Stimulation d'un récepteur GNSS sur bancs automobiles pour les voitures autonomes

Votre tâche

Les voitures autonomes deviennent de plus en plus pertinentes dans l'industrie automobile. Des systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS) de niveau 2 déjà disponibles pour la conduite partiellement autonome jusqu'à la conduite complètement autonome (AD) dans le futur, la complexité des fonctions ne cesse de croître drastiquement. La validation de ces fonctions dans toutes les conditions et variantes possibles pose un problème important dans le domaine du développement automobile.

Par exemple, des fonctions telles que le freinage d'urgence autonome (AEB) et le régulateur de vitesse (ACC), ou même les fonctions entièrement automatisées comme un "highway chauffeur" (conduite autonome sur autoroute) nécessitent un grand nombre de validations et d'optimisations fonctionnelles et non fonctionnelles dans le véhicule intégré – dans une multitude de situations environnementales et de configurations du véhicule.

La complexité des scénarios de test et le grand nombre de kilomètres de test à parcourir pour garantir la sécurité fonctionnelle de ces fonctions défient les approches de validation de pointe.

Il existe trois approches principales pour la validation ADAS et AD d'aujourd'hui. On le fait généralement en réalisant des tests de conduite sur les routes publiques ou une piste d'essais, en faisant un test de matériel dans la boucle (HiL) ou un test de simulation purement virtuel basé sur logiciel, par exemple sans aucun composants matériels.

Les tests sur la piste d'essais ou sur les routes publiques sont réalistes, mais pas complètement reproductibles et peuvent être dangereux pour le conducteur et les autres participants. De plus, la reconfiguration des scénarios entre chaque test réalisé sur la piste d'essais prennent beaucoup de temps. Les tests basés sur la technologie HiL utilisent des fonctions et des unités de contrôle électroniques réelles, mais sont difficiles à configurer car une simulation de bus complexe est nécessaire. Une simulation pure est très productive, efficace et flexible. Cependant, comme aucun composant physique n'est utilisé, le test virtuel délaisse l'interaction réelle entre les systèmes du véhicule, qui sont très importantes pour la validation.

Méthodes de validation des ADAS et AD

Plusieurs de ces désavantages associés à chaque approche peuvent être surmontés en utilisant la méthode du véhicule dans la boucle (ViL), qui est décrite dans les paragraphes suivants de manière plus détaillée.

Solution Rohde & Schwarz et AVL

Le AVL DRIVINGCUBE™ propose une approche de validation différente, comblant l'écart entre le test sur route réel et la simulation. Contrairement à une approche HiL pure basée sur des composants individuels, il teste le fonctionnement complet du véhicule intégré et prêt à rouler dans un environnement virtuel sur un banc de test. Des modèles de capteurs physiques ou comportementaux (par exemple alimentant les sorties du capteur à partir d'une simulation logicielle vers l'unité de contrôle électronique ECU) ou des stimulateurs de capteurs physiques relient les unités de contrôle sous test avec l'environnement simulé. Cet environnement de test est conçu pour évaluer tous les types de fonctions ADAS et AD, par exemple en faisant automatiquement accélérer ou ralentir le véhicule lors du fonctionnement dans un mode ACC prédictif.

Le AVL DRIVINGCUBE™ propose une efficace accrue lors de la validation et l'optimisation des fonctions ADAS et AD car les scénarios sur le banc de test sont bien plus reproductibles que ceux sur la route réelle. Il simplifie également l'accès au véhicule pendant le fonctionnement. Des situations critiques peuvent être validées de manière sécurisée, ce qui n'est pas possible sur la route réelle. La simulation et la stimulation de capteurs jouent un rôle important dans la fiabilité de la validation des résultats lors de scénarios de conduite complexes.

Stimulation de récepteurs GNSS avec le R&S®SMBV100B

En utilisant le simulateur GNSS flexible R&S®SMBV100B, l'environnement de validation peut être élargi à l'aide de la capacité à stimuler le système GNSS intégré du véhicule avec des signaux RF GNSS réels. Cela permet de tester la navigation et les fonctions ADAS et AD basées sur cartes tel que le régulateur de vitesse prédictif (ACC) ou le fonctionnement hub-to-hub (H2H).

Le R&S®SMBV100B peut générer des signaux pour tous les systèmes de navigation satellite du monde entier tels que GPS, Galileo, GLONASS et BeiDou, ainsi que pour plusieurs systèmes d'augmentation basés sur satellite (SBAS). Avec ses 60 voies disponibles, il est facile de configurer des constellations réalistes où des satellites de plusieurs GNSS différents peuvent être présents.

De plus, il est possible de générer simultanément des signaux sur toutes les bandes de fréquence (par exemple L1, L2 et L5), permettant ainsi l'intégration et la validation des récepteurs GNSS multi-fréquences modernes.

La visibilité et les niveaux de puissance des satellites peuvent être ajustés à la volée, proposant des possibilités supplémentaires pour la modélisation de signaux GNSS obscurcis et bloqués. Le simulateur GNSS R&S®SMBV100B accepte les commandes à distance depuis le banc de test par l'intermédiaire des interfaces LAN, USB ou GPIB. Les données relatives à la position et à l'assiette nécessaires à la simulation GNSS peuvent être envoyées directement au simulateur en utilisant des commandes SCPI ou UDP, facilitant ainsi l'intégration dans le AVL DRIVINGCUBE™.

Des débits de diffusion élevés jusqu'à 100 Hz combinés à une faible latence de traitement de la commande inférieure à 20 ms garantissent des précisions de signal et de traitement élevées.

Test d'une fonction ACC prédictive pour des camions au sein d'un environnement ViL

Le AVL DRIVINGCUBE™ peut simplifier le développement d'un système ADAS, par exemple la validation d'une fonction ACC prédictive et économe en énergie.

Une fonction ACC prédictive considère la topologie d'une route à venir en se basant sur une carte de la hauteur géographique et la position actuelle du camion calculée par le récepteur GNSS. Elle ajuste donc la vitesse du véhicule et la stratégie de fonctionnement du moteur afin d'obtenir la consommation d'énergie optimale pour la totalité de la route.

Afin de tester la fonction ACC prédictive, Rohde & Schwarz et AVL configurent la chaîne d'outils mentionnés précédemment sur un châssis dynamométrique pour camions à Stockholm.

Une carte géographique est utilisée dans l'environnement virtuel AVL DRIVINGCUBE™ pour générer une piste sur laquelle le camion virtuel roule. Le déplacement du camion physique, régie par la fonction ACC (4), est enregistré par le châssis dynamométrique (5) et transféré au contrôleur système (1).

Le contrôleur système calcule la résistance d'entraînement attendue en se basant sur un modèle de camion roulant sur la piste virtuelle. La résistance d'entraînement est alors projetée vers le camion physique en réglant la résistance fournie par les dynamomètres.

En se basant sur le déplacement transmis du camion physique, la position du camion virtuel sur la piste est mise à jour. Ces données de position sont alors envoyées au R&S®SMBV100B (2), qui génère le signal GNSS correspondant. Le signal GNSS est délivré au récepteur GNSS du camion physique (3), qui calcule une position fixe et permet à la fonction ACC d'ajuster sa stratégie de fonctionnement en conséquence.

Lors de l'utilisation de cette chaîne d'outils et en conduisant le camion physique sur le banc de test en Suède, il a été possible de conduire le camion virtuel sur une route allemande. Le simulateur GNSS R&S®SMBV100B a été utilisé pour générer les signaux radio GPS.

Avantages clés

• Tous les tests de conduite peuvent être réalisés au niveau du véhicule dans des conditions reproductibles au sein d'un environnement de laboratoire
• Les conditions de fonctionnement, en particulier pour les manœuvres sensibles, sont sécurisées à 100 %
• Simulation GNSS avec un taux de mise à jour élevé, une faible latence, ainsi qu'une excellente précision de signal et de traitement
• Simuler n'importe quelle position sur terre avec des constellations satellites différentes
• Prend en charge les technologies GPS, Galileo, GLONASS et BeiDou dans toutes les bandes de fréquences
• Simuler l'obscurcissement du signal et les multi-trajets

Cette configuration de test a de nombreux avantages par rapport aux méthodes classiques de test et de validation ADAS / AD. Tous les composants sont testés au niveau du véhicule, tout comme pour les tests terrestres. Toutefois, cette méthode conserve la flexibilité et la reproductibilité associées au test de matériel dans la boucle, en proposant une configuration de test économique au sein d'un environnement de laboratoire.