Scania为屡获殊荣的长途运输卡车开发节油驾驶员支持系统
挑战
解决方案
结果
- 减少了开发时间和工作
- 模型范围增加
- 回归测试时间减少
“Simulink在我们开发过程的两个阶段特别有帮助。在早期，它帮助我们尝试新的想法，并想象它们如何工作。在生成代码并进行车内测试之后，我们可以进行多次模拟，完善设计，并为下一次迭代重新生成代码。”
约翰尼·安德森,斯堪尼亚
低效率的驾驶技术会增加碳排放，并增加高达10%的燃料消耗。对于一家拥有20辆卡车，每辆卡车每年行驶12万公里(7.5万英里)的公司来说，这意味着额外排放200吨二氧化碳和6.6万欧元的额外成本。
斯堪尼亚的驾驶员支持系统通过仪表盘控制台向驾驶员提供即时反馈。该系统有助于提高驾驶技术，节约燃料，更安全的驾驶，减少对刹车和其他部件的磨损。现在在Scania r系列卡车上生产，Scania驾驶员支持使用基于模型设计的MathWorks工具开发。
Scania首席工程师Jonny Andersson解释道:“在Simulink中对系统建模使我们能够定义体系结构，可视化设计，并在早期阶段运行模拟来调试设计。”“有了Embedded Coder，我们为早期的实时原型和生产系统生成了代码。因此，我们在模型中而不是在底层代码中完善设计。”
挑战
为了降低成本，斯堪尼亚希望根据车辆现有传感器的输入来分析驾驶场景。因此，必须用数学方法推导出几个关键指标。该系统将有超过100个输入，其中大部分通过CAN总线，包括单个车轮速度、发动机扭矩、发动机转速、车辆速度和使用的齿轮。开发将这些输入转化为驾驶员性能评估的算法是该项目的一个关键挑战。
斯堪尼亚希望减少开发时间，并能够在实际ECU上早期验证设计。他们还需要开发和评估驾驶员显示面板的不同设计。
斯堪尼亚需要一个模拟环境，使工程师能够在开发早期测试想法，然后使用模拟和代码生成来减少道路测试和原型的数量。
解决方案
Scania的工程师使用基于模型设计的MathWorks工具对驱动支持系统进行建模和模拟，开发原型用户界面，并为原型和生产目标生成嵌入式代码。
该团队将设计划分为子系统，以评估驾驶员的山地驾驶、刹车使用、齿轮选择和预期。这些子系统，连同控制显示的组件，使用Simulink建模®．他们用Stateflow®对控制逻辑进行建模，以确定何时驾驶条件是安全的，从而向驾驶员提供最新信息。
斯堪尼亚公司的工程师从CAN总线上收集道路测试期间各种地形和交通状况的卡车传感器数据，然后在Simulink中使用传感器数据作为输入对系统进行模拟。此外，他们模拟了在实际驾驶测试中很难或不可能重现的故障条件和其他操作条件。
使用MATLAB®该团队开发了一个显示Scania Driver Support输出的原型用户界面。使用MATLAB编译器™他们创建了一个独立的可执行的接口，用于卡车。
该团队使用Embedded Coder生成代码®并将其部署到一个原型ECU上，实现了实时道路测试。
在整个开发过程中，他们使用Simulink中的Model Advisor工具来确保模型符合Scania建模标准。这些标准是基于从类似的基于Simulink的项目和MAAB指南中学到的经验教训。许多都是使用Simulink Check™作为定制的Model Advisor检查来实现的，以使它们更容易遵循。
在模拟过程中，团队使用Simulink Coverage™分析模型覆盖率并识别设计中未测试的元素。
在通过模拟和道路测试彻底测试系统后，他们使用嵌入式Coder为目标ECU生成生产代码。ECU现在部署在斯堪尼亚r系列卡车上。早期测试显示，使用该系统的司机减少了高达11%的燃料消耗。
斯堪尼亚r系列卡车获得了国际年度卡车奖。评审团将斯堪尼亚公司的驾驶员支持系统描述为“一种创新的学习工具，能够为驾驶员提供持续和主动的评估。”
结果
减少了开发时间和工作．“与手工编码相比，MathWorks工具可能使我们至少提前6个月完成项目，”Andersson说。“如果没有MathWorks工具，我们可能不得不为项目添加另一名工程师，但有了Simulink和Embedded Coder，我们可以专注于更高层次的算法设计。”
模型范围增加．使用Simulink覆盖，Scania在测试期间执行了条件覆盖和决策覆盖分析，并实现了超过95%的模型覆盖。
回归测试时间减少．Simulink将回归测试所需的时间从3小时减少到20分钟，可以与许多其他测试一起连夜运行。
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