CN106153352A - 一种无人驾驶车辆测试验证平台及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于无人驾驶领域的一种无人驾驶车辆测试验证平台及其测试方法，所述平台包括驾驶模拟系统、实验场、网络系统、上层管理中心和无人驾驶车辆；所述驾驶模拟系统根据自然场景采集的信息构建虚拟车辆的驾驶环境；所述实验场实际场地的交通场景跟所述驾驶模拟系统建模的场景一致；所述上层管理中心用于进行模拟器驾驶环境的建立、驾驶模拟系统的控制和数据的处理；所述无人驾驶车辆为测试车辆，在实验场地进行自动驾驶，无人驾驶车辆的行驶信息通过网络系统传送到上层管理中心，再传送到所述驾驶模拟系统的驾驶模拟器上。本发明不仅可以研究无人驾驶车的功能验证、性能评价；同时也可以利用该平台研究评价无人驾驶车辆上路对实际交通流的影响。

Description

一种无人驾驶车辆测试验证平台及其测试方法

技术领域

本发明属于无人驾驶研究领域，具体涉及一种无人驾驶车辆测试验证平台及其测试方法。

背景技术

从20世纪70年代开始，美国、英国、德国等发达国家开始进行无人驾驶汽车的研究，在可行性和实用化方面都取得了突破性的进展，中国从20世纪80年代开始进行无人驾驶汽车的研究，国防科技大学在1992年成功研制出中国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。Google Driverless Car是谷歌公司的Google X实验室研发中的全自动驾驶汽车，不需要驾驶者就能启动、行驶以及停止，目前正在测试，已驾驶了48万公里。2012年5月8日，在美国内华达州允许无人驾驶汽车上路3个月后，机动车驾驶管理处(Department of MotorVehicles)为Google的无人驾驶汽车颁发了一张合法车牌。

目前无人驾驶的测试是通过在空地中设置障碍物和障碍车辆进行，并没有完善的测试平台测试无人驾驶车的功能和性能，因此搭建无人驾驶车辆测试验证平台及其测试方法是十分必要的；同时在无人驾驶汽车上路后会对交通流影响，研究无人驾驶汽车对交通流的影响能够根据不同交通状况下选择汽车的驾驶模式，提高交通效率。

申请号为201410118860.5的发明专利，其公开一种无人驾驶车辆环境基本性能测试系统及测试方法，无人驾驶车辆为经过底层改造后的汽车，底层带有控制系统，该底层控制系统对无人驾驶车辆的电控转向能力、电控速度调节能力、电控制动等功能的性能进行可靠性测试，对车辆性能进行安全试验，此发明只是对无人驾驶车功能的测试，不能完全的测试无人驾驶车的性能。申请号为201520016718.X的发明专利，其公开一种无人驾驶车辆遥控制动性能测试系统，是采用一裁判车来对无人车的制动响应时间和速度进行比对测试，此发明通过无线收发器与裁判车无线收发器通过无线网络通信以及GPS系统，只是进行制动的测试，涉及无人驾驶车整车的性能测试。

发明内容

本发明的目的是为测试无人驾驶车辆的功能和性能以及无人驾驶车辆上路对交通流的影响，而提供的一种无人驾驶车辆测试验证平台及其测试方法，主要把驾驶模拟器和实际场地融合，通过在实验场实际行驶，对无人驾驶车辆行驶的实际功能和性能分析，以及在道路环境下对交通流的影响，实现对无人驾驶车辆的测试验证及无人驾驶车辆上路对实际交通流的影响。

本发明的技术方案是：一种无人驾驶车辆测试验证平台，包括驾驶模拟系统、实验场、网络系统、上层管理中心和无人驾驶车辆；

所述驾驶模拟系统根据自然场景采集的信息构建虚拟车辆的驾驶环境；所述实验场实际场地的交通场景跟所述驾驶模拟系统建模的场景一致；驾驶模拟系统通过网络系统与上层管理中心连接，所述上层管理中心用于进行模拟器驾驶环境的建立、驾驶模拟系统的控制和数据的处理；所述无人驾驶车辆为测试车辆，在实验场地进行自动驾驶，无人驾驶车辆的行驶信息通过CAN总线进行记录，并将记录的信息通过网络系统传送到上层管理中心，通过上层管理中心将无人驾驶车辆的模型传送到所述驾驶模拟系统的驾驶模拟器上。

上述方案中，所述驾驶模拟系统包括场景采集车、若干驾驶模拟器和远程遥控车；

所述场景采集车将自然场景集中采集处理后，整理出有效的道路状况数据，构成有效的车辆行驶交通数据，以便在驾驶模拟器上构建3D模型，构建虚拟车辆的驾驶环境；

所述驾驶模拟器之间通过局域网连接，通过上层管理中心的处理，驾驶模拟器用于显示各车的驾驶环境，并为驾驶员提供驾驶道路场景以及驾驶操纵信息，驾驶员在驾驶驾驶模拟器的车辆时，驾驶模拟器将驾驶员的驾驶信息记录并通过无线通讯传输到远程遥控车；

所述远程遥控车通过接受驾驶员在驾驶模拟器的驾驶信息通过机器人完成驾驶员的操纵行为，实现在所述实验场地中行驶，各远程遥控车安装有GPS导航系统为驾驶模拟器提供实时的位置信息。

上述方案中，所述实验场包括实验场的监控系统、交通信号灯和远程遥控车上的摄像头，所述实验场的监控系统用于实时记录试验场的交通情况，所述远程遥控车上的摄像头为驾驶员实时提供遥控车前后的画面。

上述方案中，所述网络系统包括GPS系统、基站和局域网；

所述GPS系统为远程遥控车和无人驾驶车辆提供导航以及定位信息；所述基站将监控系统的监控画面、实验场的交通信号灯和车辆的行驶信息通过无线传输到上层管理中心，并将各驾驶模拟器上驾驶员的驾驶信息通过无线传输方式传输给试验场场地上的远程遥控车；所述局域网将各个驾驶模拟器与上层管理中心联网。

上述方案中，所述上层管理中心用于进行模拟器驾驶环境的建立、驾驶模拟系统的控制和数据的处理；

上层管理中心建立模拟器驾驶环境：通过网络连接将远程遥控车以及无人驾驶车辆的位置信息上传上层管理中心，上层管理中心把各车模型构建在虚拟的驾驶环境，实现实验场与驾驶模拟器驾驶环境的一致；

上层管理中心对驾驶模拟系统的控制：上层管理中心检测到驾驶员控制的车辆，使其模型在驾驶模拟器中运行，同时检测驾驶员的驾驶信息，通过无线通讯将驾驶信息传输到远程遥控车，远程遥控车的机器人执行驾驶信息；

上层管理中心进行数据的处理：处理无线通讯传输的各车的状态和位置信息，并根据传输回来的监控系统计算交通流。

一种根据所述无人驾驶车辆测试验证平台的测试方法，包括无人驾驶车辆功能与性能的测试步骤：

S1、在实验场场地中检测无人驾驶车辆能否通过自身车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的能力；

S2、通过驾驶员在驾驶模拟器上的操纵，使远程遥控车在道路中行驶，作为道路交通中的障碍车辆，通过操纵遥控汽车进行超车、降速、突然制动、并行和接近的动作，测试无人驾驶车辆能否做出安全的自动操纵行为，如制动、车速控制、方向控制、避障以及超车，从而模拟在实际道路中能否安全抵达预定目标；

S3、无人驾驶汽车驾驶时信息通过CAN总线进行记录，最后上层管理中心可以通过记录的数据进一步分析无人机驾驶车辆的功能和性能是否达到要求。

上述方案中，还包括测试无人驾驶车辆上路对交通流影响的测试步骤：

S4、首先为每个驾驶模拟器设定在整个实验路况下的驾驶员操纵过程,驾驶员根据模拟器上指示的驾驶信息进行操纵，上层管理中心通过监控系统拍摄的视频分析出在没有无人驾驶车辆时的交通流；

S5、将无人驾驶车辆驶入到实验场中，无人驾驶汽车的信息通过无线通讯传输到上层管理中心，上层管理中心在模拟器中建立无人驾驶车辆的3D行驶模型；此时驾驶员在保证驾驶安全的情况下继续按照模拟器指示的驾驶信息继续驾驶；

S6、通过监控系统拍摄的视频分析此时的交通流，并与初始的交通流进行比较。

进一步的，所述步骤S6还包括以下步骤：

S7、为了能够更好的评价无人驾驶车辆对交通流的影响，可以通过在驾驶模拟器中设置不同的驾驶信息，改变道路中的交通流，使无人驾驶车辆在不同的交通流下进行测试；

S8、上层管理中心对所有的监控信息进行分析，研究无人驾驶车辆在有人驾驶和无人驾驶共存环境下对实际交通流的影响。

本发明的有益效果是：

1.本发明不仅可以研究无人驾驶车辆的功能验证、性能评价；同时也可以利用该平台研究评价无人驾驶车辆上路对实际交通流的影响；

2.实验场的交通场景跟驾驶模拟器上3D建模的场景一致，数据统一来源于场景采集车辆采集的实际场景数据，这样能够实现在实际试验中，通过网络通信实现驾驶模拟器的3D场景以及车辆信息与实验场中的一致；

3.通过驾驶模拟器与试验场的实际实验道路结合，有利于无人驾驶车辆的道路测试，同时能够通过设定固定的交通流，测试无人驾驶车辆对道路交通流的影响，为无人驾驶车辆的驾驶准入提供参考依据；

4.由于模拟器实现了实验场景的再现，通过远程遥控车进行实际的道路模拟，驾驶员只需要在模拟器驾驶即可，这样就不会存在驾驶员的实验风险；

5.实验场是根据实际交通场景建立，并且在实验场中具有基站，能够实时向上层管理中心传输信息，上层管理中心能够控制各个模拟器的驾驶环境，保证了实验场与模拟器驾驶环境的一致。

附图说明

图1为本发明一实施方式的无人驾驶车辆测试验证平台原理图；

图2为本发明一实施方式的无人驾驶车辆测试验证平台实验场和网络图。

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同或相似的部分。附图仅用于说明本发明，不代表本发明的实际结构和真实比例。

图1所示为本发明所述无人驾驶车辆测试验证平台的一种实施方式，所述无人驾驶车辆测试验证平台，包括驾驶模拟系统、实验场、网络系统、上层管理中心和无人驾驶车辆。

所述驾驶模拟系统根据场景采集车采集的自然场景信息，经过处理，整理出有效的路况数据，构成有效的车辆行驶交通数据，以便在驾驶模拟器上构建3D模型，构建虚拟车辆的驾驶环境；所述实验场实际场地的交通场景跟所述驾驶模拟系统建模的场景一致；所述驾驶模拟系统的各个驾驶模拟器通过局域网连接，使驾驶模拟器显示其他模拟器的远程遥控车；驾驶模拟系统通过网络系统与上层管理中心连接，所述上层管理中心用于进行模拟器驾驶环境的建立、驾驶模拟系统的控制和数据的处理；所述无人驾驶车辆为测试车辆，在实验场地进行自动驾驶，无人驾驶车辆的行驶信息通过CAN总线进行记录，并将记录的信息无线传输到上层管理中心，通过上层管理中心将无人驾驶车辆的模型传送到所述驾驶模拟系统的各个驾驶模拟器上。这样通过网络连接驾驶模拟器为驾驶员提供驾驶道路场景；同时为了验证无人驾驶车对交通流的影响，在各驾驶模拟器中设定个路段的驾驶信息，驾驶员通过驾驶模拟器中设定的信息操控模拟器的车辆，保证试验场中的交通流量、交通速度和交通密度为一定值；所述远程遥控车通过接受驾驶员在模拟器的控制信息完成驾驶员的操纵行为，实现在实验场地中行驶，各远程遥控车安装有导航系统为驾驶模拟器提供实时的位置信息；所述实验场只存在远程遥控车和无人驾驶车两种车。

所述驾驶模拟系统包括场景采集车、若干驾驶模拟器和远程遥控车；所述场景采集车将自然场景集中采集处理后，整理出有效的道路状况数据，构成有效的车辆行驶交通数据，以便在驾驶模拟器上构建3D模型，构建虚拟车辆的驾驶环境。所述驾驶模拟器之间通过局域网连接，通过上层管理中心的处理，驾驶模拟器用于显示各车的驾驶环境，并为驾驶员提供驾驶道路场景以及驾驶操纵信息，驾驶员在驾驶驾驶模拟器的车辆时，驾驶模拟器将驾驶员的驾驶信息记录并通过无线通讯传输到远程遥控车。所述远程遥控车通过接受驾驶员在驾驶模拟器的驾驶信息通过机器人完成驾驶员的操纵行为，实现在所述实验场地中行驶，各远程遥控车安装有GPS导航系统为驾驶模拟器提供实时的位置信息。

图2所示，所述实验场实际场地的交通场景跟驾驶模拟器上3D模型的场景一致，数据统一来源于场景采集车辆采集的实际场景数据，在实际试验中，通过网络通信实现驾驶模拟器的3D场景以及车辆信息与实验场中的一致。所述实验场包括实验场的监控系统、交通信号灯和远程遥控车上的摄像头，所述实验场的监控系统用于实时记录试验场的交通情况，所述远程遥控车上的摄像头为驾驶员实时提供遥控车前后的画面。实验场的所有信息通过无线电通讯传输到上层管理中心。

所述网络系统包括GPS系统、基站和局域网；所述GPS系统为远程遥控车和无人驾驶车辆提供导航以及定位信息。所述基站将监控系统的监控画面、实验场的交通信号灯和车辆的行驶信息通过无线传输到上层管理中心，并将各驾驶模拟器上驾驶员的驾驶信息通过无线传输方式传输给试验场场地上的远程遥控车。所述局域网将各个驾驶模拟器与上层管理中心联网，使各个驾驶模拟器和无人驾驶车辆联合在一起，这样驾驶模拟器操控的远程遥控车和无人驾驶车辆实现了在同一驾驶模拟器道路环境和实验场中行驶。

所述上层管理中心用于进行模拟器驾驶环境的建立、驾驶模拟系统的控制和数据的处理。上层管理中心建立模拟器驾驶环境：通过网络连接将远程遥控车以及无人驾驶车辆的位置信息上传上层管理中心，上层管理中心把各车模型构建在虚拟的驾驶环境，实现实验场与驾驶模拟器驾驶环境的一致。上层管理中心对驾驶模拟系统的控制：上层管理中心检测到驾驶员控制的车辆，使其模型在驾驶模拟器中运行，同时检测驾驶员的驾驶信息，通过无线通讯将驾驶信息传输到远程遥控车，远程遥控车的机器人执行驾驶信息。上层管理中心进行数据的处理：处理无线通讯传输的各车的状态和位置信息，并根据传输回来的监控系统计算交通流。

所述无人驾驶车辆为测试车辆，在实验场地进行自动驾驶，无人驾驶车辆的行驶信息通过CAN总线进行记录，并将记录的信息无线传输到上层管理中心，通过上层管理中心将无人驾驶车辆的模型传送到各个驾驶模拟器上。

本发明还提供一种根据所述无人驾驶车辆测试验证平台的测试方法，包括无人驾驶车辆功能与性能的测试步骤和测试无人驾驶车辆上路对交通流影响的测试步骤。

所述无人驾驶车辆功能与性能的测试步骤具体为：

S1、在无人驾驶车辆测试验证平台实现对无人驾驶车辆的功能和性能的测试，在实验场场地中检测无人驾驶车辆能否通过自身车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的能力；

S2、通过驾驶员在驾驶模拟器上的操纵，使远程遥控车在道路中行驶，作为道路交通中的障碍车辆，通过操纵遥控汽车进行超车、降速、突然制动、并行和接近的等动作，测试无人驾驶车辆能否做出安全的自动操纵行为，如制动、车速控制、方向控制、避障以及超车等，从而模拟在实际道路中能否安全抵达预定目标；

S3、无人驾驶汽车驾驶时信息通过CAN总线进行记录，最后上层管理中心可以通过记录的数据进一步分析无人机驾驶车辆的功能和性能是否达到要求。

所述测试无人驾驶车辆上路对交通流影响的测试步骤具体为：

S4、为了验证无人车上路对交通流的影响，首先需要为每个驾驶模拟器设定在整个实验路况下的驾驶员操纵过程,驾驶员根据模拟器上指示的驾驶信息进行操纵，上层管理中心通过监控系统拍摄的视频分析出在没有无人驾驶车辆时的交通流；

S5、将无人驾驶车辆驶入到实验场中，无人驾驶汽车的信息通过无线通讯传输到上层管理中心，上层管理中心在模拟器中建立无人驾驶车辆的3D行驶模型；由于多了无人驾驶车在实验场中行驶，此时驾驶员在驾驶过程中不仅要根据各路段的驾驶信息继续驾驶，还要判断自己行驶的安全性，即此时驾驶员在保证驾驶安全的情况下继续按照模拟器指示的驾驶信息继续驾驶；

S6、通过监控系统拍摄的视频分析此时的交通流，并与初始的交通流进行比较。

所述步骤S6还包括以下步骤：

S7为了能够更好的评价无人驾驶车辆对交通流的影响，可以通过在驾驶模拟器中设置不同的驾驶信息，改变道路中的交通流，使无人驾驶车辆在不同的交通流下进行测试；

S8、上层管理中心对所有的监控信息进行分析，研究无人驾驶车辆在有人驾驶和无人驾驶共存环境下对实际交通流的影响，为无人驾驶车辆的驾驶准入提供参考依据。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无人驾驶车辆测试验证平台，其特征在于，包括驾驶模拟系统、实验场、网络系统、上层管理中心和无人驾驶车辆；

所述驾驶模拟系统根据自然场景采集的信息构建虚拟车辆的驾驶环境；所述实验场实际场地的交通场景跟所述驾驶模拟系统建模的场景一致；驾驶模拟系统通过网络系统与上层管理中心连接，所述上层管理中心用于进行模拟器驾驶环境的建立、驾驶模拟系统的控制和数据的处理；所述无人驾驶车辆为测试车辆，在实验场地进行自动驾驶，无人驾驶车辆的行驶信息通过CAN总线进行记录，并将记录的信息通过网络系统传送到上层管理中心，通过上层管理中心将无人驾驶车辆的模型传送到所述驾驶模拟系统的驾驶模拟器上。

2.根据权利要求1所述的无人驾驶车辆测试验证平台，其特征在于，所述驾驶模拟系统包括场景采集车、若干驾驶模拟器和远程遥控车；

所述场景采集车将自然场景集中采集处理后，整理出有效的道路状况数据，构成有效的车辆行驶交通数据，以便在驾驶模拟器上构建3D模型，构建虚拟车辆的驾驶环境；

所述驾驶模拟器之间通过局域网连接，通过上层管理中心的处理，驾驶模拟器用于显示各车的驾驶环境，并为驾驶员提供驾驶道路场景以及驾驶操纵信息，驾驶员在驾驶驾驶模拟器的车辆时，驾驶模拟器将驾驶员的驾驶信息记录并通过无线通讯传输到远程遥控车；

所述远程遥控车通过接受驾驶员在驾驶模拟器的驾驶信息通过机器人完成驾驶员的操纵行为，实现在所述实验场地中行驶，各远程遥控车安装有GPS导航系统为驾驶模拟器提供实时的位置信息。

3.根据权利要求1所述的无人驾驶车辆测试验证平台，其特征在于，所述实验场包括实验场的监控系统、交通信号灯和远程遥控车上的摄像头，所述实验场的监控系统用于实时记录试验场的交通情况，所述远程遥控车上的摄像头为驾驶员实时提供遥控车前后的画面。

4.根据权利要求1所述的无人驾驶车辆测试验证平台，其特征在于，所述网络系统包括GPS系统、基站和局域网；

所述GPS系统为远程遥控车和无人驾驶车辆提供导航以及定位信息；所述基站将监控系统的监控画面、实验场的交通信号灯和车辆的行驶信息通过无线传输到上层管理中心，并将各驾驶模拟器上驾驶员的驾驶信息通过无线传输方式传输给试验场场地上的远程遥控车；所述局域网将各个驾驶模拟器与上层管理中心联网。

5.根据权利要求1所述的无人驾驶车辆测试验证平台，其特征在于，所述上层管理中心用于进行模拟器驾驶环境的建立、驾驶模拟系统的控制和数据的处理；

上层管理中心建立模拟器驾驶环境：通过网络连接将远程遥控车以及无人驾驶车辆的位置信息上传上层管理中心，上层管理中心把各车模型构建在虚拟的驾驶环境，实现实验场与驾驶模拟器驾驶环境的一致；

上层管理中心对驾驶模拟系统的控制：上层管理中心检测到驾驶员控制的车辆，使其模型在驾驶模拟器中运行，同时检测驾驶员的驾驶信息，通过无线通讯将驾驶信息传输到远程遥控车，远程遥控车的机器人执行驾驶信息；

上层管理中心进行数据的处理：处理无线通讯传输的各车的状态和位置信息，并根据传输回来的监控系统计算交通流。

6.一种根据权利要求1所述无人驾驶车辆测试验证平台的测试方法，其特征在于，包括无人驾驶车辆功能与性能的测试步骤：

S1、在实验场场地中检测无人驾驶车辆能否通过自身车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的能力；

S2、通过驾驶员在驾驶模拟器上的操纵，使远程遥控车在道路中行驶，作为道路交通中的障碍车辆，通过操纵遥控汽车进行超车、降速、突然制动、并行和接近的动作，测试无人驾驶车辆能否做出安全的自动操纵行为，如制动、车速控制、方向控制、避障以及超车，从而模拟在实际道路中能否安全抵达预定目标；

S3、无人驾驶汽车驾驶时信息通过CAN总线进行记录，最后上层管理中心可以通过记录的数据进一步分析无人机驾驶车辆的功能和性能是否达到要求。

7.根据权利要求6所述无人驾驶车辆测试验证平台的测试方法，其特征在于，还包括测试无人驾驶车辆上路对交通流影响的测试步骤：

S4、首先为每个驾驶模拟器设定在整个实验路况下的驾驶员操纵过程,驾驶员根据模拟器上指示的驾驶信息进行操纵，上层管理中心通过监控系统拍摄的视频分析出在没有无人驾驶车辆时的交通流；

S5、将无人驾驶车辆驶入到实验场中，无人驾驶汽车的信息通过无线通讯传输到上层管理中心，上层管理中心在模拟器中建立无人驾驶车辆的3D行驶模型；此时驾驶员在保证驾驶安全的情况下继续按照模拟器指示的驾驶信息继续驾驶；

S6、通过监控系统拍摄的视频分析此时的交通流，并与初始的交通流进行比较。

8.根据权利要求7所述无人驾驶车辆测试验证平台的测试方法，其特征在于，所述步骤S6还包括以下步骤：

S7、为了能够更好的评价无人驾驶车辆对交通流的影响，可以通过在驾驶模拟器中设置不同的驾驶信息，改变道路中的交通流，使无人驾驶车辆在不同的交通流下进行测试；

S8、上层管理中心对所有的监控信息进行分析，研究无人驾驶车辆在有人驾驶和无人驾驶共存环境下对实际交通流的影响。