Введение

Автоматизированная система маневра изменения маршрута (LCM) позволяет автомобилю, оборудованному датчиком автоматически переместиться от одной полосы до другого маршрута. Системные модели LCM продольная и боковая динамика управления для автоматизированного изменения маршрута. Система LCM обнаруживает среду для большинства важных объектов (MIOs) использование встроенных датчиков, идентифицирует оптимальную траекторию, которая избегает этих объектов и регулирует автомобиль, оборудованный датчиком вдоль этой траектории.

В этом примере показано, как спроектировать и протестировать компоненты планировщика и диспетчера системы LCM. В этом примере планировщик изменения маршрута использует информацию об основной истине из сценария, чтобы обнаружить MIOs. Это затем генерирует выполнимую траекторию, чтобы согласовать изменение маршрута, которое выполняется изменением маршрута контроллер. В этом примере, вас:

Можно применить шаблоны моделирования, используемые в этом примере, чтобы протестировать собственные компоненты планировщика и диспетчера системы LCM.

Исследуйте тестовую модель

В этом примере вы используете тестовую модель симуляции уровня системы, чтобы исследовать поведение компонентов планировщика и диспетчера для системы маневра изменения маршрута.

Чтобы исследовать тестовую модель, откройте рабочую копию файлов проекта в качестве примера. MATLAB® копирует файлы в папку в качестве примера так, чтобы можно было отредактировать их.

addpath(fullfile(matlabroot, 'toolbox', 'driving', 'drivingdemos'));
helperDrivingProjectSetup('HighwayLaneChange.zip', 'workDir', pwd);

Откройте тестовую модель симуляции уровня системы.

open_system('HighwayLaneChangeTestBench')

Открытие этой модели запускает helperSLHighwayLaneChangeSetup скрипт, который инициализирует дорожный сценарий с помощью drivingScenario Объект (Automated Driving Toolbox) в базовом рабочем пространстве. Это также конфигурирует параметры конфигурации планировщика, параметры проектирования контроллера, параметры модели транспортного средства и сигналы шины Simulink®, требуемые для определения вводов и выводов для HighwayLaneChangeTestBench модель.

Тестовая модель содержит следующие подсистемы.

Подсистема Динамики аппарата моделирует автомобиль, оборудованный датчиком с помощью Модели Велосипеда (Automated Driving Toolbox) и обновляет его состояние с помощью команд, полученных от Диспетчера Изменения Лейна. Для получения дополнительной информации о подсистеме Динамики аппарата смотрите, что Хайвей Лейн Следует (Automated Driving Toolbox) примеру.

Подсистема Сценария и Среды использует блок Scenario Reader (Automated Driving Toolbox), чтобы обеспечить дорожную сеть и положения основной истины транспортного средства. Этот блок также выводит, сопоставляют данные, требуемые для магистрального алгоритма планировщика изменения маршрута. Откройте подсистему Сценария и Среды.

open_system('HighwayLaneChangeTestBench/Scenario and Environment')

Блок Scenario Reader (Automated Driving Toolbox) сконфигурирован, чтобы считать drivingScenario Объект (Automated Driving Toolbox) от базового рабочего пространства. Это использует этот объект считать данные об агенте. Это берет в информации об автомобиле, оборудованном датчиком, чтобы выполнить симуляцию с обратной связью. Этот блок выходная информация об основной истине маршрутов и агентов в координатах автомобиля, оборудованного датчиком. Блок Vehicle To World (Automated Driving Toolbox) используется, чтобы преобразовать целевые положения транспортного средства от координат транспортного средства до мировых координат. Эта подсистема считывает данные о карте из базового рабочего пространства и информации о выходных параметрах о маршрутах и ссылочном пути.

Подсистема Параметров конфигурации Планировщика читает переменные базового рабочего пространства с помощью постоянных блоков и создает структуру шины с помощью блока Bus Creator. Шина, созданная этой подсистемой, используется планировщиком изменения маршрута.

Магистральный образец модели Планировщика Изменения Маршрута использует положения агента основной истины в мировых координатах, данных о карте и параметрах конфигурации планировщика, чтобы выполнить траекторию, планирующую автоматизированный маневр изменения маршрута.

Магистральный планировщик изменения маршрута модели

Магистральный образец модели Планировщика Изменения Маршрута реализует основной алгоритм для магистральной системы изменения маршрута. Модель находит MIOs окружением автомобиля, оборудованного датчиком с помощью системы координат Fernet. Впоследствии, демонстрационные конечные состояния модели для различных поведений, предсказывает движение целевых агентов и генерирует несколько траекторий. Наконец, модель оценивает затраты на сгенерированные траектории и проверки на возможность столкновения и кинематической выполнимости, чтобы оценить оптимальную траекторию. Откройте Магистральный образец модели Планировщика Изменения Маршрута.

open_system('HighwayLaneChangePlanner')

Модель Highway Lane Change Planner содержит следующие блоки:

Контроллер изменения маршрута модели

Образец модели Контроллера Изменения Маршрута симулирует механизм управления следования траектории, который сохраняет автомобиль, оборудованный датчиком, перемещающийся вдоль сгенерированной траектории при отслеживании скорости набора. Для этого контроллер настраивает и продольное ускорение и передний руководящий угол автомобиля, оборудованного датчиком. Контроллер вычисляет действия оптимального управления в то время как удовлетворяющая скорость, ускорение и держащиеся угловые ограничения с помощью адаптивной модели прогнозирующее управление (MPC). Откройте Контроллер Изменения Маршрута образец модели.

open_system('LaneChangeController')

Блок Path Following Controller сохраняет транспортное средство, перемещающееся в отмеченном маршруте магистрали при поддержании установленной пользователями скорости. Этот контроллер включает объединенное продольное и боковое управление автомобиля, оборудованного датчиком:

Исследуйте метрическую оценку

Метрическая подсистема Оценки оценивает поведение уровня системы системы LCM с помощью метрик, упомянутых ниже. Откройте Метрическую подсистему Оценки.

open_system('HighwayLaneChangeTestBench/Metrics Assessment')

Симулируйте и визуализируйте поведение системы

Настройте и запустите имитационную модель HighwayLaneChangeTestBench, чтобы визуализировать поведение системы во время изменения маршрута. Блок Visualization в модели создает фигуру MATLAB, которая показывает представление преследования и вид сверху сценария и строит автомобиль, оборудованный датчиком, произведенные траектории, список капсул и другие транспортные средства в сценарии. Сконфигурируйте модель HighwayLaneChangeTestBench, чтобы использовать scenario_LC_15_StopnGo_Curved сценарий.

helperSLHighwayLaneChangeSetup("scenarioFcnName","scenario_LC_15_StopnGo_Curved")

Симулируйте модель в течение 5 секунд. Образец модели планировщика изменения маршрута генерирует траекторию, чтобы переместиться по транспортному средству в сценарии. Чтобы сократить командное окно выход, сначала выключите сообщения обновления MPC.

mpcverbosity('off');
sim("HighwayLaneChangeTestBench","StopTime","5");

Закройте фигуру.

hLCPlot = findobj( 'Type', 'Figure', 'Name', 'Lane Change Status Plot');
if ~isempty(hLCPlot)
    close(hLCPlot);
end

Запустите симуляцию в течение 8 секунд. Образец модели планировщика изменения маршрута генерирует траекторию, чтобы перейти вокруг более медленного ведущего транспортного средства.

sim("HighwayLaneChangeTestBench","StopTime","8");

Закройте фигуру.

hLCPlot = findobj( 'Type', 'Figure', 'Name', 'Lane Change Status Plot');
if ~isempty(hLCPlot)
    close(hLCPlot);
end

Запустите симуляцию в течение 18 секунд. Образец модели планировщика изменения маршрута генерирует траекторию, чтобы переместиться по транспортному средству к левому маршруту и затем к правильному маршруту, чтобы избежать столкновения с медленным движущимся ведущим транспортным средством. Заметьте, что автомобиль, оборудованный датчиком выполняет изменение маршрута дважды, чтобы избежать столкновения при поддержании скорости набора.

simout = sim("HighwayLaneChangeTestBench","StopTime","18");

Закройте фигуру.

hLCPlot = findobj( 'Type', 'Figure', 'Name', 'Lane Change Status Plot');
if ~isempty(hLCPlot)
    close(hLCPlot);
end

Во время симуляции модель регистрирует сигналы к базовому рабочему пространству как logsout. Можно анализировать результаты симуляции и отладить любые отказы в поведении системы с помощью helperAnalyzeLCSimulationResults функция. Функция создает фигуру MATLAB и строит представление преследования сценария. Ползунок на рисунке позволяет вам выбрать желаемый шаг симуляции, чтобы анализировать различные параметры, показанные в этих панелях:

Запустите скрипт и исследуйте график.

helperAnalyzeLCSimulationResults(simout.logsout);

Исследуйте другие сценарии

В предыдущем разделе вы исследовали поведение системы для scenario_LC_15_StopnGo_Curved сценарий. Ниже список сценариев, которые совместимы с HighwayLaneChangeTestBench модель.

scenario_LC_01_SlowMoving
scenario_LC_02_SlowMovingWithPassingCar
scenario_LC_03_DisabledCar
scenario_LC_04_CutInWithBrake
scenario_LC_05_SingleLaneChange
scenario_LC_06_DoubleLaneChange
scenario_LC_07_RightLaneChange
scenario_LC_08_SlowmovingCar_Curved
scenario_LC_09_CutInWithBrake_Curved
scenario_LC_10_SingleLaneChange_Curved
scenario_LC_11_MergingCar_HighwayEntry
scenario_LC_12_CutInCar_HighwayEntry
scenario_LC_13_DisabledCar_Ushape
scenario_LC_14_DoubleLaneChange_Ushape
scenario_LC_15_StopnGo_Curved [Default]

Эти сценарии создаются с помощью Driving Scenario Designer (Automated Driving Toolbox) и экспортируются в файл сценария. Исследуйте комментарии в каждом файле для получения дополнительной информации на дороге и транспортных средствах в каждом сценарии. Можно сконфигурировать HighwayLaneChangeTestBench и рабочая область, чтобы симулировать эти сценарии с помощью helperSLHighwayLaneChangeSetup функция. Например, можно конфигурировать моделирование для кривого дорожного сценария.

helperSLHighwayLaneChangeSetup("scenarioFcnName","scenario_LC_10_SingleLaneChange_Curved");

Заключение

В этом примере показано, как симулировать магистральный маршрут, меняют маневр с помощью положений транспортного средства основной истины.

Включите сообщения обновления MPC снова.

mpcverbosity('on');