CN108961798B - 无人车交通信号灯自主感知能力测试系统及测试方法 - Google Patents

无人车交通信号灯自主感知能力测试系统及测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无人车交通信号灯自主感知能力测试系统及方法，通过设置测试管理中心、测试道路、路侧测试设备和交通信号灯，以及在测试车辆上搭载车载智能终端，通过路侧交通信号灯控制设备实时控制交通信号灯的运行，将当前信号灯状态发送到测试场景内的车辆和测试管理中心，在测试场景区域布置感知测试启动和结束参考线，利用路侧测试设备或测试管理中心通过对比交通信号灯实际状态和交通信号灯感知结果数据，对无人车交通信号灯自主感知能力进行评价，从而能够模拟真实交通环境，测试结果能够更准确地评价无人车交通信号灯自主感知能力，对于实际道路测试，更加安全，相比于虚拟仿真测试，更加接近实际交通环境，测试数据更加真实可靠。

Description

无人车交通信号灯自主感知能力测试系统及测试方法
技术领域
本发明涉及无人车性能测试技术领域，尤其涉及一种无人车交通信号灯自主感知能力测试系统及测试方法。
背景技术
在城市路网中，常采取干线协同控制方法提高干线道路交通运行效率。现有技术通过路侧固定诱导屏或其他显示装置向车辆驾驶人员发布简要的交叉口红绿显示状况或以固定的绿波速度进行车速诱导。然而，受到多种不确定因素的影响，车辆难以始终保持在绿波带内，从而造成绿波应用效果不佳，此类信息发布或车速诱导手段存在一定的缺陷。
当前绝大部分固定的显示诱导设备仅向车辆驾驶人员发布一致的信号预告及速度诱导信息，缺乏灵活性。随着高精度定位技术、自动化技术、传感器技术、通信技术的不断发展。采用自动化的设备取代传统的人工驾驶工作已经成为了行业发展的趋势。
现有对于交通信号灯的感知和识别技术研究较为深入，形成了多种信号灯感知和识别方法。但是，目前缺乏对无人车交通信号灯自主感知能力的测试方法和接近实际交通环境的测试场地，因此亟待研究形成一种无人车交通信号的自主感知能力的测试方法，构建能够支持无人车交通信号灯自主感知能力测试的测试场。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无人车交通信号灯自主感知能力测试系统及测试方法，以克服现有技术的不足。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种无人车交通信号灯自主感知能力测试系统，包括车载智能终端、测试管理中心以及设置于测试道路上的路侧测试设备和交通信号灯；交通信号灯通过路侧交通信号灯控制设备实时控制交通信号灯的运行，测试道路上设有与路侧交通信号灯控制设备及路侧测试设备连接的感知测试启动参考线和感知测试结束参考线，车载智能终端设置于测试车辆上，车载智能终端通过感知测试启动参考线和感知测试结束参考线获取交通信号灯状态并且与路侧测试设备和测试管理中心实现数据交互；
路侧测试设备用于接收并记录路侧交通信号灯控制设备发出的交通信号灯状态和车载智能终端发出的交通信号灯感知结果数据，通过对比交通信号灯实际状态和感知结果数据，对无人车交通信号灯自主感知能力进行评价。
进一步的，测试管理中心用于实时控制测试场内的测试车辆运行、交通信号灯状态的采集、传输、储存测试数据，通过V2N通信协议接收测试车辆发出的交通信号灯感知结果数据，同时获取路侧测试设备发出的无人车交通信号灯自主感知能力评价结果。
进一步的，测试管理中心能够通过网络管理路侧信号灯控制设备、读取交通信号灯实时状态、实时控制交通信号灯的运行；测试管理中心还能够通过V2N通信协议向无人测试车辆上的车载智能终端发送测试路径信息，控制无人测试车辆执行测试任务；测试管理中心通过V2N通信协议接收测试车辆上的车载智能终端发出的交通信号灯感知结果数据，通过对比交通信号灯实际状态和感知结果，对无人车交通信号灯自主感知能力进行评价。
进一步的，路侧交通信号灯控制设备能够将当前交通信号灯状态通过V2I通信协议发送到测试场景内的车载智能终端以及测试管理中心，通过车载智能终端和测试管理中心实现交通信号灯状态记录。
进一步的，测试道路包含至少一个十字路口、一个丁字路口、一个环岛和一个区域入口路段，用于模拟测试车辆进入桥梁、隧道、封闭高等级公路、封闭停车场区域入口时遇到交通信号灯的情景；测试所需路口、环岛、直道彼此间隔不少于300m。
进一步的，当测试场中测试车辆速度低于40km/h时，感知测试启动参考线距离交通信号灯距离不小于100m；当测试场中测试车辆速度高于40km/h，低于80km/h时，感知测试启动参考线距离交通信号灯距离不小于200m；当测试场中测试车辆速度高于80km/h，感知测试启动参考线距离交通信号灯距离不小于300m。
进一步的，感知测试启动参考线和感知测试结束参考线设置于待测试道路路口，当测试车辆越过感知测试启动参考线时，测试车辆上的车载智能终端启动开始识别交通信号灯；当测试车辆越过感知测试结束参考线时，测试车辆上的车载智能终端关闭停止识别交通信号灯；同时将识别结果发送至路侧测试设备和测试管理中心。
进一步的，测试系统还包括自动参考线检测装置，自动参考线检测装置搭载于测试车辆上或场地路侧，当检测到无人测试车辆越过感知测试启动参考线时，检测装置发出信号启动无人车交通信号灯感知系统；当检测到无人测试车辆越过感知测试结束参考线时，检测装置发出信号关闭无人车交通信号灯感知系统。
一种无人车交通信号灯自主感知能力测试评价方法，包括以下步骤：
步骤1)、读取在选定场景中测试车辆以一定时间间隔多次感知交通信号灯状态得到的测试结果数据；
步骤2)、将测试结果数据与交通信号灯实际状态数据逐项进行对比，若测试结果数据中任意一个感知结果点与实际状态相符，则测试分值加1分；若测试结果数据中任意一个采样点与实际状态不符，则测试分值不变；
步骤3)、将测试得分归一化为无人车交通信号灯自主感知能力评价分；评价分满分为1分，评价分越高，表示在该场景中无人车交通信号灯自主感知能力越强，反之则越弱。
进一步的，测试管理中心或者路侧测试设备接收测试测试车辆发送的m组交通信号灯感知结果数据，同时从信号灯控制设备或测试管理中心读取测试期间的交通信号灯n组状态数据，检测测试车辆发送的交通信号灯感知结果数据是否有数据丢失情况，即判断m是否等于n，如果m<n，说明存在数据丢失，则在相应时间位置标记信号灯感知结果为异常，使感知结果为n组；然后选取记录时间相同的信号灯数据进行逐项对比，判断信号灯感知相位与实际相位是否一致；如果相位一致，则评分项X加1；如果相位不一致，则评分项X保持不变。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种无人车交通信号灯自主感知能力测试系统，通过设置测试管理中心并且在测试道路上设置路侧测试设备和交通信号灯，以及在测试车辆上搭载车载智能终端，通过路侧交通信号灯控制设备实时控制交通信号灯的运行，将当前信号灯状态发送到测试场景内的车辆和测试管理中心，在测试场景区域布置感知测试启动和结束参考线，自动参考线检测装置通过检测无人车与参考线的相对位置启动或结束信号灯感知测试，利用路侧测试设备或测试管理中心通过对比交通信号灯实际状态和交通信号灯感知结果数据，对无人车交通信号灯自主感知能力进行评价，从而能够模拟真实交通环境，测试结果能够更准确地评价无人车交通信号灯自主感知能力，相比于实际道路测试，更加安全，相比于虚拟仿真测试，更加接近实际交通环境，测试数据更加真实可靠。
一种无人车交通信号灯自主感知能力测试方法，利用车载智能终端以及设置于测试道路上设置路侧测试设备、交通信号灯以及实时控制交通信号灯运行的路侧交通信号灯控制设备，利用设置于测试道路上与路侧交通信号灯控制设备及路侧测试设备连接的感知测试启动参考线和感知测试结束参考线，实现车载智能终端对于交通信号灯信号的获取以及将数据传输至路侧测试设备或测试管理中心，利用路侧测试设备或测试管理中心通过对比交通信号灯实际状态和交通信号灯感知结果数据，对无人车交通信号灯自主感知能力进行评价，从而能够得到准确的路况测试结果，安全可靠，不需要进行道路实测，避免了道路交通压力
附图说明
图1为本发明的无人车交通信号灯自主感知能力的测试方法的一个实施例的流程图。
图2为本发明的具体实施例中在十字路口场景下无人车交通信号灯自主感知能力测试的测试场示意图。
图3为本发明的具体实施例中在丁字路口场景下无人车交通信号灯自主感知能力测试的测试场示意图。
图4为本发明的具体实施例中在环岛场景下无人车交通信号灯自主感知能力测试的测试场示意图。
图5为本发明的具体实施例中在区域入口场景下无人车交通信号灯自主感知能力测试的测试场示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
一种无人车交通信号灯自主感知能力测试系统，包括车载智能终端、测试管理中心以及设置于测试道路上的路侧测试设备和交通信号灯；交通信号灯通过路侧交通信号灯控制设备实时控制交通信号灯的运行，测试道路上设有与路侧交通信号灯控制设备及路侧测试设备连接的感知测试启动参考线和感知测试结束参考线，车载智能终端设置于测试车辆上，车载智能终端通过感知测试启动参考线和感知测试结束参考线获取交通信号灯状态并且与路侧测试设备和测试管理中心实现数据交互。
路侧测试设备用于接收并记录路侧交通信号灯控制设备发出的交通信号灯状态和车载智能终端发出的交通信号灯感知结果数据，通过对比交通信号灯实际状态和感知结果，对无人车交通信号灯自主感知能力进行评价。
所述测试管理中心用于实时控制测试场内的测试车辆运行、交通信号灯状态的采集、传输、储存测试数据，通过V2N通信协议接收测试车辆发出的交通信号灯感知结果数据，同时获取路侧测试设备发出的无人车交通信号灯自主感知能力评价结果。
路侧交通信号灯控制设备能够将当前交通信号灯状态通过V2I通信协议发送到测试场景内的车载智能终端以及测试管理中心，通过车载智能终端和测试管理中心实现交通信号灯状态记录；
测试道路包含至少一个十字路口、一个丁字路口、一个环岛和一个区域入口路段，用于模拟测试车辆进入桥梁、隧道、封闭高等级公路、封闭停车场区域入口时遇到交通信号灯的情景；测试所需路口、环岛、直道彼此间隔不少于300m；
交通信号灯包含在十字路口、丁字路口、环岛部署的三色信号灯或具有指挥车辆行驶方向指示的信号灯、在区域入口部署由红色叉形灯和绿色箭头灯组成的车道信号灯；
在十字路口部署红、黄、绿三色信号灯或具有指挥车辆行驶方向的红、黄、绿三色方向指示信号灯；信号灯的位置包含但不限于进入十字路口的道路上方、道路左侧、道路右侧，通过十字路口后同向道路上方、道路左侧、道路右侧，十字路口中央位置；
在丁字路口部署红、黄、绿三色信号灯或具有指挥车辆行驶方向的红、黄、绿三色方向指示信号灯；信号灯的位置包含但不限于进入丁字路口的道路上方、道路左侧、道路右侧，通过丁字路口后同向道路上方、道路左侧、道路右侧；
在环岛部署红、黄、绿三色信号灯或具有指挥车辆行驶方向的红、黄、绿三色方向指示信号灯；信号灯的位置包含但不限于进入环岛的道路上方、道路左侧、道路右侧，环岛中心位置，环岛内驶出环岛方向道路上方、道路左侧、道路右侧；
在环岛部署红、黄、绿三色信号灯或具有指挥车辆行驶方向的红、黄、绿三色方向指示信号灯；信号灯的位置包含但不限于进入环岛的道路上方、道路左侧、道路右侧，环岛中心位置，环岛内驶出环岛方向道路上方、道路左侧、道路右侧。
当测试场中测试车辆速度低于40km/h时，感知测试启动参考线距离交通信号灯距离不小于100m；当测试场中测试车辆速度高于40km/h，低于80km/h时，感知测试启动参考线距离交通信号灯距离不小于200m；当测试场中测试车辆速度高于80km/h，感知测试启动参考线距离交通信号灯距离不小于300m。
测试管理中心能够通过网络管理路侧信号灯控制设备、读取交通信号灯实时状态、实时控制交通信号灯的运行；测试管理中心还能够通过V2N通信协议向无人测试车辆上的车载智能终端发送测试路径信息，控制无人测试车辆执行测试任务；测试管理中心通过V2N通信协议接收测试车辆上的车载智能终端发出的交通信号灯感知结果数据，通过对比交通信号灯实际状态和感知结果，对无人车交通信号灯自主感知能力进行评价。
感知测试启动参考线和感知测试结束参考线设置于待测试道路路口，当测试车辆越过感知测试启动参考线时，测试车辆上的车载智能终端启动开始识别交通信号灯；当测试车辆越过感知测试结束参考线时，测试车辆上的车载智能终端关闭停止识别交通信号灯；同时将识别结果发送至路侧测试设备和测试管理中心；
待测试车辆具有图像识别传感器和具有车载智能终端设备；所述具有图像识别传感器的待测试车辆能够捕捉到当前信号灯的相位，并利用相应的图像处理识别算法识别该相位，如果该信号灯有配时，则同时识别配时；所述具有车载智能终端设备的待测试车辆能够与路侧设备进行通讯，通过路侧设备可获得信号灯当前的相位，如果存在配时，则同时获取信号灯配时情况。
测试系统还包括自动参考线检测装置，自动参考线检测装置搭载于无人测试车辆上或场地路侧，当检测到无人测试车辆越过感知测试启动参考线时，检测装置发出信号启动无人车交通信号灯感知系统；当检测到无人测试车辆越过感知测试结束参考线时，检测装置发出信号关闭无人车交通信号灯感知系统。当接收到启动交通信号灯感知系统信号时，测试车辆以不大于0.5s间隔连续识别交通信号灯状态；当接收到关闭交通信号灯感知系统信号时，测试车辆停止识别交通信号灯状态，利用测试过程中的识别记录生成交通信号灯感知结果数据，再利用V2I或V2N协议将交通信号灯感知结果数据发送给路侧测试设备或测试管理中心。
车载智能终端与路侧信号灯控制设备的通信方式包括但不限于：WiFi、DSRCVANET、LTE-V、5G。其中，DSRC VANET专用短程通信采用自组网技术，车辆间可以周期性地双向发送和接收车辆行驶信息；LTE-V技术采用半分布式—半集中式控制方式，通过蜂窝网络提供设备认证、链接建立和网络拥塞控制；WiFi是短距离无线通信技术，具有传输速度高，带宽可动态调整，网络稳定性好的优点。
无人车交通信号灯自主感知能力测试是无人车的一种性能测试，中使用交通信号灯的场景，无人测试车辆在测试过程中不断识别交通信号灯状态，生成无人车交通信号灯自主感知结果数据；通过对比交通信号灯自主感知结果数据和实际交通信号灯状态数据，实现了测试场中无人车交通信号灯自主感知能力的量化评价，相比于实际道路测试，更加安全；相比于虚拟仿真测试，更加接近实际交通环境，测试数据更加真实可靠。
一种无人车交通信号灯自主感知能力测试评价方法，包括以下步骤：
步骤1)、读取在选定场景中测试车辆以一定时间间隔多次感知交通信号灯状态得到的测试结果数据；
步骤2)、将测试结果数据与交通信号灯实际状态数据逐项进行对比，若测试结果数据中任意一个感知结果点与实际状态相符，则测试分值加1分；若测试结果数据中任意一个采样点与实际状态不符，则测试分值不变；
步骤3)、将测试得分归一化为无人车交通信号灯自主感知能力评价分。评价分满分为1分，评价分越高，表示在该场景中无人车交通信号灯自主感知能力越强，反之则越弱。
如图1所示，本发明的无人车交通信号灯自主感知能力的测试方法的一个实施例的流程图。所述的无人车交通信号灯自主感知能力的测试方法包括以下步骤：
步骤101，依据测试任务选择无人车交通信号灯自主感知的测试场景：
在本实施例中，可选测试场景包括十字路口场景、丁字路口场景、环岛场景和区域入口场景；区域入口场景能够模拟测试车辆进入桥梁、隧道、封闭高等级公路、封闭停车场时遇到交通信号灯的场景。在无人车交通信号灯自主感知测试时，为实现对无人车在各种场景中信号灯自主感知能力的测试评价，可依据一定顺序不重复地选择所述的4种测试场景，直至测试过程结束；
步骤102，依据测试任务选择测试场景中的测试用例：
在本实施例中，对应一个测试场景在测试场设置多个测试用例，测试用例设置包含但不限于：测试道路参数设定、测试交通信号灯类型及位置选择、感知测试参考线设置、路侧测试设备和测试管理中心部署、测试用无人车的信号灯感知方式选择、测试运行路线和运行参数设定；测试用例中各类参数根据测试需求和测试任务预先设定，形成测试用例库并在测试场中利用相应设施具体实现；在测试场景选定后，可以从测试用例库中选择一个或几个测试用例，作为对应场景测试的测试用例在测试场中执行；
在本实施例的一些可选的实现方式中，在上述测试场中可以进一步采用灵活可变的设施部署方式，根据选定的测试用例的参数设置，调整测试场内设施的部署和参数设定，满足测试用例的要求，从而实现使用较少的测试场设施构建尽可能多的测试用例。
步骤103，执行无人车交通信号灯感知：
在本实施例中，根据选定的测试用例，测试无人车从测试场中测试起点出发进入设定的测试场景中，当自动参考线检测装置检测到测试车辆越过感知测试启动参考线时，测试车辆启动信号灯感知，以不大于0.5s间隔连续识别交通信号灯状态并实时存储识别结果，当检测装置检测到无人车越过感知测试结束参考线时，测试无人车停止识别交通信号灯状态，利用测试过程中的信号灯识别记录生成交通信号灯感知结果数据，再利用V2I或V2N协议将交通信号灯感知结果数据发送给路侧测试设备或测试管理中心；同时测试无人车驶向并停止在测试终点，等待下一轮测试。
步骤104，评价测试用例下的无人车交通信号灯感知测试结果：
在本实施例中，采用将无人车交通信号灯感知测试结果数据与交通信号灯实际状态数据逐项进行对比的方法评价测试结果，其评价方法和标准总结如下：
1、测试管理中心或者路侧测试设备利用V2I或V2N协议接收测试测试车辆发送的m组交通信号灯感知结果数据：其中，每组数据包括以下信息：数据记录时间戳TIME；感知信号灯的相位变量PHASE，该变量有4个属性：G(绿灯)、R(红灯)、Y(黄灯)和E(异常)；当使用具有方向指示的信号灯时，还包括感知方向指示变量DIRECTION，该变量有5个属性：L(左转)，G(直行)，R(右转)，U(调头)和E(异常)；
2、从信号灯控制设备或测试管理中心读取测试期间的交通信号灯n组状态数据，其中，每组交通信号灯状态数据包括以下信息：数据记录时间time；信号灯的相位变量phase，该变量有3个属性：g(绿灯)、r(红灯)、y(黄灯)；当使用具有方向指示的信号灯时，还包括信号灯转向变量direction，该变量有4个属性：l(左转)，g(直行)，r(右转)，u(调头)；
3、设置感知结果评分项X，初始化为X＝0；
4、检测测试无人车发送的交通信号灯感知结果数据是否有数据丢失情况，即判断m是否等于n。如果m<n，说明存在数据丢失，则在相应时间位置标记信号灯感知结果为E(异常)，使感知结果为n组；
5、选取记录时间相同的信号灯数据进行逐项对比，判断信号灯感知相位与实际相位是否一致；如果相位一致，则评分项X加1；如果相位不一致，则评分项X保持不变；
6、当使用具有方向指示的交通信号灯时，如果信号灯相位对比一致，还应继续判断信号灯感知转向变量与实际转向是否一致；如果一致，则评分项X加1；如果相位不一致，则评分项X保持不变；
7、完成n组感知结果的对比，将评分项X归一化得到评价分x；
Figure BDA0001761677280000121
评价分满分为1分，评价分越高，表示在该场景中无人车交通信号灯自主感知能力越强，反之则越弱。
在本实施例的一些可选的实现方式中，如果信号灯有配时显示，且无人车具有配时识别能力，则若信号灯相位和方向对比一致，还应继续判断信号灯感知配时与实际是否一致，如果一致，则评分项X加1；如果相位不一致，则评分项X保持不变。
在本实施例的一些可选的实现方式中，可以采用在同一测试用例中多次测试的方法，求得评价分的平均值作为最终的评价结果。
步骤105，判断是否完成场景中所有选定的测试用例：
在本实施例中，根据选定的测试用例集，判断是否完成测试场景中全部的测试用例，若完成全部的测试用例，则转到步骤106；若没有完成全部的测试用例，则转到步骤102，选择测试场景中的其他测试用例继续测试；
步骤106，对本测试场景中无人车交通信号灯自动感知测试结果进行综合评价：
对本测试场景中所有N个测试用例对应的测试评价分集合XN＝{x1,x2,x3,...,xN}求取平均值c作为本测试场景中无人车交通信号灯自动感知测试的综合评价得分：
Figure BDA0001761677280000131
在本实施例的一些可选的实现方式中，可以根据不同测试用例中无人车交通信号灯自主感知的难度设定不同的加权系数w；在对无人车交通信号灯感知测试的综合评价中，计算N个测试用例的测试评价分的加权平均值作为最终的综合评价得分：
Figure BDA0001761677280000132
步骤107，判断是否完成测试任务中的所有测试场景：
在本实施例中，根据设定的测试任务，判断是否完成全部测试场景中的无人车交通信号灯感知测试；若完成全部测试场景测试，则转到步骤108，若没有完成全部测试场景测试，则转到步骤101，选择测试场景集中其他测试场景继续测试；
步骤108，对测试任务中无人车在所有场景下交通信号灯自动感知测试结果进行综合评价：
在本实施例中，对测试任务中所有M个测试场景的测试评价分集合cM＝{c1,c2,…,cM}求取平均值C作为测试任务中所有场景下无人车交通信号灯自动感知测试的综合评价得分：
Figure BDA0001761677280000141
在本实施例的一些可选的实现方式中，可以根据不同测试场景下无人车交通信号灯自主感知的难度设定不同的加权系数W；在对无人车交通信号灯感知测试的综合评价中，计算M个测试场景的测试评价分的加权平均值作为最终的综合评价得分：
Figure BDA0001761677280000142
图2示出了本发明的具体实施例中在十字路口场景下无人车交通信号灯自主感知能力测试的测试场示意图。
本实施例包含4个测试用例，为避免干扰，测试用例不同时进行测试：
本实施例提供一种用于测试无人车交通信号灯感知能力的测试场；该测试场包括相同行驶方向上具有两条车道的一个十字路口，沿顺时针方向分别是路口C1、C2、C3、C4；
测试用例1部署于路口C1，包含驶入十字路口的同向两条车道A11和A12，其中A11是左转直行车道，A12是右转直行车道。测试用例还包括测试启动参考线L1、测试停止参考线L2、布置在路口C1道路上方的红、黄、绿三色信号灯T1和布置在路侧的测试设备M1；其中路侧设施设备M1可以接收信号灯控制设备输出的信号灯实时状态数据和测试无人车V1发送的交通信号灯感知结果数据。
在本测试用例中，测试无人车V1沿A12车道直行穿过十字路口；测试无人车搭载图像识别传感器，能够获取到路口C1处信号灯的状态。
该测试用例的测试过程是：
测试无人车V1在测试起点处与测试场设备进行时间同步。根据测试指令V1从测试起点出发，沿A12车道直行接近十字路口；当V1越过交通信号灯感知启动参考线L1时，启动路口C1处的交通信号灯感知；V1通过图像识别传感器以0.5s间隔识别路口C1处信号灯状态，并实时存储识别结果；当V1越过感知测试停止参考线时，测试无人车停止识别交通信号灯状态，将识别结果作为交通信号灯感知结果数据利用V2I协议发送给路侧测试设备。同时测试无人车驶向并停止在测试终点，等待下一轮测试。
路侧测试设备选取记录时间相同的信号灯数据和感知数据进行逐项对比，对信号灯感知结果进行评价。
测试用例2部署于路口C2，包含驶入十字路口的同向两条车道A21和A22，其中A21是右转直行车道，A22是左转直行车道；测试用例还包括测试启动参考线L3、测试停止参考线L4、布置在路口C2道路上方的具有指挥车辆行驶方向的红、黄、绿三色方向指示信号灯T2和布置在测试场的测试管理中心Z1；其中测试管理中心Z1可以实时控制并记录信号灯的输出状态，接收测试无人车V2发送的交通信号灯感知结果数据。
在本测试用例中，测试无人车V2沿A22车道直行进入十字路口，在十字路口左转进入路口C3；测试无人车搭载图像识别传感器，能够获取到路口C2处信号灯的状态。
该测试用例的测试过程是：
测试无人车V2在测试起点处与测试场设备进行时间同步；根据测试指令V2从测试起点出发，沿A22车道直行接近十字路口。当V2越过交通信号灯感知启动参考线L3时，启动路口C2处的交通信号灯感知；V2通过图像识别传感器以0.5s间隔识别路口C2处信号灯的相位和方向指示标志，并实时存储识别结果；当V2越过感知测试停止参考线L4时，测试无人车停止识别交通信号灯状态，将识别结果作为交通信号灯感知结果数据利用V2N协议发送给测试管理中心Z1；同时测试无人车驶向并停止在测试终点，等待下一轮测试。
测试管理中心Z1选取记录时间相同的信号灯数据和感知数据进行逐项对比，对信号灯感知结果进行评价。
测试用例3部署于路口C3，包含驶入十字路口的同向两条车道A31和A32，其中A31是右转直行车道，A32是左转直行车道。测试用例还包括测试启动参考线L5、测试停止参考线L6、布置在路口C3道路上方的具有指挥车辆行驶方向的红、黄、绿三色方向指示信号灯T3和布置在测试场的测试管理中心Z1；其中信号灯控制设备通过V2I协议将信号灯状态发送给搭载智能终端的无人测试车，测试管理中心Z1可以实时控制并记录信号灯的输出状态，接收测试无人车V3发送的交通信号灯感知结果数据。
在本测试用例中，测试无人车V3沿A31车道直行进入十字路口，在十字路口右转进入路口C2；测试无人车搭载智能终端，能够通过V2I协议接收信号，获得路口C3处信号灯的状态。
该测试用例的测试过程是：
测试无人车V3在测试起点处与测试场设备进行时间同步。根据测试指令V3从测试起点出发，沿A31车道直行接近十字路口；当V3越过交通信号灯感知启动参考线L5时，启动路口C3处的交通信号灯感知；V3通过车载智能终端接收交通信号灯的状态信号，以0.5s间隔识别路口C3处信号灯的相位和方向指示标志，并实时存储识别结果；当V3越过感知测试停止参考线L6时，测试无人车停止识别交通信号灯状态，将识别结果作为交通信号灯感知结果数据利用V2N协议发送给测试管理中心Z1。同时测试无人车驶向并停止在测试终点，等待下一轮测试。
测试管理中心Z1选取记录时间相同的信号灯数据和感知数据进行逐项对比，对信号灯感知结果进行评价。
测试用例4部署于路口C4，包含驶入十字路口的同向两条车道A41和A42，其中A41是右转直行车道，A42是直行掉头车道；测试用例还包括测试启动参考线L7、测试停止参考线L8、布置在路口C4道路上方的具有指挥车辆行驶方向的红、黄、绿三色方向指示信号灯T4和布置在测试场的测试管理中心Z1；其中信号灯控制设备通过V2I协议将信号灯状态发送给搭载智能终端的无人测试车，测试管理中心Z1可以实时控制并记录信号灯的输出状态，接收测试无人车V4发送的交通信号灯感知结果数据。
在本测试用例中，测试无人车V4沿A42车道直行进入十字路口，在C4路口掉头；测试无人车搭载智能终端，能够通过V2I协议接收信号，获得路口C4处信号灯的状态。
该测试用例的测试过程是：
测试无人车V4在测试起点处与测试场设备进行时间同步。根据测试指令V4从测试起点出发，沿A42车道直行接近十字路口；当V4越过交通信号灯感知启动参考线L7时，启动路口C4的交通信号灯感知；V4通过车载智能终端接收交通信号灯的状态信号，以0.5s间隔识别路口C4信号灯的相位和方向指示标志，并实时存储识别结果；当V4越过感知测试停止参考线L8时，测试无人车停止识别交通信号灯状态，将识别结果作为交通信号灯感知结果数据利用V2N协议发送给测试管理中心Z1；同时测试无人车驶向并停止在测试终点，等待下一轮测试。
测试管理中心Z1选取记录时间相同的信号灯数据和感知数据进行逐项对比，对信号灯感知结果进行评价。
图3示出了本发明的具体实施例中在丁字路口场景下无人车交通信号灯自主感知能力测试的测试场示意图。
本实施例包含3个测试用例，为避免干扰，测试用例不同时进行测试：
本实施例提供一种用于测试无人车交通信号灯感知能力的测试场。该测试场包括相同行驶方向上具有两条车道的一个丁字路口，沿顺时针方向分别是路口C1、C2、C3；
测试用例1部署于路口C1，包含驶入丁字路口的同向两条车道A11和A12，其中A11是直行车道，A12是左转直行车道；测试用例还包括测试启动参考线L1、测试停止参考线L2、布置在路口C1道路上方具有方向指示功能的红、黄、绿三色信号灯T1和布置在路侧的测试设备M1。其中路侧设施设备M1可以接收信号灯控制设备输出的信号灯实时状态数据和测试无人车V1发送的交通信号灯感知结果数据。
在本测试用例中，测试无人车V1沿A12车道直行进入丁字路口，左转进入路口C2；测试无人车搭载图像识别传感器，能够获取到路口C1处信号灯的状态。
该测试用例的测试过程是：
测试无人车V1在测试起点处与测试场设备进行时间同步。根据测试指令V1从测试起点出发，沿A12车道直行接近丁字路口；当V1越过交通信号灯感知启动参考线L1时，启动路口C1处的交通信号灯感知；V1通过图像识别传感器以0.5s间隔识别路口C1处信号灯的相位和方向指示标志，并实时存储识别结果。当V1越过感知测试停止参考线时，测试无人车停止识别交通信号灯状态，将识别结果作为交通信号灯感知结果数据利用V2I协议发送给路侧测试设备；同时测试无人车驶向并停止在测试终点，等待下一轮测试。
路侧测试设备选取记录时间相同的信号灯数据和感知数据进行逐项对比，对信号灯感知结果进行评价。
测试用例2部署于路口C2，包含驶入丁字路口的同向两条车道A21和A22，其中A21是右转车道，A22是左转车道；测试用例还包括测试启动参考线L3、测试停止参考线L4、布置在路口C2道路上方具有方向指示功能的红、黄、绿三色信号灯T2和布置在路侧的测试设备M2；其中路侧设施设备M2可以接收信号灯控制设备输出的信号灯实时状态数据和测试无人车V2发送的交通信号灯感知结果数据。
在本测试用例中，测试无人车V2沿A21车道直行进入丁字路口，右转进入路口C1；测试无人车搭载图像识别传感器，能够获取到路口C2处信号灯的状态。
该测试用例的测试过程是：
测试无人车V2在测试起点处与测试场设备进行时间同步。根据测试指令V2从测试起点出发，沿A21车道直行接近丁字路口。当V2越过交通信号灯感知启动参考线L3时，启动路口C2的交通信号灯感知。V2通过图像识别传感器以0.5s间隔识别路口C2处信号灯的相位和方向指示标志，并实时存储识别结果；当V2越过感知测试停止参考线时，测试无人车停止识别交通信号灯状态，将识别结果作为交通信号灯感知结果数据利用V2I协议发送给路侧测试设备；同时测试无人车驶向并停止在测试终点，等待下一轮测试。
路侧测试设备选取记录时间相同的信号灯数据和感知数据进行逐项对比，对信号灯感知结果进行评价。
测试用例3部署于路口C3，包含驶入丁字路口的同向两条车道A31和A32，其中A31是右转直行车道，A32是直行车道；测试用例还包括测试启动参考线L5、测试停止参考线L6、布置在路口C3道路上方的红、黄、绿三色信号灯T3和布置在测试场的测试管理中心Z1；其中信号灯控制设备通过V2I协议将信号灯状态发送给搭载智能终端的无人测试车，测试管理中心Z1可以实时控制并记录信号灯的输出状态，接收测试无人车V3发送的交通信号灯感知结果数据。
在本测试用例中，测试无人车V3沿A32车道直行进入丁字路口，在C3路口直行；测试无人车搭载智能终端，能够通过V2I协议接收信号，获得路口C3处信号灯的状态。
该测试用例的测试过程是：
测试无人车V3在测试起点处与测试场设备进行时间同步；根据测试指令V3从测试起点出发，沿A32车道直行接近丁字路口；当V3越过交通信号灯感知启动参考线L5时，启动路口C3的交通信号灯感知；V3通过车载智能终端接收交通信号灯的状态信号，以0.5s间隔识别路口C3信号灯的相位和方向指示标志，并实时存储识别结果；当V3越过感知测试停止参考线L6时，测试无人车停止识别交通信号灯状态，将识别结果作为交通信号灯感知结果数据利用V2N协议发送给测试管理中心Z1；同时测试无人车驶向并停止在测试终点，等待下一轮测试。
测试管理中心Z1选取记录时间相同的信号灯数据和感知数据进行逐项对比，对信号灯感知结果进行评价。
图4示出了本发明的具体实施例中在环岛场景下无人车交通信号灯自主感知能力测试的测试场示意图。
本实施例提供一种用于测试无人车交通信号灯感知能力的测试场。该测试场包括具有2条车道和4个入口的一个环岛，沿逆时针方向分别是入口C1、C2、C3、C4。
测试用例1部署于入口C1，包含驶入环岛的车道A1、测试启动参考线L1、测试停止参考线L2、布置在环岛中央的红、黄、绿三色信号灯T1和测试设备M1；其中测试设备M1可以接收信号灯控制设备输出的信号灯实时状态数据和测试无人车V1发送的交通信号灯感知结果数据。
在本测试用例中，测试无人车V1沿A1车道直行进入环岛。测试无人车搭载图像识别传感器，能够获取到入口C1处信号灯的状态。
该测试用例的测试过程是：
测试无人车V1在测试起点处与测试场设备进行时间同步；根据测试指令V1从测试起点出发，沿A1车道直行接近环岛入口；当V1越过交通信号灯感知启动参考线L1时，启动对入口C1的交通信号灯感知；V1通过图像识别传感器以0.5s间隔识别入口C1处信号灯状态，并实时存储识别结果。当V1越过感知测试停止参考线时，V1停止识别交通信号灯状态，将识别结果作为交通信号灯感知结果数据利用V2I协议发送给测试设备；同时测试无人车驶向并停止在测试终点，等待下一轮测试。
路侧测试设备选取记录时间相同的信号灯数据和感知数据进行逐项对比，对信号灯感知结果进行评价。
测试用例2部署于入口C2，包含驶入环岛的车道A2、测试启动参考线L3、测试停止参考线L4、布置在环岛中央的红、黄、绿三色方向指示信号灯T2和布置在测试场的测试管理中心Z1；其中信号灯控制设备可以通过V2I协议将信号灯状态发送给搭载智能终端的无人测试车，测试管理中心Z1可以实时控制并记录信号灯的输出状态，接收测试无人车V2发送的交通信号灯感知结果数据。
在本测试用例中，测试无人车V2沿A2车道直行进入环岛；测试无人车搭载智能终端，能够通过V2I协议接收信号，获得入口C2处信号灯的状态。
该测试用例的测试过程是：
测试无人车V2在测试起点处与测试场设备进行时间同步。根据测试指令V2从测试起点出发，沿A2车道直行接近环岛；当V2越过交通信号灯感知启动参考线L3时，启动入口C2处的交通信号灯感知；V2通过车载智能终端接收交通信号灯的状态信号，以0.5s间隔识别入口C2处信号灯的相位，并实时存储识别结果；当V2越过感知测试停止参考线L4时，测试无人车停止识别交通信号灯状态，将识别结果作为交通信号灯感知结果数据利用V2N协议发送给测试管理中心Z1；同时测试无人车驶向并停止在测试终点，等待下一轮测试。
测试管理中心Z1选取记录时间相同的信号灯数据和感知数据进行逐项对比，对信号灯感知结果进行评价。
图5示出了本发明的具体实施例中在区域入口场景下无人车交通信号灯自主感知能力测试的测试场示意图，此种场景下信号灯只有直行和禁止通行两种相位。
本实施例提供一种用于测试无人车交通信号灯感知能力的测试场。该测试场包括一段直道，具有2条车道A1和A2，测试启动参考线L1、测试停止参考线L2、布置在直道上方央的由红色叉形灯和绿色箭头灯组成的信号灯T1和布置在测试场的测试管理中心Z1。其中信号灯控制设备可以通过V2I协议将信号灯状态发送给搭载智能终端的无人测试车，测试管理中心Z1可以实时控制并记录信号灯的输出状态，接收测试无人车V2发送的交通信号灯感知结果数据。
本实施例包含2个测试用例；测试用例1部署于车道A1，测试无人车V1搭载图像传感器；测试用例2部署于车道A2，测试无人车V2搭载智能终端，能够通过V2I协议接收信号，获得信号灯状态。
测试用例1的测试过程是：
测试无人车V1在测试起点处与测试场设备进行时间同步。根据测试指令V1从测试起点出发，沿A1车道直行接近区域入口；当V1越过交通信号灯感知启动参考线L1时，启动入口交通信号灯感知；V1通过图像识别传感器以0.5s间隔识别入口处信号灯状态，并实时存储识别结果。当V1越过感知测试停止参考线L4时，V1停止识别交通信号灯状态，将识别结果作为交通信号灯感知结果数据利用V2N协议发送给测试管理中心Z1；同时测试无人车驶向并停止在测试终点，等待下一轮测试。
测试用例2的测试过程是：
测试无人车V2在测试起点处与测试场设备进行时间同步。根据测试指令V2从测试起点出发，沿A2车道直行接近区域入口；当V2越过交通信号灯感知启动参考线L1时，启动入口交通信号灯感知；V2通过车载智能终端接收交通信号灯的状态信号，以0.5s间隔识别入口信号灯的相位和方向指示标志，并实时存储识别结果；当V2越过感知测试停止参考线L2时，V2停止识别交通信号灯状态，将识别结果作为交通信号灯感知结果数据利用V2N协议发送给测试管理中心Z1；同时测试无人车驶向并停止在测试终点，等待下一轮测试。
测试管理中心Z1选取记录时间相同的信号灯数据和感知数据进行逐项对比，对信号灯感知结果进行评价。
以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所使用的技术的说明。本领域技术人员应当理解，本发明所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其他技术方案。

Claims (7)

1.一种无人车交通信号灯自主感知能力测试系统，其特征在于，包括车载智能终端、测试管理中心以及设置于测试道路上的路侧测试设备和交通信号灯；交通信号灯通过路侧交通信号灯控制设备实时控制交通信号灯的运行，测试道路上设有与路侧交通信号灯控制设备及路侧测试设备连接的感知测试启动参考线和感知测试结束参考线，车载智能终端设置于测试车辆上，车载智能终端通过感知测试启动参考线和感知测试结束参考线获取交通信号灯状态并且与路侧测试设备和测试管理中心实现数据交互；
路侧测试设备用于接收并记录路侧交通信号灯控制设备发出的交通信号灯状态和车载智能终端发出的交通信号灯感知结果数据，通过对比交通信号灯实际状态和感知结果数据，对无人车交通信号灯自主感知能力进行评价；测试管理中心用于实时控制测试场内的测试车辆运行、交通信号灯状态的采集、传输、储存测试数据，通过V2N通信协议接收测试车辆发出的交通信号灯感知结果数据，同时获取路侧测试设备发出的无人车交通信号灯自主感知能力评价结果；路侧交通信号灯控制设备能够将当前交通信号灯状态通过V2I通信协议发送到测试场景内的车载智能终端以及测试管理中心，通过车载智能终端和测试管理中心实现交通信号灯状态记录；当测试场中测试车辆速度低于40km/h时，感知测试启动参考线距离交通信号灯距离不小于100m；当测试场中测试车辆速度高于40km/h，低于80km/h时，感知测试启动参考线距离交通信号灯距离不小于200m；当测试场中测试车辆速度高于80km/h，感知测试启动参考线距离交通信号灯距离不小于300m。
2.根据权利要求1所述的一种无人车交通信号灯自主感知能力测试系统，其特征在于，测试管理中心能够通过网络管理路侧信号灯控制设备、读取交通信号灯实时状态、实时控制交通信号灯的运行；测试管理中心还能够通过V2N通信协议向无人测试车辆上的车载智能终端发送测试路径信息，控制无人测试车辆执行测试任务；测试管理中心通过V2N通信协议接收测试车辆上的车载智能终端发出的交通信号灯感知结果数据，通过对比交通信号灯实际状态和感知结果，对无人车交通信号灯自主感知能力进行评价。
3.根据权利要求1所述的一种无人车交通信号灯自主感知能力测试系统，其特征在于，测试道路包含至少一个十字路口、一个丁字路口、一个环岛和一个区域入口路段，用于模拟测试车辆进入桥梁、隧道、封闭高等级公路、封闭停车场区域入口时遇到交通信号灯的情景；测试所需路口、环岛、直道彼此间隔不少于300m。
4.根据权利要求1所述的一种无人车交通信号灯自主感知能力测试系统，其特征在于，感知测试启动参考线和感知测试结束参考线设置于待测试道路路口，当测试车辆越过感知测试启动参考线时，测试车辆上的车载智能终端启动开始识别交通信号灯；当测试车辆越过感知测试结束参考线时，测试车辆上的车载智能终端关闭停止识别交通信号灯；同时将识别结果发送至路侧测试设备和测试管理中心。
5.根据权利要求1所述的一种无人车交通信号灯自主感知能力测试系统，其特征在于，测试系统还包括自动参考线检测装置，自动参考线检测装置搭载于测试车辆上或场地路侧，当检测到无人测试车辆越过感知测试启动参考线时，检测装置发出信号启动无人车交通信号灯感知系统；当检测到无人测试车辆越过感知测试结束参考线时，检测装置发出信号关闭无人车交通信号灯感知系统。
6.一种基于权利要求1所述无人车交通信号灯自主感知能力测试评价系统的无人车交通信号灯自主感知能力测试评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）、读取在选定场景中测试车辆以一定时间间隔多次感知交通信号灯状态得到的测试结果数据；
步骤2）、将测试结果数据与交通信号灯实际状态数据逐项进行对比，若测试结果数据中任意一个感知结果点与实际状态相符，则测试分值加1分；若测试结果数据中任意一个采样点与实际状态不符，则测试分值不变；
步骤3）、将测试得分归一化为无人车交通信号灯自主感知能力评价分；评价分满分为1分，评价分越高，表示在该场景中无人车交通信号灯自主感知能力越强，反之则越弱。
7.根据权利要求6所述的一种无人车交通信号灯自主感知能力测试方法，其特征在于，测试管理中心或者路侧测试设备接收测试测试车辆发送的m组交通信号灯感知结果数据，同时从信号灯控制设备或测试管理中心读取测试期间的交通信号灯n组状态数据，检测测试车辆发送的交通信号灯感知结果数据是否有数据丢失情况，即判断m是否等于n，如果m< n，说明存在数据丢失，则在相应时间位置标记信号灯感知结果为异常，使感知结果为n组；然后选取记录时间相同的信号灯数据进行逐项对比，判断信号灯感知相位与实际相位是否一致；如果相位一致，则评分项X加1；如果相位不一致，则评分项X保持不变。
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