仿真测试入门参考（6）：自动驾驶的硬件-执行器

“ 经常有朋友问如何学习仿真测试，于是想着把自己的一些经验和理解分享出来，希望能有所帮助。不过视野和技术有限，所说不一定对，供大家批评和参考。这是第6篇，自动驾驶的硬件-执行器”

执行器是实现自动驾驶算法对车辆控制目标的执行单元，用于实现对驱动系统、制动系统和转向系统的操纵，从而控制车辆的加速、制动和转向。

根据开发条件和车辆状态的不同，可以有四种实现方法：

（1）加装操纵机构：在原车结构基础上加装新的操纵机构，替代人的操纵。例如，在方向盘上加装驱动电机，通过控制该电机操纵方向盘实现对车辆转向的控制；在制动踏板上加装驱动机构，从而实现踏板的踩下和抬起。

（2）模拟传感器信号：通过模拟原来系统中传感器的信号，“欺骗”其控制器，进而影响控制效果。例如，模拟加速踏板位置传感器的电压输出，使车辆控制器（VCU，Vehicle Control Unit）以为踏板被踩下，从而控制驱动系统使车辆加速；模拟电动助力转向系统（EPS，Electric Power System）中扭矩传感器的输出，使EPS控制器以为方向盘被转动，从而控制车轮转向。

（3）“借用”现有控制接口：利用现有功能的控制接口，实现对车辆的控制，这一方法一般用于将具备辅助驾驶功能的车辆改造成自动驾驶车辆。例如，可通过车辆总线向VCU发送目标加速度、向车身电子稳定系统控制器（ESC，Electric Stability Controller）发送目标减速度、向EPS控制器发送目标转向角度，由对应控制器实现对车辆的控制。

（4）线控系统：上述三种方法可以说都是中间替代方案，自动驾驶车辆最终会装备线控系统。

线控，就是通过线中传递的电信号，而不是由人直接操纵机械、液压机构实现对车辆的控制，包括线控驱动、线控制动和线控转向。

a）线控驱动

通过在加速踏板处安装传感器，将踏板行程转换为与之成正比的电压信号，并发送至整车控制器，进而控制发动机或者电机，实现线控驱动。该技术已经在现有车辆上广泛应用。

b）线控制动

线控制动用于取代驾驶员制动踏板的输入，而是通过采集制动踏板的行程信号，驱动制动系统工作。高级别自动驾驶中，可取消踏板，直接发送制动控制信号。

线控制动目前有两种方案：电子液压制动（EHB，Electric-Hydraulic Brake）和电子机械制动（EMB，Electric Mechanical Brake ）。

EHB保留了传统制动系统的液压管路和制动器，改由电子执行机构建立油压，不仅实现了驾驶员输入和制动压力的解耦，还可以进行完全独立的自动制动控制。常见的方案有博世公司的ibooster+ESP方案和大陆公司的MK C1方案）。

EMB则取消了传统制动系统中的液压部分，直接采用电控制动器，但目前暂未成熟应用。

c）线控转向

线控转向取消方向盘和转向齿条间的机械连接，而是通过传感器采集驾驶员的转向信号、并通过反馈机构提供转向手感，转向信号发送给转向控制器后，由电机驱动齿轮齿条实现车轮转向。目前EPS已经广泛应用，但其并未取消方向盘和转向齿条间的机械连接。