在之前的技術分享中，感測器都是安裝在汽車外或車內的。而這次要介紹的是汽車生來就具備的感測器訊號，即從汽車控制單元（vehicle control unit，簡稱vcu）中獲取的訊號。
vcu的另外乙個名字是「行車電腦」，它通過can匯流排與汽車的發動機、變速器、油門踏板、制動踏板、車身控制器等各種電子裝置通訊，讀取各個控制單元的工作狀態，並在需要時對它們進行控制。如下圖所示。
出處：如果把汽車比做人，那麼vcu就是人的大腦。這裡記載了汽車底盤的狀態（車速、油門踏板開度、制動踏板狀態、方向盤轉角等）、汽車車身的狀態（車門狀態、車窗狀態、前照燈狀態、轉向燈狀態等）以及發動機的狀態**速，輸出扭矩、燃油消耗等）。
汽車的vcu作為上層演算法和底盤控制的介面，不僅承擔著控制汽車加減速、轉向的工作，還承擔著將底盤資訊精確且及時傳遞到演算法層的工作。接下來我會從vcu訊號的型別和vcu訊號的應用兩方面進行講解。
vcu訊號的種類
汽車型別 type從圖中可以直接看出當前apollo 2.5已經能夠支援兩種國內車型分別是奇瑞eq和長安睿騁。
由於不同車型的動力系統、尺寸、功能配置都不盡相同，而且安裝各種感測器的位置、角度也會存在差異，因此需要根據這個type值向無人駕駛系統中匯入不同的引數，這樣才能保證計算的準確性。
基本訊號 basicinfo基本訊號包含的資訊有當前的車輛駕駛狀態、發動機狀態、安全氣囊狀態、里程數、acc按鈕狀態、lka按鈕狀態、gps資訊。
個人認為在basicinfo中最重要的資訊是車輛駕駛狀態和gps資訊。車輛駕駛狀態是「汽車是否處於無人駕駛狀態」的乙個標誌，由於汽車經常需要在有人駕駛和無人駕駛中進行切換，因此需要設定乙個標誌位來反映這種狀態，這樣汽車的vcu才能更正確地對油門、剎車這類影響安全的機構進行控制。gps的資訊與無人車的「定位」問題強相關，雖然自車的gps資訊有時候不太準，但並不能因此動搖了它在無人駕駛系統中的地位。
安全相關 safety與安全相關的資料報含車門、引擎蓋，後備箱是否關閉，司機和乘客的安全帶是否系上、四個輪胎的胎壓是否正常、電池是否有電、車輛的駕駛模式。
值得一提的是車輛的駕駛模式。之前的basicinfo中已經有了車輛駕駛狀態，分為自動駕駛和人為駕駛。這裡的駕駛模式還有乙個中間狀態，即半自動駕駛模式，即無人駕駛系統只控制方向盤或只控制油門和剎車踏板。比如自適應巡航（acc）功能，就是一種半自動駕駛模式。半自動駕駛模式能夠將汽車的橫向控制**彎、換道）和縱向控制（加速、減速）解耦，即單獨地進行乙個維度的除錯，這樣可以提公升工程師的除錯效率。
變速箱狀態 gear變速箱狀態直接影響車輛的行駛。例如車輛停車時，需要給變速箱置位p檔的訊息；當汽車泊車時，需要在d擋、r擋之間來回切換。
發動機管理系統 emsems用於檢視當前發動機的狀態，比如發動機的轉速。
車輛電子穩定系統 esp用於檢視和控制車輛電子穩定系統的狀態。
油門踏板開度 gas通過控制油門踏板的開度，可以實現加減速。同時可以反饋無人駕駛狀態下，測試員是否接管了油門踏板。
電子手剎 epb用於檢視電子手剎的狀態。一般會在控制車輛運動時，檢視電子手剎是否釋放。
制動踏板開度 brake用於檢視和控制制動踏板的開度。反饋無人駕駛狀態下，測試員是否接管了剎車踏板。
制動壓力 deceleration用於檢視當前制動器制動壓力的大小。
汽車速度 vehiclespd汽車速度訊號除了包含速度數值外，還包含當前汽車的行駛方向、四個輪胎的速度、偏航角的變化率（yawrate）等。
電動助力轉向 eps電動助力轉向訊號包含了當前方向盤的轉角、轉角的變化率和駕駛員施加的扭矩。當處於無人駕駛狀態時，控制器需要給eps系統輸入轉動方向和轉動角度。
訊號燈 light描述車身上某些電器裝置的訊號，比如前大燈、左右轉向燈、雨刮器的檔位開關、喇叭開關。特斯拉就是通過讀取撥桿（左右轉向燈）狀態獲取駕駛員換道意圖的。
電池狀態 battery用於檢視電池電量的百分比，燃油量資訊。
周邊環境狀態 surround某些具備adas功能（如盲點輔助預警，偏離車道預警）的車型，會有將部分預警資訊存於該訊號中。安裝在汽車車身上的超聲波雷達的訊息也存在該訊號中。
以上列出了大部分汽車vcu所具有的訊號。vcu的訊號因車而異，越豪華的汽車，由於其具備的感測器越豐富，所能提供的vcu訊號也將越豐富。
vcu訊號的應用
無人駕駛中常用的vcu訊號有如下幾個：汽車車速、汽車方向盤轉角、汽車航向角變化率、油門踏板開度、制動踏板開度等。
不同的場景，會對資料有不同的應用方式。這裡主要介紹兩大類應用方式：障礙物運動狀態計算和航位推算。
障礙物運動狀態計算車載感測器（雷射雷達、公釐波雷達、攝像機）檢測的障礙物速度都是相對速度，因此需要結合自車車速才能確定障礙物的絕對速度，進而根據絕對速度確定障礙物的運動狀態（靜止、靠近、遠離）。
以公釐波雷達的資料為例，在自車座標系下自車的車速用藍色的箭頭和字母表示，障礙物位置和障礙物速度和速度在x方向與y方向的分量用綠色表示。
將自車車速v和障礙物速度在x方向上的分量進行疊加，即可得到障礙物在x方向上速度量的絕對值。如下圖中黑色的va所示。
接下來可以通過判斷va的大小和方向，進而得到當前的障礙物在實際的交通場景中的運動趨勢。
航位推算航位推算（dead reckoning，簡稱dr）是指在丟失定位的情況下，使用自車感測器的資訊，推測當前時刻，自車所在位置與上一時刻所在位置的相對關係。
在介紹航位推算時，先需要了解汽車的運動學模型。汽車的運動學模型一般是四輪模型，不過為了計算的方面，很多情況下，工程師會將四輪模型簡化成兩輪模型，即自行車模型。
借用csdn博主adamshan所繪製的自行車模型，如下圖所示。
出處：由圖可見汽車的車輪轉角為δf，但這並不意味著汽車的運動角度為δf。
分別做垂直於後輪和前輪的射線，這兩根射線會交於o點，兩輪模型會繞o點進行運動，在短時間dt內，可以認為o點不動。連線o點和汽車的質心成一條線段，實際汽車的運動方向v將垂直於該線段。運動方向ψ與車身方向所成的夾角β，這個角度一般稱為偏航角。
基於先前的假設可以推到出β和δf的近似關係如下：
假設t時刻的汽車的狀態為xt，yt，經過dt時間後的t+1時刻，狀態為xt+1，yt+1，則他們之間的關係為：
根據以上理論即可在丟失定位資訊後的短時間內，依靠自身的感測器資訊，進行位置和位姿估計。
以上內容對汽車vcu的訊號做了簡單介紹。作為汽車與生俱來的感測器，好好使用這些訊號不僅能極好的控制汽車，還能夠通過車載訊號燈與外界進行互動。
好了\(^o^)/~，這篇汽車vcu訊號的分享就到這裡啦。
控制單元的功能
控制單元 控制單元具有發出各種微操作命令 即控制訊號 序列的功能。概括地說，計算機的功能就是執行程式。在執行程式的過程中，控制單元要發出各種微操作命令，而且不同的指令對應不同的命令。進一步分析發現，完成不同指令的過程中，有些操作是相同或相似的，如取指令 取運算元位址 當間接定址時 以及進入中斷週期由...
純電動汽車整車控制器VCU
純電動汽車整車控制器vcu研發介紹 在了解純電動車整車控制器前，先看一下純電動汽車基本的組成部件，基本組成部件如下圖所示 整車控制器vcu,英文全稱為 vehicle control unit，主要用來負責傳動系動力學控制應用及一般用途的控制。目前，vcu的主控晶元有飛思卡爾 st以及ti，由於飛思...
如何控制單元測試的粒度？
john nolan在 how deep are your unit tests?中問道 u0026 xd n u0026 xd n tdd需要花時間寫測試，而我們一般多少會寫一些 而第乙個測試是測試我的建構函式有沒有把這個類的變數都設定對了，這會不會太過分了？那麼，我們寫單元測試的這個單元的粒度到...