为
  • 认知与脑功能测试
  • 视觉与眼动追踪
  • 心理行为研究
  • 建筑与环境行为
  • 行为安全研究
  • 消费行为研究
  • 军工国防
  • 中国制造2025
    引用文章1

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参考文献

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