無人車系統模擬相關軟體介紹-Carsim
來自專欄無人車技術學習及應用
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今天分析一下carsim這個軟體。
事實上我用carsim用的不是很多。
只是因為用過幾次，所以想簡單介紹一下。
我大部分時間都是在用prescan。
偶爾用carsim還是因為想在prescan裡面實現高自由度車輛模型的模擬。
但是， 這並不是說carsim不好。
相反cars相當強大。
為啥我不用呢，因為我覺得prescan就足夠了。
還有就是我不喜歡carsim的GUI。。。
軟體簡介
不廢話，下圖是carsim官網。
https://www.carsim.com/
如大家所看到的，carsim只是Mechanical Simulation cooperation的一個產品。他們還有truck sim，bikesim ，Suspension sim等等各種各樣的sim.(這裡sim指的就是simulation的意思）。提供各種SIL，HIL模擬，33家OEM驗證，給150家公司提供服務。厲害厲害
據我所知，carsim才是研究車輛動力學中的標配。價格也比dSPACE的工具鏈便宜很多。所以各大高校也都在用。
$20,000 Desktop systems to $100,000,000 full-vehicle simulators.
Driving Simulators
不僅如此，因為很多人使用，carsim的培訓資源非常豐富。中文也有很多資料。所以學起來相對容易一些。
他還提供下面這種模擬軟體+硬體的設備。
說出來可能你們不信，這個東西要比想像中的要複雜很多。
我們之前買了一套沒有軟體加持的純硬體。
所以要連接硬體和軟體和圖像。當然圖像是通過carsim自動生成的。那麼唯一的問題就是軟體和硬體。但是連接I/O比想像中的要難。因為這又涉及到嵌入式（硬體的單片機+pc）系統的通信，CAN信號讀取，實時反饋信號給方向盤和底座上的roll，pitch，yaw控制系統（也算一種懸架）。最終不了了之，可能是因為我菜把。。
平台
跟dSPACE，prescan一樣，我用carsim也是基於SIMULINK的。
當然，carsim對各種第三方平台也都很友好。提供多種interface。
模擬
軟體如何使用呢，這裡簡單介紹一下。
打開軟體。選擇要使用的資料庫（就是包含車輛各種信息的數據）
然後就能看見我們的車子了。這裡我們可以調試，改變車輛的所有參數。車身參數，懸架，前後輪詳細數據等等都可以調節。非常細緻。如果對車輛本身參數沒什麼要求，我們也可以直接用他們提供的demo車。
事實上，在研究自動駕駛演算法的時候，車子本身的參數我們能獲取就好，不至於說我要調節某個參數。細調某個參數並不斷進行測試的是整車廠應該做的事情，不是自動駕駛工程師該做的事情。並不是說他不重要，而是各有各的職責。沒必要越界做自己不適合做的事情。
構建場景並進行可視化操作。下圖是他們demo的一個視頻展示。可以看到圖像質量還是很不錯的。黃色箭頭是每個輪胎受的力。
實際上這些就是carsim提供的大部分功能。
自動駕駛更重要的是演算法，車輛本身的控制相對來說就沒那麼重要了。
當然，ADAS相關的東西也是必不可少的。雖然我沒有用過，但是通過carsim的GUI，相信應該比較容易上手，且功能也應該相當強大
下圖是carsim在simulink裡面應用。 可以看到最左上端有個紅色的小車模塊，名字叫carsim s function。這個小模塊裡面就包含了所有在carsim裡面設置的參數及相關的動力學模擬。
我們使用的時候，只要在carsim設置input和output，調用特定output的時候，用simulink的mux模塊拆開（如果你願意，可以把這些再用CANbus 模塊綁定起來使用）使用。其餘的功能就是simulink可以提供的了。比如數據記錄，可視化，數據圖表生成。
控制模塊由simulink 提供，carsim提供車輛動力學模擬模型，還有就是車輛運行場景可視化，感測器模擬等一系列操作。
比如下圖中就是carsim提供車輛動力學計算，場景可視化，simulink提供ABS演算法，數據記錄及可視化。
總結
總的來說，carsim是一個非常強大的車輛動力學模擬軟體。非常值得學習。
ASM，carsim，prescan都是類似的概念。
這些軟體提供車輛動力學模擬，場景構建，感測器構建，數據interface構建，然後再由SIMULINK平台構建控制演算法。
複雜程度：ASM>Carsim>Prescan
上手容易度：Prescan>Carsim>ASM
適合用來做自動駕駛演算法驗證：Prescan>Carsim>ASM
學習資源：Carsim>Prescan>ASM
專業程度：Carsim>ASM>Prescan
圖像生成質量：Prescan>ASM>Carsim
價格優勢：Carsim>Prescan>ASM
說到價格優勢，其實還有一個很強大的軟體叫Matlab! 實際上matlab也提供自動駕駛toolbox。只要1000rmb左右，非常便宜。配合matlab的機器學習工具箱，robotics 工具箱，做自動駕駛演算法驗證應該是足夠了。下次有機會分享matlab這個toolbox的使用心得。
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20180629 林明
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