分享 | PreScan快速入門到精通：第一講 PreScan概述

1. 概述

本節(jié)主要是從以下四點(diǎn)概述PreScan：什么是PreScan？PreScan有什么用？PreScan的使用價(jià)值？PreScan重要功能？

1.1 PreScan是什么?

隨著道路車輛更加智能和安全，使用傳感器使汽車能夠在危險(xiǎn)發(fā)生之前預(yù)測(cè)到危險(xiǎn)，從而根據(jù)預(yù)測(cè)采取相應(yīng)的行動(dòng)。但是，傳感器應(yīng)該觀察什么，以及測(cè)試系統(tǒng)的相關(guān)交通場(chǎng)景是什么? 如何將觀察結(jié)果轉(zhuǎn)化為車輛的響應(yīng)，意外干擾的影響是什么，更有挑戰(zhàn)性的是，如何確保來自不同傳感器的信息融合在一起，從而使車輛做出適當(dāng)、可靠的響應(yīng)?

為了幫助回答這些問題，PreScan應(yīng)運(yùn)而生，通過PreScan可以搭建智能駕駛開發(fā)和測(cè)試場(chǎng)景，在這個(gè)場(chǎng)景中，智能汽車可以感知他們所駕駛的環(huán)境，并在隨后對(duì)其做出相應(yīng)的反應(yīng)。為此，可以使用包含真實(shí)物理關(guān)系的傳感器模型。它是基于真實(shí)數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)場(chǎng)景的關(guān)鍵。

由于主要接口是基于Mathworks的MATLAB / Simulink，因此可以在PreScan中無縫集成所有技術(shù)和工程學(xué)科。PreScan是基于PC的，而PreScan基本版本則具有強(qiáng)大的圖形預(yù)處理器，高端3D可視化查看器以及與標(biāo)準(zhǔn)MATLAB / Simulink的連接功能。

下圖給出了使用PreScan執(zhí)行的不同工程任務(wù)和階段的流程圖。他們通常是

1）建立相關(guān)場(chǎng)景；2）添加適當(dāng)?shù)?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E6%8E%A7%E5%88%B6%E7%B3%BB%E7%BB%9F/">控制系統(tǒng)；3）為您的傳感器系統(tǒng)建模；4）運(yùn)行實(shí)驗(yàn)。

使用PreScan的專用預(yù)處理器模塊可以完成場(chǎng)景的構(gòu)建。 引入了控制系統(tǒng)-或取決于開發(fā)者的應(yīng)用的決策算法或信號(hào)處理算法-在特殊的MATLAB / Simulink接口中，它是PreScan仿真核心的部分。

傳感器是內(nèi)置在PreScan中或使用MATLAB / Simulink模型中。 還可以在特殊的MATLAB / Simulink接口中運(yùn)行仿真實(shí)驗(yàn)，可以使用自動(dòng)化測(cè)試并連接人機(jī)界面。 也可以通過連接真實(shí)車輛的方向盤和踏板搭建駕駛模擬系統(tǒng)，來進(jìn)行自己的試駕基于硬件在環(huán)對(duì)人機(jī)共駕進(jìn)行評(píng)估，如下圖所示

1.2 PreScan用于做什么?

PreScan為當(dāng)今和未來智能車輛系統(tǒng)開發(fā)的用戶提供了強(qiáng)大的開發(fā)和評(píng)估環(huán)境。如今，在駕駛過程中為駕駛員提供支持旨在提高道路安全性的系統(tǒng)通常被稱為高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱ADAS。

在設(shè)計(jì)或優(yōu)化階段已使用PreScan的這些ADAS系統(tǒng)的示例包括：

導(dǎo)航系統(tǒng)

自適應(yīng)巡航控制（ACC）

車道偏離警告（LDW）

碰撞警告（CW）

智能速度自適應(yīng)

車對(duì)車（C2C）/車對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施（C2I）通信

明天的車輛將更加“智能”。在車輛及道路上將有更多的傳感器，通過這些傳感器的融合，以更好地反應(yīng)實(shí)際情況。這些汽車將具有廣泛的數(shù)據(jù)處理決策能力。警告駕駛員，避免潛在的危險(xiǎn)情況，或者一旦不可避免地發(fā)生危險(xiǎn)情況，車上的系統(tǒng)將接管控制，通過相應(yīng)策略避免不必要的事故發(fā)生。PreScan中的demo中包含如何使用PreScan來檢測(cè)這種情況以及如何根據(jù)規(guī)避策略確定這種情況。

PreScan具有仿真自動(dòng)駕駛和非自動(dòng)駕駛車輛的能力。后一類涉及我們今天所知的汽車（人為控制），而第一類涉及以計(jì)算機(jī)控制的汽車，也就是智能駕駛汽車。在人機(jī)協(xié)作駕駛概念中有較少自動(dòng)駕駛車輛的典型示例，在人機(jī)協(xié)作駕駛概念中，汽車以主車輛為首的列隊(duì)駕駛。同樣，PreScan已經(jīng)具備支持非自動(dòng)駕駛仿真所需的功能。

1.3 PreScan的價(jià)值...

一般來說，PreScan在用于概念研究時(shí)增加了價(jià)值，而當(dāng)今的典型任務(wù)是評(píng)估不同的傳感系統(tǒng)（“基準(zhǔn)測(cè)試”）或測(cè)試評(píng)估不同的傳感器融合的性能（例如，回答有視覺與雷達(dá)或GPS與雷達(dá)信息融合組合，選擇誰的問題）。

根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)PreScan在傳感器感知和融合領(lǐng)域用于算法的原型設(shè)計(jì)和驗(yàn)證時(shí)特別強(qiáng)大。此應(yīng)用軟件的關(guān)鍵推動(dòng)力是PreScan已經(jīng)擁有可用的傳感器模型以及將基于物理的傳感器模型，并且可以創(chuàng)建交通場(chǎng)景，用于測(cè)試傳感器和控制系統(tǒng)的性能。基于PreScan強(qiáng)大的交通流場(chǎng)景及復(fù)雜的環(huán)境，可以用于全局和局部的智能駕駛車輛規(guī)劃算法的開發(fā)與驗(yàn)證。同時(shí)，PreScan仍然可以用于車輛控制領(lǐng)域中常規(guī)的車輛控制算法開發(fā)。

在不久的將來，PreScan在系統(tǒng)魯棒性驗(yàn)證領(lǐng)域?qū)⒕哂幸恍┨厥獾膬?yōu)勢(shì)。已經(jīng)可以完成一些簡(jiǎn)單的案例，例如在傳感器未對(duì)準(zhǔn)對(duì)掃描設(shè)備或照相機(jī)的檢測(cè)性能的影響的研究，而更多的特定情景的技術(shù)（如調(diào)查雷達(dá)技術(shù)中的幻影讀數(shù)是否可以從讀數(shù)中被有效地過濾掉，正在研究中）在PreScan中可以通過插件來實(shí)現(xiàn)。

1.4 重要功能

PreScan為汽車及相關(guān)行業(yè)技術(shù)開發(fā)提供了重要功能。他們包括：

在特定環(huán)境中進(jìn)行設(shè)計(jì)和評(píng)估：如果工程師的工作是基于MathWorks / dSPACE產(chǎn)品的，則PreScan支持基于模型的方法。

->項(xiàng)目所涉及的學(xué)科之間的歧義和誤解將大大減少

->先前項(xiàng)目中完成的工作可以輕松地重復(fù)利用，提高復(fù)用性

->在整個(gè)開發(fā)過程中，相關(guān)開發(fā)人員都在相同的環(huán)境下使用相同的圖形用戶界面，測(cè)試腳本和參數(shù)集，這在交換和重用信息方面有很大幫助。

PreScan完全適用于開發(fā)控制系統(tǒng)的V循環(huán)軟件開發(fā)流程：

->用戶基于PreScan在項(xiàng)目前期立項(xiàng)時(shí)，可以用于智能駕駛系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)仿真，用于研究傳感器布置總類、位置及數(shù)量。

->基于仿真開發(fā)算法，并可以使用快速控制器原型（RCP）工具實(shí)現(xiàn)在硬件上的驗(yàn)證

->由于MathWorks的產(chǎn)品MATLAB / Simulink和Stateflow以及相關(guān)的工具箱可以與PreScan結(jié)合使用，因此基于MBD開發(fā)流程快速開發(fā)產(chǎn)品及這些世界一流的工具將有助于驗(yàn)證開發(fā)代碼的正確性和完整性（涉及覆蓋率和可執(zhí)行模型）；

->一旦生成的算法代碼下載到到硬件上，PreScan即可生成適當(dāng)?shù)臏y(cè)試向量，支持通過硬件在環(huán)（HIL）技術(shù)驗(yàn)證對(duì)算法的驗(yàn)證。

基于場(chǎng)景的研發(fā)

->通過已有的場(chǎng)景，工程師可以有效地從一開始就有更多時(shí)間專注于真正的問題領(lǐng)域，或者在頂層系統(tǒng)規(guī)范（測(cè)試用例）中提到方案中定義的場(chǎng)景，致力于與客戶相關(guān)的產(chǎn)品質(zhì)量的驗(yàn)證。小明師兄認(rèn)為，未來的智能駕駛開發(fā)是基于場(chǎng)景為起點(diǎn)，同時(shí)智能駕駛測(cè)試，也是基于場(chǎng)景的測(cè)試。

->基于動(dòng)畫和數(shù)據(jù)相結(jié)合的測(cè)試效果，工程師將對(duì)所涉及的現(xiàn)象有更好的了解

->此外，場(chǎng)景是進(jìn)行敏感性和基礎(chǔ)算法研究與測(cè)試的前提。實(shí)際上，由于PreScan與MATLAB / Simulink的主要接口，測(cè)試自動(dòng)化（即使用腳本執(zhí)行批處理仿真）是一項(xiàng)容易的任務(wù)。

根據(jù)優(yōu)先級(jí)，PreScan將有助于：

->在概念階段獲得改進(jìn)的初始設(shè)計(jì)；

-> 在開發(fā)階段進(jìn)行更快的優(yōu)化；

-> 在確認(rèn)階段有助產(chǎn)品更快地投入市場(chǎng)。

請(qǐng)參考下圖，以了解在整個(gè)開發(fā)過程中如何重新分配工作。但是，如果這能推動(dòng)項(xiàng)目進(jìn)展，PreScan可以有助于開發(fā)者處理更多更復(fù)雜功能開發(fā)，同時(shí)仍能及時(shí)完成工作！

還請(qǐng)注意，提供的以下功能并未立即與使用MathWorks / dSPACE產(chǎn)品相關(guān)聯(lián)，但與PreScan是高級(jí)仿真場(chǎng)景與上述產(chǎn)品關(guān)聯(lián)：

->PreScan具有強(qiáng)大的可視化功能，也可以有助于銷售產(chǎn)品：有時(shí)候，電影比講述包含工程圖的大報(bào)告更能說明問題；

->PreScan有助于開發(fā)者減少對(duì)（不利）天氣條件的依賴：通過PreScan在PC上的仿真來評(píng)估天氣條件對(duì)產(chǎn)品性能的影響，或特殊條件下產(chǎn)品的功能開發(fā)；-

>實(shí)際上，使用PreScan可以進(jìn)行良好的系統(tǒng)標(biāo)定（“虛擬標(biāo)定”）。這些無需立即坐上設(shè)備齊全的汽車，就可以節(jié)省很多時(shí)間。

->最后但并非最不重要的一點(diǎn)：PreScan有助于開發(fā)者基于PC仿真現(xiàn)實(shí)生活進(jìn)行“不安全”操作：在PreScan中，可以進(jìn)行通常不希望在現(xiàn)實(shí)生活發(fā)生的危險(xiǎn)工況進(jìn)行的測(cè)試！

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