CN108414238A - 自动泊车功能实车测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动泊车功能实车测试系统及测试方法，包括车辆子系统、无人机子系统和数据处理显示子系统，车辆子系统用于采集发送自动泊车控制器计算的车辆位姿、车位位置、障碍物位置数据，搭载图像传感器无人机子系统用于采集真实的车辆位姿、车位位置、障碍物位置数据，数据处理显示子系统用于实时的显示车辆、车位、障碍物的真实数据及自动泊车控制器的计算数据，并能对数据进行处理，给出量化指标，本发明所述自动泊车功能实车测试系统及测试方法便于移动，适用于多种工况，采用真实的车辆及真实的传感器进行功能验证，视觉上可以直观的显示自动泊车效果，数据处理分析的结果可以客观的评价自动泊车性能。

Description

自动泊车功能实车测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及汽车自动驾驶技术领域，具体涉及自动泊车功能实车测试系统的搭建及测试方法的设计。

背景技术

近年来，随着人工智能技术及传感器技术飞速发展，智能驾驶硬件、算法成为了研究热点，越来越多的整车厂商，零部件厂商，甚至互联网公司都投入比较大的人力物力在智能驾驶领域中。自动泊车是智能驾驶中易于产品化的技术，许多厂商已经推出了自动泊车系统，但市场反响一般，许多客户抱怨自动泊车系统不实用，而测试方法的局限性是制约自动泊车技术发展的关键因素之一。

传统的电子控制系统测试包含软件功能仿真测试、硬件在环测试、车辆在环测试、实际道路测试等几个环节，而目前对于自动泊车系统的测试方法主要集中在软件功能仿真测试、硬件在环测试、车辆在环测试。自动泊车的软件仿真测试方法是通过对车辆自身的运动学特性、车身安装的传感器特性进行建模，构建虚拟仿真环境，在虚拟仿真环境中测试自动泊车系统的功能，但真实的车辆运动特性和传感器观测特性不能被准确的建模，所以该方法只能对功能逻辑的正确性进行测试验证。自动泊车的硬件在环测试方法，通过将真实的传感器安装在台架上，利用移动的台架模拟车辆的运动，测试验证自动泊车系统，但此方法有两个主要的缺点，第一，台架只能放在固定的实验地点，不易随便移动，限制了测试的工况，第二，移动台架的运动特性与真实车辆在道路上的运动特性差别也比较大，不能准确的评价自动泊车系统的性能。自动泊车的车辆在环测试方法，通过构建虚拟测试环境，根据虚拟环境生成传感器数据，并把数据发送给真实的车辆，车辆根据虚拟的数据完成自动泊车功能，该方法虽然解决了软件仿真测试方法中真实车辆模型不易建立的问题，但是对传感器模型和测试环境的建模会有一些误差，同样不能准确的评价自动泊车系统的性能。对于自动泊车系统测试，最好的方案是采用真实的传感器、真实的车辆在真实的多工况环境下进行测试，但是目前没有便于移动的测试数据采集分析系统或装置。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种自动泊车功能实车测试系统及测试方法，该系统便于移动，能够实时的采集分析测试数据，并给出自动泊车功能的性能指标。

本发明的技术方案如下

自动泊车功能实车测试系统包含以下子系统：车辆子系统；无人机子系统；数据处理显示子系统。车辆子系统由测试用车、CAN转USB模块、无线数据发送模块组成，无人机子系统由无人机、图像传感器、无人机状态数据读取模块、图像数据读取模块、无线数据发送模块组成，数据处理显示子系统由无线数据接收模块和PC端数据处理显示APP组成。

自动泊车功能实车测试方法主要包含以下工作流程：

1)测试用车运行到测试场地中，根据测试环境及测试需求，划定测试区域，确定测试范围后，调整无人机的悬停高度，确保划定的测试区域全部呈现在图像传感器的视野中。

2)无人机稳定的悬停在固定高度后，通过无线数据发送模块将图像传感器采集的图像数据及无人机自身的状态数据发送到PC端的后台数据处理显示APP，通过该APP对数据进一步处理及显示。

3)自动泊车功能计算的车辆位姿、车位位置、障碍物位置等数据会通过控制器发送到车辆CAN总线上，应用CAN转USB模块，将数据通过无线发送模块传输给PC端的后台数据处理显示APP，通过该APP对数据做进一步处理及显示。

4)采集测试用车的俯视图作为模板样本。

5)利用常规的标定方法对无线接收模块接收到的图像数据进行参数标定，获得空间尺寸和图像尺寸的数学关系参数。根据标定参数将模板样本进行尺度变换，得到当前测试工况下的匹配模板。

6)PC端数据处理显示APP具有以下功能：通过无线接收模块，将图像传感器采集到的去畸变后的图像显示在APP的界面中，并应用模板匹配算法，得到可以描述车辆的像素点集，用像素点集的中点来描述车辆的真实位置；通过无线接收模块，得到自动泊车功能计算的车辆位姿、车位位置、障碍物位置等数据，对数据进行坐标变换，转换为图像传感器坐标系下的数据，将坐标变换后的车辆位姿、车位边界线和障碍物等数据以点、线、矩形、圆形等形式输出在APP的显示界面上；对车辆真实位置数据与自动泊车功能计算出的车辆位置数据进一步处理，得到评价自动泊车功能的量化指标。

发明效果

1)该系统便于移动，适应多种工况，采用真实的车辆及真实的传感器进行功能验证，测量得到的性能指标可以更准确的评价自动泊车功能。

2)APP的显示界面中能看到实际车辆位姿、车位边界线、障碍物形状位置等由图像传感器拍摄到的真实环境及自动泊车功能计算出数据的图形描述，视觉上可以直观的评价自动泊车功能的性能优劣。

3)通过模板匹配算法可以得到真实车辆的位置数据，结合自动泊车功能计算出的车辆位置数据进一步分析和处理，可以客观的评价自动泊车功能的性能优劣。

附图说明

图1所示为本发明中所述测试环境的俯视图。

图2所示为本发明中所述测试环境的侧视图。

图3所示为本发明中所述测试系统的架构图。

图中：1——无人机；2——无人机所搭载的图像传感器；3——待测具有自动泊车功能的车辆；4——测试环境中的停车位。

具体实施方案

下面将结合附图，对本发明的实施进行详细的描述。

图1为本发明所述自动泊车功能实车测试系统结构图，整个系统包含三个子系统：车辆子系统；无人机子系统；PC端数据处理显示APP。

车辆子系统包括测试用车、CAN转USB模块及无线数据发送模块，其中测试用车具有自动泊车控制器，自动泊车控制器计算的车辆位姿、车位边界线、障碍物等数据会发送到车辆CAN总线上，CAN总线的数据通过CAN转USB模块后被无线数据发送模块发出。

无人机子系统包括无人机、图像传感器、无人机状态数据读取模块、图像数据读取模块和无线数据发送模块，其中图像传感器被固定在无人机的底部，镜头垂直向下对准地面，无人机数据读取模块、图像数据读取模块和无线数据发送模块同样安装在无人机上，无人机状态数据读取模块会读取无人机的GPS位置、高度、状态等数据，图像数据读取模块会读取图像传感器拍摄的图片，通过无线数据发送模块将以上所述数据发出。

数据处理显示子系统包括无线数据接收模块和PC端数据处理显示APP，无线数据接收模块接收车辆子系统和无人机子系统的数据，PC端数据处理显示APP可以显示并处理接收到的数据。

为说明自动泊车功能实车测试方法，以图2、图3测试环境为例，其中图2为测试环境俯视图，图3为测试环境的侧视图，具体实现步骤如下：

1)测试用车行驶到一个测试工况中，根据测试环境及测试需求，确定整个测试过程中需要观测的区域，确定观测区域后，人工操作无人机，调整起高度和位置，确保观测区域全部呈现在图像传感器的视野中，并控制无人机悬停在这个位置。

2)无人机稳定的悬停在固定高度后，将图像传感器采集的图像数据及无人机自身的状态如GPS位置、高度、状态等数据以USB的方式传输给无线数据发送模块，无线数据发送模块收到后将数据发给PC端用于数据处理和显示。

3)自动泊车控制器会利用车身安装的传感器计算车辆位姿，停车位相对于车辆的位置坐标，障碍物相对于车辆的位置坐标等数据，并将该数据发送到车辆CAN总线上，采用CAN转USB模块，将此类数据传输给无线数据发送模块，而后者将数据发给PC端用于数据处理和显示。

4)为了自动给出车辆在图像坐标系下的真实位置，需要采集测试用车的俯视图作为模板样本，可以采集无人机悬停于地面10米高时，测试车辆在图像中的成像效果作为模板样本。

5)由1)可知，不同的工况环境，无人机的悬停的高度不同，空间尺寸与图像尺寸的数学关系参数不同，应用张正友图像标定方法对图像传感器的参数进行标定，需要设计多种尺寸的标定板应对不同高度下的图像传感器标定。通过图像传感器标定，获得空间尺寸和图像尺寸的数学关系参数，将4)中的模板样本通过标定参数转换为当前尺度下的车辆俯视图，将其作为当前工况的匹配模板。

6)PC端数据处理显示APP主要用于接收车辆子系统和无人机子系统发来的数据和对数据的处理分析及显示，该APP可以完成以下功能：接收到图像数据和图像传感器标定参数后，需要完成原始图像到去畸变后的图像的转化，并能够将去畸变后的图像显示在APP的页面中；具有模板匹配算法的功能，通过5)中得到的匹配模板，给出匹配结果，该匹配结果为可以描述车辆的像素点集，进一步对像素点集处理，利用点集的中点表示车辆真实位置在图像坐标系下的二维坐标；具有坐标变换算法的功能，将接收到的车辆子系统中车辆位姿、车位边界线、障碍物等数据转换到图像坐标系下；为了便于对比自动泊车控制器模型计算精度与真实的观测数据，需要将车辆位姿、车位边界线、障碍物等数据显示在图像页面中，预先构建一些点、线、矩形、圆形等基本的二维图形，利用蓝色矩形描述车辆位姿，利用圆形或矩形边框描述障碍物，用点和线的集合描述车位边界线；具备数据记录分析的功能，可以记录不同工况下车辆运动轨迹(即车辆真实位置坐标集合)和自动泊车控制器计算的车辆运动轨迹(即模型计算的位置坐标集合)，并能对数据做处理，给出最小均方误差等量化指标数据。

Claims (8)

1.一种自动泊车功能实车测试系统，其特征在于包含三个子系统：车辆子系统；无人机子系统；PC端数据处理显示APP。

2.根据权利要求1所述的一种自动泊车功能实车测试系统，其特征在于：所述车辆子系统包括测试用车、CAN转USB模块及无线数据发送模块，其中测试用车具有自动泊车控制器，自动泊车控制器计算的车辆位姿、车位边界线、障碍物等数据会发送到车辆CAN总线上，CAN总线的数据通过CAN转USB模块后被无线数据发送模块发出。

3.根据权利要求1所述的一种自动泊车功能实车测试系统，其特征在于：所述无人机子系统包括无人机、图像传感器、无人机状态数据读取模块、图像数据读取模块和无线数据发送模块，其中图像传感器被固定在无人机的底部，镜头垂直向下对准地面，无人机数据读取模块、图像数据读取模块和无线数据发送模块同样安装在无人机上，无人机状态数据读取模块会读取无人机的GPS位置、高度、状态等数据，图像数据读取模块会读取图像传感器拍摄的图片，无线数据发送模块能够将以上所述数据发出。

4.根据权利要求1所述的一种自动泊车功能实车测试系统，其特征在于：所述数据处理显示子系统包括无线数据接收模块和PC端数据处理显示APP，用于接收车辆子系统和无人机子系统的数据，并能够实时显示和进行数据分析处理。

5.一种自动泊车实车测试方法，其特征在于，所述自动泊车实车测试方法基于权利要求1所述的自动泊车功能实车测试系统，并包括以下步骤：

步骤一：根据测试环境及测试需求，确定测试区域，调整无人机的悬停高度，保证测试区域全部呈现在图像传感器的视野中；

步骤二：无人机稳定的悬停在固定高度后，无线数据发送模块将图像数据及无人机自身状态数据发送到PC端数据处理显示APP；

步骤三：自动泊车控制器计算得到的车辆相关数据，通过无线传输模块发送到PC端数据处理显示APP；

步骤四：采集测试用车的俯视图作为模板样本；

步骤五：利用图像标定算法对图像传感器进行标定，得到空间尺寸与图像尺寸间的数学关系参数，并将步骤四得到的模板样本转化为当前尺度下的匹配模板；

步骤六：PC端数据处理显示APP显示无人机图像传感器获得的去畸变的图像数据，显示自动泊车控制器计算得到的车辆相关数据的二维图形描述，利用模板匹配算法得到车辆相关数据的真实值，对比分析自动泊车控制器计算得到的车辆相关数据。

6.根据权利要求5所述的一种自动泊车实车测试方法，其特征在于：采集无人机悬停于地面10米高时，测试车辆在图像中的成像效果作为模板样本。

7.根据权利要求5所述的一种自动泊车实车测试方法，其特征在于：应用张正友图像标定方法对图像传感器的参数进行标定，设计多种尺寸的标定板应对不同高度下的图像传感器标定。

8.根据权利要求5所述的一种自动泊车实车测试方法，其特征在于：所述自动泊车控制器计算得到的车辆相关数据的二维图形描述方法，利用蓝色矩形描述车辆位姿，利用圆形或矩形边框描述障碍物，用点和线的集合描述车位边界线。