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作者：
高振海 王竣 崔愛昕 郭健
吉林大學(xué)汽車動(dòng)態(tài)模擬國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
應(yīng)用領(lǐng)域：信號(hào)采集/產(chǎn)品測(cè)試
挑戰(zhàn)：
電子穩(wěn)定系統(tǒng)(Electroni-c Stability Program, 簡(jiǎn)稱ESP，下同)實(shí)車道路試驗(yàn)不僅對(duì)場(chǎng)地要求十分苛刻，實(shí)驗(yàn)過(guò)程具有相當(dāng)?shù)奈ｋU(xiǎn)性，而且所需測(cè)量的信號(hào)較多。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不僅要能夠采集各種信號(hào)，還要能夠在惡劣的測(cè)試環(huán)境中（如沖擊、震動(dòng)、高溫、高濕度等）穩(wěn)定可靠的工作。
應(yīng)用方案：
面對(duì)ESP系統(tǒng)試驗(yàn)苛刻的測(cè)試環(huán)境、眾多的測(cè)試信號(hào)，基于NI PXI和LabVIEW的測(cè)試平臺(tái)，我們?cè)谳^短的時(shí)間內(nèi)快速融合了模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)、CAN、串口等多種信號(hào)采集與處理。NI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在海南試驗(yàn)場(chǎng)成功完成了ESP試驗(yàn)過(guò)程的數(shù)據(jù)采集，保證了試驗(yàn)的順利進(jìn)行。
使用的產(chǎn)品：
LabVIEW 2009軟件開發(fā)平臺(tái)
PXI-1042Q 8 槽 PXI機(jī)箱
PXI-8106 嵌入式實(shí)時(shí)控制器
PXI-6251 M系列數(shù)據(jù)采集卡
PXI-6259 M系列數(shù)據(jù)采集卡
PXI-8430 串口卡
PXI-6608 數(shù)字 IO模塊
PXI-8512 CAN卡
概述：
現(xiàn)代化電子工廠車間批量生產(chǎn)的PCB電路板，除了要進(jìn)行ICT測(cè)試外，還要做最終打包出廠前的功能測(cè)試FCT(Functional Circuit Test)。利用NI公司的PXI 控制板卡和LabVIEW軟件構(gòu)建的一套完整的包含音頻、視頻及各種電壓，電流，頻率，開關(guān)量等等的綜合性全自動(dòng)功能測(cè)試平臺(tái)。該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種不同的PCB電路板的FCT功能測(cè)試。通過(guò)該平臺(tái)無(wú)需頻繁更換測(cè)試硬件，新產(chǎn)品加入時(shí)，只需更換一個(gè)ATE測(cè)試夾具，按照PXI板卡的硬件資源分配，對(duì)測(cè)試夾具的插針進(jìn)行連線到其界面接口，最后修改相應(yīng)的測(cè)試軟件即可實(shí)現(xiàn)對(duì)PCB板的全自動(dòng)測(cè)試。
該系統(tǒng)綜合了音頻，視頻的自動(dòng)測(cè)試，包含了GPIB，RS232，RS485， Ethernet等多種接口和通訊方式，測(cè)試方法簡(jiǎn)單，操作工人測(cè)試時(shí)只需要將測(cè)試夾具壓下、觀察上位機(jī)軟件畫面提示，測(cè)試完成后抬起測(cè)試把柄即可實(shí)現(xiàn)全功能測(cè)試，測(cè)試效率大幅提高。汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)可以輔助駕駛員對(duì)車輛的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行控制，通過(guò)控制車輪的制動(dòng)力和發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出力矩來(lái)控制汽車的橫擺角速度并將側(cè)偏角限制在一定范圍內(nèi)，從而協(xié)助駕駛員在極限工況下保持汽車的穩(wěn)定性，防止車輛出現(xiàn)失穩(wěn)危險(xiǎn)。
近年來(lái)，隨著人們對(duì)車輛主動(dòng)安全性要求的提高和各國(guó)相應(yīng)安全法規(guī)的推動(dòng)，ESP系統(tǒng)在汽車上的標(biāo)準(zhǔn)裝配率迅速提高，博世、大陸等國(guó)外汽車電子產(chǎn)品供應(yīng)商均具備了ESP系統(tǒng)的批量化供貨能力并占據(jù)了市場(chǎng)的主要份額。
國(guó)內(nèi)ESP系統(tǒng)的研究起步較晚，大多停留在理論控制研究與硬件在環(huán)仿真階段，國(guó)內(nèi)整車及零部件廠商大多直接采用博世、大陸、TRW等的ESP系統(tǒng)與自主開發(fā)的整車相匹配。
相對(duì)于國(guó)內(nèi)ESP系統(tǒng)策略的研究，ESP系統(tǒng)性能測(cè)試評(píng)價(jià)方法的研究基本空白，大多數(shù)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)均參考國(guó)外零部件商或相應(yīng)機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)方法或直接將測(cè)試試驗(yàn)委托供應(yīng)商實(shí)施。目前，國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)尚無(wú)形成統(tǒng)一的ESP測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，這使得國(guó)內(nèi)整車廠商很難系統(tǒng)合理的評(píng)價(jià)ESP控制性能，更無(wú)法根據(jù)試驗(yàn)的結(jié)果在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段對(duì)汽車電子供應(yīng)商提出完善的產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)要求，大大增加了整車廠商與汽車電子供應(yīng)商的底盤電控系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)周期和研發(fā)成本。
鑒于上述情況，課題組結(jié)合當(dāng)前的研究基礎(chǔ)，提出一套汽車底盤電控系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)和實(shí)驗(yàn)測(cè)試流程規(guī)范并構(gòu)建了一個(gè)用于ESP系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試的測(cè)控系統(tǒng)平臺(tái)。
ESP系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)
課題組搭建的ESP系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)主要包括三大部分：1. ESP試驗(yàn)測(cè)試流程規(guī)范；2. 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；3. 試驗(yàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
圖1 ESP系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)架構(gòu)
試驗(yàn)測(cè)試流程規(guī)范規(guī)定了ESP測(cè)試所需的試驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)?zāi)康�、測(cè)試變量和儀器、試驗(yàn)條件、試驗(yàn)方法，以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法。
試驗(yàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)作為電控系統(tǒng)以及整車性能評(píng)定的指南，從汽車相關(guān)基本理論出發(fā)，規(guī)定了性能好壞評(píng)定的方法與相應(yīng)原理。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括試驗(yàn)中測(cè)量所需變量（車輛參數(shù)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)）的傳感器及其數(shù)據(jù)采集卡和相關(guān)軟件。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)性能好壞在一定程度上決定了整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)能否準(zhǔn)確評(píng)價(jià)整車性能以及ESP系統(tǒng)的優(yōu)劣。
ESP作為最新一代汽車主動(dòng)安全系統(tǒng)，ESP是基于汽車動(dòng)力學(xué)對(duì)汽車臨界失穩(wěn)狀態(tài)下施加準(zhǔn)確控制來(lái)提高汽車穩(wěn)定性的系統(tǒng)。因此為了驗(yàn)證ESP系統(tǒng)的性能，就需要大量實(shí)車試驗(yàn)。完成試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集將面臨兩大難題：一是，測(cè)試設(shè)備眾多（GPS、陀螺儀、非接觸式光電測(cè)速儀、輪速傳感器、壓力傳感器、觸發(fā)器等），二是，測(cè)試環(huán)境惡劣（沖擊、震動(dòng)、高溫、高濕度等）。通過(guò)調(diào)研，我們選擇了NI PXI和LabVIEW的測(cè)試平臺(tái)。
圖2 ESP數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)界面 圖3 ESP數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)PXI機(jī)箱
結(jié)論
ESP是未來(lái)汽車主動(dòng)安全系統(tǒng)發(fā)展的一大方向，ESP實(shí)車道路試驗(yàn)不僅是 ESP控制系統(tǒng)優(yōu)劣的最終評(píng)判手段，ESP實(shí)車道路試驗(yàn)在ESP控制算法開發(fā)階段也具有一定的指導(dǎo)意義。
基于 PXI 系統(tǒng)良好的可擴(kuò)展性，我們快速搭建了 ESP 系統(tǒng)性能試驗(yàn)的測(cè)試平臺(tái)，在極端苛刻的試驗(yàn)環(huán)境下，測(cè)試系統(tǒng)準(zhǔn)確有效的采集了 ESP系統(tǒng)試驗(yàn)的測(cè)試信號(hào)，大大推動(dòng)了 863計(jì)劃底盤控制系統(tǒng)的研究，為我們自主底盤電控系統(tǒng)進(jìn)一步的完善提供了有力的支撐。
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