汽车试验用驾驶机器人软件系统的设计与实现

摘要

汽车试验用驾驶机器人是代替人类驾驶员完成诸如工况排放、性能和寿命、尾气排放和燃料经济性等道路工况试验的机器人。其软件系统是否完善直接影响着驾驶机器人的作业精度，同时它也决定着操作该机器人的人类操作员是否能够高效和准确地作业。本课题在分析驾驶机器人需求的基础上，设计和实现了一套完整的软件系统。
　　首先，对软件系统进行了总体设计。明确了汽车试验用驾驶机器人软件系统的需求、开发平台和开发过程。其中，开发过程主要包含软件系统的数据存储设计、工作时序与运行方式、执行步骤类设计、速度跟踪方案设计和人机界面设计。
　　其次，对软件系统做了详细的设计与实现。对初始化方案、计时器方案和执行步骤类做了具体的设计与实现。此外，以单步控制方案和整体运动控制方案为例，设计了速度跟踪的具体实现方案。经过实车实验，验证了本课题所提速度跟踪方案的可行性。
　　再次，设计和实现了所有的软件系统人机界面，其中主要包括控制试验界面、各类参数配置界面、运动监控界面等。以眼动追踪实验的结果为参考，重点设计了汽车试验用驾驶机器人软件系统控制试验的界面，选择了表现更优秀的Z型界面布局方案，使得用户体验得到了提升。
　　最后，实现了一套完整的软件系统。该软件系统能够与驾驶机器人硬件系统和执行单元协调工作，能够代替人类驾驶员完成驾驶任务。同时，该软件系统人机界面的设计遵循人机界面设计原则，符合人类操作员的行为习惯。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 主要研究内容

1．3．1 软件系统总体设计方案

1．3．2 软件系统详细设计与实现

1．3．3 软件系统人机界面设计与实现

1．3．4 研究重难点

1．4 论文组织结构

第二章 软件系统总体设计

2．1 软件系统需求分析

2．1．1 功能需求分析

2．1．2 参数配置介绍

2．2 软件系统开发平台

2．3 软件系统功能模块设计

2．3．1 数据存储模块设计

2．3．2 工作时序与运行方式设计

2．3．3 执行步骤序列概念的设计

2．3．4 速度跟踪模块设计

2．3．5 人机界面设计

2．4 本章小结

第三章 软件系统详细设计与实现

3．1 软件系统主要实现过程

3．1．1 初始化方案设计与实现

3．1．2 计时器方案设计与实现

3．1．3 执行步骤类的实现

3．2 速度跟踪方案设计与实现

3．2．1 单步控制方案

3．2．2 整体运动控制方案

3．3 速度跟踪实验验证

3．3．1 实验目的

3．3．2 实验过程

3．3．3 实验结果

3．3．4 问题及原因分析

3．4 本章小结

第四章 软件系统人机界面设计与实现

4．1 人机界面设计要素分析

4．2 参数配置界面设计

4．3 控制试验界面布局分析

4．3．1 控制试验界面功能需求分析

4．3．2 控制试验界面布局设计的选型

4．4 控制试验界面布局设计的眼动追踪实验

4．4．1 实验目的

4．4．2 被试人员和实验对象

4．4．3 实验装置

4．4．4 实验模拟任务

4．4．5 评价指标

4．4．6 实验流程

4．5 实验结果

4．5．1 注视点序列分析

4．5．2 热点围分析

4．5．3 注视时间分析

4．5．4 注视点数分析

4．5．5 实验结果分析

4．5．6 实验改进建议

4．6 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献