CN108737955A - 基于虚拟车道线的ldw/lka测试评价系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于虚拟车道线的LDW/LKA测试评价系统及方法，该测试评价系统所使用的测试车辆搭载有高精度地图，利用GPS基站与车载GPS模块在测试场地内标记虚拟车道线轨迹加载到车载高精地图中构成测试环境。测试过程中，VBOX通过GPS定位系统对测试车辆的运动状态信息和位置信息记录，并传入PC处理终端，对测试车辆在偏移车道工况发生时LDW/LKA系统的功能进行测试评价。本发明避免了在实际场地布置车道线的工序，也因为此，实际场地显得干净，避免了多线干扰，可设置更多更丰富的车道线和工况，不需要考虑光线等的影响，更加充分地对LDW/LKA系统的报警和控制进行测试评价。

Description

基于虚拟车道线的LDW/LKA测试评价系统及方法
技术领域
本发明关于一种基于虚拟车道线的LDW/LKA测试评价系统及方法，属于汽车电子及安全技术领域。
背景技术
(1)LDW/LKA技术简介。
LDW(lane departure waring)车道偏离报警系统，意图在驾驶员注意力不集中或疲劳驾驶导致驾驶车辆偏离所行驶的车道时向驾驶员发出警报，提醒驾驶员保持在本车道内安全行驶。
LKA(lane keeping assist)车道保持系统，意图在驾驶员注意力不集中或疲劳驾驶出现驾驶车辆偏离所行驶车道的情况时，主动修正、通过转向干预，控制车辆保持在所在车道行驶，当检测到驾驶员操作转向灯时，系统处于不被激活模式。
(2)LDW/LKA技术的重要性简述。
目前在交通事故原因调查中发现，大量交通事故是由于驾驶员注意力不集中或疲劳驾驶导致的。当驾驶员注意力不集中或者疲劳驾驶时容易出现突然驾驶汽车偏离所行驶的车道，干扰相邻车道车辆正常行驶，甚至造成恶劣的交通事故。因此有必要引入响应技术，当驾驶员出现因注意力不集中或疲劳驾驶导致车辆偏离行驶车道时，对驾驶员进行预警甚至直接接管系统，控制车辆保持在本车道安全行驶。可以预见的是LDW/LKA技术的引用，将大大降低因注意力不集中或疲劳驾驶导致车辆偏离行驶车道导致的交通事故，进一步提升行车安全。
(3)当前测试方法简述。
随着LDW/LKA产品逐渐成熟，与之对应的测试评价需求量不断增加。根据产品的功能特点，在测试过程中对场地车道线有着较高的要求。目前在封闭场地进行LDW/LKA测试时，需要场地有清晰的车道线或者人为粘贴车道线。根据LDW/LKA相关标准规定，在LDW/LKA测试中需要对多种不同类型的车道线识别能力进行测试。一般情况下，在一块场地内有多种清晰的车道线对场地要求过高。目前会采取利用粘贴车道线或者喷涂车道线的方式来满足测试需求。这两种方法都很难保证试验测试的车道线满足国家标准要求。粘贴车道线一方面与真实车道线存在差距，另一方面粘贴车道线经过一次试验后基本完全被破坏无法重复使用，当进行多次LDW/LKA测试时需要反复粘贴车道线，费时费力，所以粘贴车道线的方法效率极低难以满足测试要求。喷涂车道线对喷涂要求高，喷涂过后很难清洗还原路面，很多试验场地禁止随意喷涂标线，加之喷涂车道线很难满足清晰度要求，这样的方法也不利于大规模开展LDW/LKA测试试验。
随着高精电子地图和智能车路通讯技术的发展，对车道线的识别不再局限于采用摄像头技术，通过高精定位和高精地图或V2X等技术同样可以实现车道的识别。LDW/LKA产品将逐渐脱离摄像头识别技术，可以预见未来基于高精地图的LDW/LKA产品将会成为主流。
在这样的背景下，提出一种基于虚拟车道线的LDW/LKA测试评价系统及方法，能够有效解决测试过程中实际车道线对LDW/LKA测试的制约。
发明内容
因此，本发明针对LDW/LKA测试过程中真实车道线对其测试的制约，提出一种采用虚拟车道线技术的LDW/LKA测试评价系统和方法。该系统具有设计简单、结构合理，便于操作，成本低廉等特点；利用该系统采用特定的方法能够实现在没有真实车道线的情况下完成LDW/LKA产品在多种车道线线型下的性能测试与评价，解决了LDW/LKA测试受到真实车道线条件制约的难题。
本发明为实现其目的而采取的技术方案是：一种基于虚拟车道线的LDW/LKA测试评价系统，包括测试车辆、GPS基站，其特征在于：在所述测试车辆上安装有车载GPS定位模块、VBOX数据采集器、车载高精地图和被测试的LDW/LKA系统；还包括后台的PC处理终端；
所述车载GPS定位模块与GPS基站通信；
所述VBOX数据采集器与车载GPS定位模块和车载高精地图电连接；
所述VBOX数据采集器还与PC处理终端电连接。
通过所述VBOX数据采集器将GPS系统获取的车辆行驶轨迹信息加载到车载高精地图中，在地图中构建带有虚拟车道线的测试环境。
通过所述VBOX数据采集器向PC处理终端传递测试车辆的运动状态信息和位置信息。
所述车载高精地图将构建的测试环境通过VBOX数据采集器反馈给PC处理终端。
一种基于虚拟车道线的LDW/LKA测试评价方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)向测试车辆上安装被测试的LDW/LKA系统，所述测试车辆上也安装有车载GPS定位模块、VBOX数据采集器和车载高精地图；在试验场地路侧安装有GPS基站；
2)在试验场地上，先让测试车辆首次行驶，通过车载GPS定位模块与GPS基站的配合，标记行驶轨迹数据，由VBOX数据采集器记录并转化成虚拟车道线信息，加载到车载高精度地图中，在车载高精度地图中构建测试环境；
3)所述车载高精度地图将构建的测试环境通过VBOX数据采集器反馈到PC处理终端中；
4)再次在试验场地上，让测试车辆以车载高精度地图中的虚拟车道线作为巡航导向行驶，让LDW/LKA系统参与管理；
5)实时测量测试车辆的位置信息以及与运动参数，并传递给VBOX数据采集器；
6)VBOX数据采集器将车辆定位信息和运动参数发送给PC处理终端；
7)PC处理终端内置LDW/LKA性能测试软件，对所述LDW/LKA系统进行测试。
上述步骤4)中，让驾驶员根据测试方案有意制造偏离车道线的驾驶行为。
上述步骤5)中，由所述车载GPS定位模块和GPS基站配合测量测试车辆的位置信息以及运动参数。
与现有技术相比，本发明显著的有益效果体现在：本发明借助高精度GPS定位技术和高精地图技术，在测试过程中向车辆高精地图中加载虚拟的车道线信息并采集车辆精准的地理位置信息，结合车辆性能参数信息，以及方向盘转角在内的驾驶信息，将所有信息都上传到PC处理终端进行处理，对LDW/LKA的性能进行分析评价。由于一切测试分析都在终端进行，所以测试过程不再受到实际场地车道线限制。由于虚拟车道线技术的应用，本发明不需要粘贴或喷涂车道线，大大降低了对场地的要求，节省了成本，提高了效率；也不需要考虑光线等的影响，减少了工况要求。通过在高精度地图中设置虚拟车道线的方式，可设置更多更丰富的车道线和工况，如直道、弯道、交叉口等等，更加充分地对系统的报警和控制算法进行测试评价。
附图说明
图1是基于虚拟车道线的LDW/LKA测试系统框架图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述，其中，附图与实施例一起用于阐释本发明，但本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本发明技术方案作唯一限定，凡是在本发明技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本发明的保护范围。
一种基于虚拟车道线的LDW/LKA测试评价系统及方法，该测试评价系统所使用的测试车辆搭载有高精度地图，所测试的LDW/LKA系统是基于高精地图感知车道线实现预警或控制功能的LDW/LKA系统。首先利用GPS基站与车载GPS模块在实际测试场地内标记虚拟车道线轨迹并将虚拟车道线信息加载到VBOX数据采集器中，由VBOX将虚拟车道线信息写入到车载高精地图中，构成测试环境。测试过程中，VBOX通过在测试车辆上安装高精GPS定位系统配合差分基站实时对测试车辆速度、加速度、侧向加速度、横摆角速度和行驶轨迹的整车运动状态信息采集和测量。以上整车运动状态数据、车辆精确位置信息以及虚拟车道线信息统一由VBOX采集器记录，并传入PC端数据分析软件，对测试车辆在偏移车道工况发生时LDW/LKA系统的功能进行测试评价。
因此，本发明提供一种基于虚拟车道线的LDW/LKA测试评价系统，具体包括：测试车辆1，GPS基站2，车载GPS定位模块3，VBOX数据采集器4，车载高精地图5，PC处理终端6、LDW/LKA系统7，各部分需要有独立的供电系统防止局部失效造成整体瘫痪。其中，车载GPS定位模块3、VBOX数据采集器4、高精地图5以及被测试的LDW/LKA系统7都安装在测试车辆1上，GPS基站2安装在测试场地路侧。
该系统的构架为：
测试车辆1上配备车载GPS定位模块3、VBOX数据采集器4和车载高精度地图5，并可以视需要后装被测试的LDW/LKA系统，当对LDW/LKA系统进行测试时，将被测试系统安装到测试车辆1上进行测试。GPS基站2与车载GPS定位模块3进行无线通讯，车载GPS定位模块3与VBOX数据采集器4电连接，通过车载GPS定位模块3向VBOX数据采集器4传递测试车辆的速度、加速度、侧向加速度、横摆角速度和行驶轨迹等整车运动状态信息和车辆的准确位置信息。同时，VBOX数据采集器4与车载高精地图5电连接，可以将GPS系统产生的车辆定位信息和行驶轨迹信息加载到车载高精地图5中，在地图中构建测试环境。车载高精地图5同时也可以将构建的测试环境反馈给VBOX数据采集器4，VBOX数据采集器4一并将车载高精地图信息和GPS系统产生的信息传到PC处理终端6。PC处理终端6中载有对LDW/LKA系统功能进行测试评价的软件，通过对VBOX数据采集器4反馈的数据进行解算分析，评价LDW/LKA系统功能的好坏。
测试过程中，搭载有车载GPS定位模块3的测试车辆1配合路侧GPS基站2在试验场地直线行驶，将行驶轨迹作为测试过程中的虚拟车道线。利用GPS基站2与车载GPS定位模块3在实际测试场地内标记虚拟车道线轨迹并将车道线轨迹信息加载到VBOX数据采集器4中，VBOX数据采集器4格式处理后将虚拟车道线信息写入车载高精地图5中。测试过程中，VBOX数据采集器4通过在测试车辆上安装的车载GPS定位模块3配合路侧GPS基站2实时对被测车辆速度、加速度、侧向加速度、横摆角速度和行驶轨迹的整车运动状态信息采集和测量。以上整车运动状态数据、车辆精确位置信息以及虚拟车道信息统一由VBOX数据采集器4记录，并传入PC处理终端6分析软件，对测试车辆在偏移车道工况发生时LDW/LKA系统的功能进行测试评价。通过实时数据处理，分析车辆运动状态、车辆距离车道线的相对位置、LDW/LKA预警情况、LKA控制车辆情况，完成对LDW/LKA功能测试。
具体测试方法如下：
(1)测试前向测试车辆1上安装被测试的LDW/LKA系统，测试车辆1预前安装车载GPS定位模块3、VBOX数据采集器4和车载高精地图5，试验场地路侧预前安装与车载GPS定位模块3能够实时无线通讯的GPS基站2；
(2)在空旷的试验场地上，先让测试车辆1首次行驶，行驶路线根据测试目设定，比如直线行驶或曲线行驶，通过车载GPS定位模块3与GPS基站2的配合，标记行驶轨迹数据，此行驶轨迹数据由VBOX数据采集器4记录并转化成虚拟车道线信息，加载到车载高精度地图5中，在车载高精度地图5中构建测试环境；
(3)被加载了虚拟车道线信息的车载高精度地图5将构建的测试环境通过VBOX数据采集器4反馈到PC处理终端6中，作为在线分析所用的虚拟环境；
(4)测试时，再次在空旷的试验场地上，让测试车辆1以车载高精度地图5中的虚拟车道线作为巡航导向，行驶中故意制造偏离车道线的驾驶行为，让LDW/LKA系统参与管理；
(5)通过车载GPS定位模块3与GPS基站2配合，实现对测试车辆1的精确定位以及与测试相关的车辆运动参数，如纵向速度、纵向加速度、横摆角速度、侧向速度、侧向加速度等的测量，并传递给VBOX数据采集器4；
(6)VBOX数据采集器4记录定位信息和这些车辆运动参数，并发送给PC处理终端6；
(7)PC处理终端6基于高将精地图5中构建的测试环境以及VBOX数据采集器4传递的实时车辆位置信息和运动参数，利用内置的LDW/LKA性能测试软件，计算LDW/LKA测试性能指标，根据测试项目对LDW/LKA的性能指标作出评价。
针对LDW性能测试，控制车辆分别向左和向右偏离车道，观测LDW系统预警时的车速、偏移速度、报警时间，偏移距离等测量量，系统可以实时监测车辆发生车道偏离时车辆的运动状态以及车辆距虚拟车道线的位置，判断车辆偏移方向及是否发生报警，利用车辆报警时车速、偏离速度、报警偏移距离等评价指标对LDW性能做出评价。
针对LKA性能测试，根据LKA产品性能，相比于LDW，在除了观测预警阶段预警时车速、偏移速度、报警时间、偏移距离等测量量外，还要记录如果驾驶员在预警时不做任何反应，系统控制车辆保持车道内行驶的能力。LKA系统不仅针对驾驶员发生车道偏离驾驶行为时进行报警，还要在检测到驾驶员没有采取有效措施时(没有转向信息)，主动控制车辆，保持沿车道中心线行驶。这样，在LDW测试的基础上，需要PC处理终端实时加载车辆行驶轨迹信息，在主动控制阶段利用车辆轨迹信息，距车道位置信息、车辆纵向速度、车辆纵向加速度、横摆角速度等评价指标，完成对LKA系统功能测试与评价。
通过以上分析可知，本发明最显著的一个特点是测试过程中不再受到场地实际车道线限制。LDW/LKA都是以车道线作为基础核心的产品，对车道线要求高。本发明提出的一种基于虚拟车道线的LDW/LKA测试系统，利用车路通讯技术加载虚拟车道线用于测试，摆脱了布置实际车道线对试验的束缚，能够快速、有效地实现对LDW/LKA产品性能进行测试评价，相应的仪器安装简单、便于操作。此外由于虚拟车道线技术应用，本发明不需要实际车道线或者粘贴车道线，大大降低了对场地的要求，节省了成本，提高了效率；不需要考虑光线等的影响，减少了不同光照条件下的测试工况；通过在高精度地图中设置虚拟车道线的方式，可设置更多更丰富的车道线和工况，如直道、弯道、交叉口等等，更加充分地对系统的报警和控制算法进行测试评价。

Claims (7)

1.一种基于虚拟车道线的LDW/LKA测试评价系统，包括测试车辆、GPS基站，其特征在于：在所述测试车辆上安装有车载GPS定位模块、VBOX数据采集器、车载高精地图和被测试的LDW/LKA系统；
还包括后台的PC处理终端；
所述车载GPS定位模块与GPS基站通信；
所述VBOX数据采集器与车载GPS定位模块和车载高精地图电连接；
所述VBOX数据采集器还与PC处理终端电连接。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟车道线的LDW/LKA测试评价系统，其特征在于：通过所述VBOX数据采集器将GPS系统获取的车辆行驶轨迹信息加载到车载高精地图中，在地图中构建带有虚拟车道线的测试环境。
3.根据权利要求1或2所述的基于虚拟车道线的LDW/LKA测试评价系统，其特征在于：通过所述VBOX数据采集器向PC处理终端传递测试车辆的运动状态信息和位置信息。
4.根据权利要求2或3所述的基于虚拟车道线的LDW/LKA测试评价系统，其特征在于：所述车载高精地图将构建的测试环境通过VBOX数据采集器反馈给PC处理终端。
5.一种基于虚拟车道线的LDW/LKA测试评价方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)向测试车辆上安装被测试的LDW/LKA系统，所述测试车辆上也安装有车载GPS定位模块、VBOX数据采集器和车载高精地图；在试验场地路侧安装有GPS基站；
2)在试验场地上，先让测试车辆首次行驶，通过车载GPS定位模块与GPS基站的配合，标记行驶轨迹数据，由VBOX数据采集器记录并转化成虚拟车道线信息，加载到车载高精度地图中，在车载高精度地图中构建测试环境；
3)所述车载高精度地图将构建的测试环境通过VBOX数据采集器反馈到PC处理终端中；
4)再次在试验场地上，让测试车辆以车载高精度地图中的虚拟车道线作为巡航导向行驶，让LDW/LKA系统参与管理；
5)实时测量测试车辆的位置信息以及与运动参数，并传递给VBOX数据采集器；
6)VBOX数据采集器将车辆定位信息和运动参数发送给PC处理终端；
7)PC处理终端内置LDW/LKA性能测试软件，对所述LDW/LKA系统进行测试。
6.根据权利要求5所述的基于虚拟车道线的LDW/LKA测试评价方法，其特征在于：步骤4)中，让驾驶员根据测试方案有意制造偏离车道线的驾驶行为。
7.根据权利要求5所述的基于虚拟车道线的LDW/LKA测试评价方法，其特征在于：步骤5)中，由所述车载GPS定位模块和GPS基站配合测量测试车辆的位置信息以及运动参数。
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