CN109931937A - 高精导航信息模拟方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供高精导航信息模拟方法及系统，以对高精导航信息进行模拟。所述系统至少包括：仿真数据生成单元和高精导航仿真单元；所述方法包括：所述仿真数据生成单元向所述高精导航仿真单元输出目标位置，并实时输出虚拟测试场景中车辆的当前位置仿真数据；所述高精导航仿真单元使用接收的当前位置仿真数据、目标位置以及OpenDRIVE地图文件生成高精导航仿真信息。在本发明实施例中，采用仿真数据生成单元和高精导航仿真单元生成高精导航仿真信息，其中，高精导航仿真单元模拟了地图盒子的功能，而仿真数据生成单元对高精导航仿真单元所需的输入数据进行了仿真。

Description

高精导航信息模拟方法及系统

技术领域

本发明涉及仿真领域，特别涉及高精导航信息模拟方法及系统。

背景技术

对于汽车智能驾驶系统，高精地图是必备的关键部分，其能提供精确的地理信息，从而车辆可以根据图进行高精定位，并且高精地图能帮助车辆记性环境感知，例如道路的几何信息，超视距感知等。

车载地图盒子会根据其他设备提供的数据以及高精地图输出高精导航信息。而智能驾驶车辆控制器则根据高精导航信息发生控制信号。

仿真测试验证是智能驾驶系统开发流程中必不可少的一个环节，然而，现有的仿真测试方案中，一般仅对毫米波雷达、激光雷达等物理传感器的信息进行模拟，并未对地图盒子输出的高精导航信息进行模拟。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供高精导航信息模拟方法及系统，以对高精导航信息进行模拟。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种高精导航信息模拟方法，基于高精导航信息模拟系统，所述系统至少包括：仿真数据生成单元和高精导航仿真单元；

所述方法包括：

所述仿真数据生成单元向所述高精导航仿真单元输出目标位置，并实时输出虚拟测试场景中车辆的当前位置仿真数据；

所述高精导航仿真单元使用接收的当前位置仿真数据、目标位置以及 OpenDRIVE地图文件生成高精导航仿真信息。

可选的，所述OpenDRIVE地图文件包括多个road节点及其子节点；每一 road节点及其子节点用于描述一段道路的详细信息；所述子节点包括lane子节点；所述生成高精导航仿真信息包括：根据所述OpenDRIVE地图文件创建道路拓扑图；所述道路拓扑图中的车道节点与lane子节点一一对应；每一车道节点以相应lane子节点的标识id命名；所述车道节点的内容包括长度、车道中心线上的点的绝对位置、车道左右边界线类型、后续相连车道节点的id、左右相邻车道的类型和标识id；根据所述当前位置仿真数据确定当前绝对位置；将所述当前绝对位置与拓扑图中各车道节点车道中心线上点的绝对位置进行遍历运算比较，搜索出所述当前绝对位置对应的车道节点作为起始车道节点；将目标位置与拓扑图中各车道节点车道中心线上点的绝对位置进行遍历运算比较，搜索出目标位置对应的车道节点作为目标车道节点；根据所述起始车道节点和目标车道节点规划行车路径；根据所述行车路径，生成所述高精导航仿真信息。

可选的，所述根据所述行车路径，生成所述高精导航仿真信息包括：根据所述当前绝对位置，查找车辆在道路上的S坐标；所述S坐标包括所述当前绝对位置距车道起点的长度；根据所述S坐标，从规划的行车路径中计算车辆前方预设距离内的道路信息作为所述高精导航仿真信息。

可选的，所述虚拟测试场景中车辆为车辆动力学模型；所述仿真数据生成单元包括所述车辆动力学模型；所述当前位置仿真数据包括：卫星导航仿真数据和姿态仿真数据；所述实时输出虚拟测试场景中车辆的当前位置仿真数据包括：在虚拟测试场景的虚拟道路上运行所述车辆动力学模型；所述车辆动力学模型实时计算出在所述虚拟测试场景中自身的三维位置真值及惯性测量单元IMU数据；所述原始数据包括所述三维位置真值和IMU数据；将所述三维位置真值映射为经纬度真值；对所述经纬度真值和IMU数据添加噪声；按照所述地图盒子接收数据的通讯协议和数据格式，将加噪后的经纬度真值封装为导航仿真数据；按照所述地图盒子接收数据的通讯协议和数据格式，将加噪后的IMU数据封装为姿态仿真数据；向所述地图盒子发送所述卫星导航仿真数据和所述姿态仿真数据。

可选的，所述仿真数据生成单元还包括卫星导航信号模拟器、三维转台和IMU传感器；所述三维转台与所述IMU传感器相连接；所述实时输出虚拟测试场景中车辆的当前位置仿真数据包括：在虚拟测试场景的虚拟道路上运行所述车辆动力学模型；所述车辆动力学模型实时计算出在所述虚拟测试场景中自身的三维位置真值及第一IMU数据；所述原始数据包括所述三维位置真值和第一IMU数据；将所述三维位置真值映射为经纬度真值；将所述经纬度真值输出到所述卫星导航信号模拟器中，由所述卫星导航信号模拟器发送出携带经纬度真值信息的射频信号作为卫星导航仿真数据；将所述第一IMU 数据输出到所述三维转台，由所述三维转台根据所述第一IMU数据变动姿态位置；所述IMU传感器根据所述三维转台的姿态位置生成的第二IMU数据为所述姿态仿真数据。

可选的，所述仿真数据生成单元包括道路编辑器；所述道路编辑器用于搭建虚拟道路，根据搭建的虚拟道路生成所述OpenDRIVE地图文件。

一种高精导航信息模拟系统，包括：

仿真数据生成单元，用于输出目标位置，并实时输出虚拟测试场景中车辆的当前位置仿真数据；

高精导航仿真单元，用于接收目标位置、当前位置仿真数据及OpenDRIVE 地图文件，使用接收的当前位置仿真数据、目标位置以及OpenDRIVE地图文件生成高精导航仿真信息。

可选的，所述OpenDRIVE地图文件包括多个road节点及其子节点；每一road节点及其子节点用于描述一段道路的详细信息；所述子节点包括lane 子节点；在所述生成高精导航仿真信息的方面，所述高精导航仿真单元具体用于：根据所述OpenDRIVE地图文件创建道路拓扑图；所述道路拓扑图中的车道节点与lane子节点一一对应；每一车道节点以相应lane子节点的标识id 命名；所述车道节点的内容包括长度、车道中心线上的点的绝对位置、车道左右边界线类型、后续相连车道节点的id、左右相邻车道的类型和标识id；根据所述当前位置仿真数据确定当前绝对位置；将所述当前绝对位置与拓扑图中各车道节点车道中心线上点的绝对位置进行遍历运算比较，搜索出所述当前绝对位置对应的车道节点作为起始车道节点；将目标位置与拓扑图中各车道节点车道中心线上点的绝对位置进行遍历运算比较，搜索出目标位置对应的车道节点作为目标车道节点；根据所述起始车道节点和目标车道节点规划行车路径；根据所述行车路径，生成所述高精导航仿真信息。

在本发明实施例中，采用仿真数据生成单元和高精导航仿真单元生成高精导航仿真信息，其中，高精导航仿真单元模拟了地图盒子的功能，而仿真数据生成单元对高精导航仿真单元所需的输入数据进行了仿真。

附图说明

图1a为本发明实施例提供的高精导航信息模拟系统的一种示例性结构；

图1b为本发明实施例提供的高精导航信息模拟系统示例性硬件架构；

图1c为本发明实施例提供的高精导航信息模拟系统的另一种示例性结构；

图2为本发明实施例提供的测试方法的示例性流程图；

图3为本发明实施例提供的测试方法的另一示例性流程图；

图4为本发明实施例提供的拓扑图示意图；

图5a为本发明实施例提供的仿真数据生成流程图；

图5b为本发明实施例提供的仿真数据生成另一流程图；

图6a为本发明实施例提供的s坐标示意图；

图6b为本发明实施例提供的圆弧段上的点的相关变量示意图；

图6c为本发明实施例提供的螺旋线上的点的相关变量示意图；

图6d为本发明实施例提供的车辆与参考线上的点的关系示意图；

图6e为本发明实施例提供的曲线上的点距起点距离的计算示意图。

具体实施方式

本发明提供高精导航信息模拟方法及系统，以对高精导航信息进行模拟。

本发明的核心思路是：采用仿真数据生成单元和高精导航仿真单元生成高精导航仿真信息，其中，高精导航仿真单元模拟了地图盒子的功能，而仿真数据生成单元对高精导航仿真单元所需的输入数据进行了仿真。

请参见图1a，上述高精导航信息模拟系统的一种示例性结构包括：仿真数据生成单元1和高精导航仿真单元2。

其中，仿真数据生成单元1用于输出目标位置，并实时输出虚拟测试场景中车辆的当前位置仿真数据；

高精导航仿真单元2，用于接收目标位置、当前位置仿真数据及 OpenDRIVE地图文件，使用接收的当前位置仿真数据、目标位置以及OpenDRIVE地图文件生成高精导航仿真信息。

高精导航信息模拟系统的一种示例性硬件架构可参见图1b，包括：上位机、HIL(hardware-in-the-loop，硬件在环)下位机和智能驾驶车辆控制器。

高精导航仿真单元2可部署在下位机中。

在一个示例中，高精导航仿真单元2所需的数据可仅通过仿真软件生成，则仿真数据生成单元1可包括仿真软件。

在另一个示例中，可在上位机中部署仿真软件，此外，下位机侧也可进行相应的硬件部署以生成，则仿真数据生成单元1除可包括仿真软件，还可包括下位机侧用于仿真的硬件。

下面将基于上述共性介绍，对本发明实施例做进一步详细说明。

图2示出了基于上述高精导航信息模拟系统的测试方法的一种示例性流程，其可包括：

S1：仿真数据生成单元向所述高精导航仿真单元输出目标位置，并实时输出虚拟测试场景中车辆的当前位置仿真数据；

虚拟测试场景中可包括车辆动力学模型、虚拟道路乃至静止或运动的障碍物(例如其他的车辆)。

车辆动力学模型是真实车辆的虚拟仿真模型。请参见图1c，车辆动力学模型11属于仿真数据生成单元1的一部分，车辆动力学模型11运行在虚拟测试场景中，当前位置仿真数据的原始数据由车辆动力学模型生成。

此外，仿真数据生成单元1还包括人机交互单元12，测试人员可通过人机交互单元12输入目标位置，还可通过人机交互单元12对车辆动力学模型 11进行控制。

当前位置仿真数据可包括卫星导航仿真数据(例如GPS仿真数据、北斗仿真数据)和姿态仿真数据。

姿态仿真数据可包括惯性测量单元(IMU)仿真数据，例如车辆的横摆角、侧倾角、俯仰角，以及角速度等。

本文后续将介绍如何生成卫星导航仿真数据(例如GPS仿真数据)和姿态仿真数据。

至于OpenDRIVE地图文件，OpenDRIVE提供了一种基于车道轨迹描述路网的格式，其数据使用扩展标记语言(Extensible Markup Language，XML) 语法表示，文件后缀名为“.xodr”。OpenDRIVE文件可以通过在仿真软件中手动搭建道路场景或者根据采集的真实道路数据自动生成。

请参见图1c，仿真数据生成单元1可包括道路编辑器13，道路编辑器13 可用于人工搭建虚拟道路(在界面上手动画直线、弧线等来搭建虚拟道路)，根据搭建的虚拟道路生成OpenDRIVE地图文件。

OpenDRIVE地图文件包括多个road节点及其子节点，每一road节点及其子节点用于描述一段道路的详细信息。

其中，详细信息包括道路的前后连接关系、道路类型、参考线平面几何形状、纵向高度变化、道路横截面形状、车道信息、沿路的建筑和交通标志信号；

OpenDRIVE地图文件中的junction节点及其子节点用于描述复杂情况下的道路连接关系，如各种交叉路口、高速匝道等，这样道路中的所有车道的具体信息以及车道和车道之间的逻辑关系都能够清楚的表示。

S2：高精导航仿真单元使用接收的当前位置仿真数据、目标位置以及 OpenDRIVE地图文件生成高精导航仿真信息。

高精导航仿真单元用于模拟地图盒子。在真实场景下，地图盒子接收其他设备或部件传输的卫星导航信息、姿态信息，可计算得到车辆当前的绝对位置(具体的，绝对位置可包括经纬度)。

与之相类似，在本实施例中，高精导航仿真单元是根据卫星导航仿真数据和姿态仿真数据计算得到车辆动力学模型的绝对位置。

高精导航仿真信息可通过CAN总线或者以太网发送。

在本发明实施例中，采用仿真数据生成单元和高精导航仿真单元生成高精导航仿真信息，其中，高精导航仿真单元模拟了地图盒子的功能，而仿真数据生成单元对高精导航仿真单元所需的输入数据进行了仿真。

并且，可对OpenDRIVE数据进行手动更改，输出错误的车道线位置信息或者左右车道类型，模拟地图盒子输出错误数据，对控制器的容错能力进行验证的方法。

下面具体介绍如何生成高精导航仿真信息，请参见图3，其示例性得可包括如下步骤：

S21：根据OpenDRIVE地图文件创建道路拓扑图；

具体的，可先对OpenDRIVE文件进行解析，使用网上提供的TinyXML库文件，调用函数读取OpenDRIVE文件中的节点及其属性；再根据OpenDRIVE 文件中的节点及其属性创建道路拓扑图。

前述提及了OpenDRIVE文件中的road节点的子节点包括lane子节点，道路拓扑图中的车道节点与lane子节点一一对应；每一车道节点以相应lane子节点的标识id命名。

而车道节点的内容包括lane长度、车道中心线上的点的绝对位置、车道左右边界线类型、后续相连车道节点的id、左右相邻车道的类型和标识id等。

假定一road节点中包括6个lane子节点，id分别是01-06,该road节点对应的车道节点如图4所示，车道节点之间是有向连接的，其标示了能否从一车道进入另一车道，例如，从02车道节点对应的车道可进入03车道节点对应的车道，但从02车道节点对应的车道不能直接进入04车道节点对应的车道；再例如，从05车道节点对应的车道不能进入05车道节点对应的车道。

S22：根据当前位置仿真数据确定当前绝对位置。

当前位置仿真数据主要包括卫星导航仿真数据和姿态仿真数据。如何根据卫星导航仿真数据和姿态仿真数据可参考现有方式，在此不作赘述。

S23：将当前绝对位置与拓扑图中各车道节点车道中心线上点的绝对位置进行遍历运算比较，搜索出当前绝对位置对应的车道节点作为起始车道节点。

可参考现有方式，在此不作赘述。

S24：将输入的目标位置与拓扑图中各车道节点车道中心线上点的绝对位置进行遍历运算比较，搜索出目标位置对应的车道节点作为目标车道节点。

可参考现有方式，在此不作赘述。

S25：根据起始车道节点和目标车道节点规划行车路径。

具体的，可根据起始节点和目标节点，在拓扑图中查找一条能够从起始节点到目标节点的最优路径。可参考现有规划方式，在此不作赘述。

S26：根据行车路径生成高精导航仿真信息。

具体的，可根据车辆的当前绝对位置，查找车辆在道路上的S坐标(S坐标包括当前绝对位置距车道起点的长度)；再根据S坐标，从规划的行车路径中计算车辆前方预设距离(例如200米)内的道路信息作为所述高精导航仿真信息。

道路信息包括但不限于：车道中心线上的点，左右相邻车道的类型和中心线上的点等信息。

下面具体介绍如何生成当前位置仿真数据。

当前位置仿真数据主要包括卫星导航仿真数据和姿态仿真数据。

图5a示出了以软件方式生成卫星导航仿真数据和姿态仿真数据的示例性流程，包括：

S51:在虚拟测试场景的虚拟道路上运行车辆动力学模型；

本步骤模拟的是真实的车辆在道路上行驶。

虚拟道路的道路信息保存在OpenDRIVE文件中，相关介绍请参见本文前述记载，在此不作赘述。

S52：车辆动力学模型实时计算出自身在虚拟测试场景中的三维位置真值及IMU数据。

具体的，车辆动力学模型可实时计算出自身在虚拟测试场景中的XYZ位置真值以及IMU数据。

所述原始数据包括所述三维位置真值和IMU数据；

S53：将三维位置真值映射为经纬度真值。

可将XYZ坐标投影地理坐标系统中，得到经纬度真值。

步骤S53可由车辆动力学模型执行，也可由专门的映射单元执行。该映射单元属于仿真数据生成单元。

S54:对经纬度真值和IMU数据添加噪声；

S55:按照高精导航仿真单元接收数据的通讯协议和数据格式，将加噪后的经纬度真值和IMU分别封装为导航仿真数据和姿态仿真数据。

加噪后的经纬度真值可封装为导航仿真数据，加噪后的IMU数据可封装为姿态仿真数据。

S56：向高精导航仿真单元发送卫星导航仿真数据和所述姿态仿真数据。

具体的，可按照高精导航仿真单元接收数据的通讯协议和数据格式发送加噪后的经纬度真值和IMU，可实现S55和S56。

步骤S54-46可由车辆动力学模型执行，也可由专门的发送单元执行。该发送单元属于仿真数据生成单元。

除了软件方式，也可结合硬件生成卫星导航仿真数据和姿态仿真数据，图5b即示出了生成的卫星导航仿真数据和姿态仿真数据的另一种示例性流程，包括：

S51-S53不作赘述。

S57:将经纬度真值输出到卫星导航信号模拟器中，由卫星导航信号模拟器发送出携带经纬度真值信息的射频信号作为卫星导航仿真数据。

以GPS为例，卫星导航信号模拟器具体可为GPS模拟器，卫星导航信号模拟器属于仿真数据生成单元。

将经纬度真值输入GPS模拟器后，GPS模拟器会发送出射频信号，高精导航仿真单元可以使用天线接收射频信号从而得到车辆的卫星导航仿真数据 (卫星定位信息)。

S58:将IMU数据输出到三维转台，由IMU传感器输出IMU数据至高精导航仿真单元。

在此步骤中，进行了IMU硬件在环仿真，三维转台会根据输入的IMU数据(可称为第一IMU数据)变动姿态位置，而与之连接的IMU传感器则会根据三维转台的姿态位置生成IMU数据(可称为第二IMU数据)输出至高精导航仿真单元。

其中，三维转台和IMU传感器属于仿真数据生成单元，三维转台、IMU 传感器和GPS模拟器位于下位机侧。

需要说明的是，在现有测试方式中，高精导航仿真单元采用的卫星导航信号是实车接收到的，以GPS射频信号为例，其容易受雨雪天气等环境因素影响而衰减，而在本实施例中，卫星导航信号是模拟生成的，也不必在户外进行测试，因此不会受环境因素影响。

下面介绍如何计算lane长度，以及，车道中心线上的点的绝对位置。

lane的长度等于其所属的laneSection的长度，道路的s坐标定义如图6a，其根据起始s_laneSection坐标和road的length信息计算，一个road的节点可能包含一个或多个laneSection，如果只包含一个，则laneSection的长度等于road 的长度，如果包含多个laneSection，某一laneSection的长度等于相邻两个laneSection的起始s_laneSection坐标之差，最后一段laneSection的长度等于road 的length(长度)减去本laneSection的s_laneSection坐标。

车道中心线上的点的绝对坐标根据参考线和车道宽度计算得到。在计算车道中心线的点时，会每隔一定的间隔取一个点的绝对坐标进行保存，间隔示例性地可为1m、3m等。车道中心线上的点是高精导航输出的比较核心的信息，简单的理解就是控制车辆沿着车道中心线走，用于车辆控制信号的计算。

以距离lane的起点(起点的S坐标为s_laneSection)s_lane处的点为例，该点在 road中的s坐标为s_lane+s_laneSection，可先求出在s_lane+s_laneSection处的参考线上的点 P_RL的绝对坐标，参考线上点的坐标计算根据参考线的geometry信息计算。

OpenDRIVE中提供了五种几何曲线用于表示参考线的形状，分别是直线，圆弧，螺旋线，三次多项式和参数三次多项式。每一段曲线用一个geometry 节点来描述，geometry中会包含曲线起点在road上的s坐标，起点的x，y坐标，起点处的切线方向(hdg)和曲线的长度(length)，geometry的子节点中会包含line、spiral等具体的曲线类型和相关参数。

曲线上的点距起点的距离ds：

ds＝s_lane+s_laneSection-s

请参见图6e,其中s_lane或S_lane是点P_RL距离laneSection2的起点的长度， s_laneSection或S_laneSection是laneSection2的起点在road上的s坐标，S是arc 曲线的起点在road上的s坐标。

对于arc曲线上的灰色点而言，ds＝3,S_lane＝5,S_laneSection＝8,S＝10。

以曲线类型为直线为例，直线上的点P_RL的坐标(P_RLX，P_RLY)可以直接根据直线的起点、方向和点在直线上距起点的距离ds计算：

上述x,y为直线参考线起点的绝对坐标。

以曲线类型为圆弧为例，圆弧上的点P_RL可以先在以圆弧起点切线方向为 u方向的uv坐标系中，如图6b所示，根据圆弧曲率(curvature)和ds计算点P_RL相对于UV坐标原点(也即圆弧段的起点)的偏移du和dv：

然后根据du、dv和起点的hdg进行坐标系转换得到点P_RL在xy坐标系下相对于圆弧起点的偏移d_x、d_y：

进而求出点P_RL的坐标：

上述x,y为圆弧起点的绝对坐标。

以曲线类型为螺旋线为例，螺旋线上点P_RL的计算可根据OpenDrive官网 (http://www.opendrive.org/download.html)上提供的用于计算spiral的样例代码进行计算，代码中提供了odrSpiral函数，计算曲率从零开始变化的spiral 曲线，在曲率为0的点作为原点，曲率为0的点切线方向为u的uv坐标系下的点的坐标和切线方向角度。如图6c所示，根据p₀和p₁处曲率curvStart和 curvEnd，以及曲线的长度(length)，可以算出曲率的变化率dc：

dc＝(curvStart-curvEnd)/length

uv坐标系原点到p₀以及点P_RL的弧长s₀和s₁分别为：

使用odrSpiral函数计算起点p₀的坐标(u₀，v₀)，p₀切线方向与u轴的夹角ɑ以及点P_RL的坐标(u_R，v_R)，从而可以算出du和dv分别为：

根据坐标系的旋转和偏移可以计算出在xy坐标系下点P_RL相对于p₀的偏移量dx和dy：

从而求出点P_RL的xy坐标：

下面是三次多项式和参数三次多项式曲线上点坐标计算：

在uv坐标系中将曲线分成若干段，使用求若干直线长度和的方式求从起始点到某个点的弧长，依次由近及远如果弧长第一次大于ds，则认为该点是距起点长度为ds的点，得到uv坐标系下点的坐标，经过坐标转化可以求出点在xy坐标系中的坐标值。

求出参考线上相同s坐标点的xy坐标后，如图6d所示，使用laneOffset、本车道和参考线之间所有车道的宽度之和、本车道宽度的一半作为本车道中心线上的点和参考线之间的横向偏移tOffset，参考线上点的切线方向可以根据曲线的几何公式计算得到，偏移方向和切线方向垂直，从而可以得到偏移的方向，由P_RL点的坐标，偏移的tOffset和方向可以求出P_CL的坐标。

左右边界线类型可以根据OpenDRIVE文件中roadMark节点下的type获取。

左右相邻车道的类型和id，可根据OpenDRIVE中相同laneSection下的 lane节点的id来查找，id编号连续，id为-2的车道，左侧车道id为-1，右侧为-3。车道的类型直接在lane节点的type中查找。

后续相连节点的id根据lane>link>successor节点的id以及后续的 laneSection进行共同确定。如果当前lane的父节点laneSection后面还有 laneSection节点，后续的laneSection直接为后面的laneSection。laneSection 的后面没有laneSection节点，则后连的laneSection要根据所属road节点的 successor节点中的信息进行搜索，road>succesoor节点中包含了下一个连接 road的id、类型以及连接的是contactPoint是起点还是终点。根据这几个信息可以找到后连laneSection所属的road以及在road的起始还是末尾位置。如果 road>succesoor节点中的elementType是junction，后续的road可能会有多个，需要找到每一个road中连接的laneSection。

上述中拓扑图中节点信息的计算过程以参考线右侧车道为例，参考线左侧的车道上车辆的行驶方向和参考线s坐标增加的方向相反，计算过程也会有一定差异。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及模型步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或模型的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、WD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种高精导航信息模拟方法，其特征在于，基于高精导航信息模拟系统，所述系统至少包括：仿真数据生成单元和高精导航仿真单元；

所述方法包括：

所述仿真数据生成单元向所述高精导航仿真单元输出目标位置，并实时输出虚拟测试场景中车辆的当前位置仿真数据；

所述高精导航仿真单元使用接收的当前位置仿真数据、目标位置以及OpenDRIVE地图文件生成高精导航仿真信息。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述OpenDRIVE地图文件包括多个road节点及其子节点；每一road节点及其子节点用于描述一段道路的详细信息；所述子节点包括lane子节点；

所述生成高精导航仿真信息包括：

根据所述OpenDRIVE地图文件创建道路拓扑图；所述道路拓扑图中的车道节点与lane子节点一一对应；每一车道节点以相应lane子节点的标识id命名；所述车道节点的内容包括长度、车道中心线上的点的绝对位置、车道左右边界线类型、后续相连车道节点的id、左右相邻车道的类型和标识id；

根据所述当前位置仿真数据确定当前绝对位置；

将所述当前绝对位置与拓扑图中各车道节点车道中心线上点的绝对位置进行遍历运算比较，搜索出所述当前绝对位置对应的车道节点作为起始车道节点；

将目标位置与拓扑图中各车道节点车道中心线上点的绝对位置进行遍历运算比较，搜索出目标位置对应的车道节点作为目标车道节点；

根据所述起始车道节点和目标车道节点规划行车路径；

根据所述行车路径，生成所述高精导航仿真信息。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述行车路径，生成所述高精导航仿真信息包括：

根据所述当前绝对位置，查找车辆在道路上的S坐标；所述S坐标包括所述当前绝对位置距车道起点的长度；

根据所述S坐标，从规划的行车路径中计算车辆前方预设距离内的道路信息作为所述高精导航仿真信息。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述虚拟测试场景中车辆为车辆动力学模型；所述仿真数据生成单元包括所述车辆动力学模型；

所述当前位置仿真数据包括：卫星导航仿真数据和姿态仿真数据；

所述实时输出虚拟测试场景中车辆的当前位置仿真数据包括：

在虚拟测试场景的虚拟道路上运行所述车辆动力学模型；

所述车辆动力学模型实时计算出在所述虚拟测试场景中自身的三维位置真值及惯性测量单元IMU数据；所述原始数据包括所述三维位置真值和IMU数据；

将所述三维位置真值映射为经纬度真值；

对所述经纬度真值和IMU数据添加噪声；

按照所述地图盒子接收数据的通讯协议和数据格式，将加噪后的经纬度真值封装为导航仿真数据；

按照所述地图盒子接收数据的通讯协议和数据格式，将加噪后的IMU数据封装为姿态仿真数据；

向所述地图盒子发送所述卫星导航仿真数据和所述姿态仿真数据。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述仿真数据生成单元还包括卫星导航信号模拟器、三维转台和IMU传感器；所述三维转台与所述IMU传感器相连接；

所述实时输出虚拟测试场景中车辆的当前位置仿真数据包括：

在虚拟测试场景的虚拟道路上运行所述车辆动力学模型；

所述车辆动力学模型实时计算出在所述虚拟测试场景中自身的三维位置真值及第一IMU数据；所述原始数据包括所述三维位置真值和第一IMU数据；

将所述三维位置真值映射为经纬度真值；

将所述经纬度真值输出到所述卫星导航信号模拟器中，由所述卫星导航信号模拟器发送出携带经纬度真值信息的射频信号作为卫星导航仿真数据；

将所述第一IMU数据输出到所述三维转台，由所述三维转台根据所述第一IMU数据变动姿态位置；所述IMU传感器根据所述三维转台的姿态位置生成的第二IMU数据为所述姿态仿真数据。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述仿真数据生成单元包括道路编辑器；所述道路编辑器用于搭建虚拟道路，根据搭建的虚拟道路生成所述OpenDRIVE地图文件。

7.一种高精导航信息模拟系统，其特征在于，包括：

仿真数据生成单元，用于输出目标位置，并实时输出虚拟测试场景中车辆的当前位置仿真数据；

高精导航仿真单元，用于接收目标位置、当前位置仿真数据及OpenDRIVE地图文件，使用接收的当前位置仿真数据、目标位置以及OpenDRIVE地图文件生成高精导航仿真信息。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述OpenDRIVE地图文件包括多个road节点及其子节点；每一road节点及其子节点用于描述一段道路的详细信息；所述子节点包括lane子节点；

在所述生成高精导航仿真信息的方面，所述高精导航仿真单元具体用于：

根据所述OpenDRIVE地图文件创建道路拓扑图；所述道路拓扑图中的车道节点与lane子节点一一对应；每一车道节点以相应lane子节点的标识id命名；所述车道节点的内容包括长度、车道中心线上的点的绝对位置、车道左右边界线类型、后续相连车道节点的id、左右相邻车道的类型和标识id；

根据所述当前位置仿真数据确定当前绝对位置；

将所述当前绝对位置与拓扑图中各车道节点车道中心线上点的绝对位置进行遍历运算比较，搜索出所述当前绝对位置对应的车道节点作为起始车道节点；

将目标位置与拓扑图中各车道节点车道中心线上点的绝对位置进行遍历运算比较，搜索出目标位置对应的车道节点作为目标车道节点；

根据所述起始车道节点和目标车道节点规划行车路径；

根据所述行车路径，生成所述高精导航仿真信息。