CN110096006B - 一种自动驾驶系统测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动驾驶系统测试装置，包括车辆姿态运动平台、测试场地、自动驾驶虚拟仿真平台、交通流虚实一体化协作平台、天气环境协作平台和交通灯协作平台，车辆姿势运动平台数据连接有测试车辆，车辆姿势运动平台随测试车辆于测试场地上移动测试，自动驾驶虚拟仿真平台通过无线基站与测试车辆数据连接，测试车辆车辆姿势平台与自动驾驶虚拟仿真平台数据连接。该自动驾驶系统测试装置，通过设置车辆姿势运动平台数据连接有测试车辆，车辆姿势运动平台随测试车辆于测试场地上移动测试，从而具有测试场地的目标车辆可与自动驾驶虚拟仿真平台中的虚拟目标车辆可实时同步的行驶状态行驶的方法的特点。

Description

一种自动驾驶系统测试装置
技术领域
本发明涉及自动驾驶仿真技术领域，更具体地说，它涉及一种自动驾驶系统测试装置。
背景技术
为了保证自动驾驶车辆的安全性，自动驾驶车辆上路之前需要经过大量的性能测试。现有技术中，一般的自动驾驶性能测试方法主要有仿真测试和实车测试两种方式。
仿真测试是一种零风险、可复现的测试方法，是通过仿真软件模拟自动驾驶车辆的交通环境来测试自动驾驶算法，但是仿真环境中的感知信息都是理想的，与真实的交通场景有差异，也会导致测试结果不准确。
实车测试一般在封闭的实验场地上搭建各种道路工况，使自动驾驶车辆在模拟开放道路环境中行驶，根据自动驾驶车辆的行使状况来测试自动驾驶系统的功能是否正常。对于测试人员来说，在实验场地上构建复杂的交通状况，测试场景中涉及到的变量、对象可能是大量的，需要花费大量时间和成本，效率低下，并且很难模拟复杂的真实交通流场景和各种天气环境场景。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种自动驾驶系统测试装置，其具有仿真真实路况，易于控制路况的特点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种自动驾驶系统测试装置，包括车辆姿态运动平台、测试场地、自动驾驶虚拟仿真平台、交通流虚实一体化协作平台、天气环境协作平台和交通灯协作平台。
车辆姿势运动平台数据连接有测试车辆，车辆姿势运动平台随测试车辆于测试场地上移动测试。
自动驾驶虚拟仿真平台通过无线基站与测试车辆数据连接，车辆姿势平台与自动驾驶虚拟仿真平台数据连接。
自动驾驶虚拟仿真平台与交通流虚实一体化协作平台双向数据连接，交通流虚实一体化协作平台双向数据连接有目标车辆，目标车辆于测试场地上移动测试。
自动驾驶虚拟仿真平台分别与天气环境协作平台和交通灯协作平台数据连接，天气环境协作平台包括降雨设备、雾发生设备和日照实验设备，交通灯协作平台包括交通灯设备。
进一步地，自动驾驶虚拟仿真平台通过无线基站分别输入期望油门值、期望刹车力度值、期望转角值和期望角速度值控制测试车辆，测试车辆内的速度传感器、加速度传感器、转角传感器和角速度传感器的传感数据传送至车辆姿势运动平台，车辆姿势运动平台通过无线基站将实际油门值、实际刹车力度值、实际转角值和实际角速度值反馈于自动驾驶虚拟仿真平台内；
通过上述技术方案，运行执行自动驾驶虚拟仿真平台中的测试场景时，测试场地上的真实目标车辆与虚拟的目标车辆同步的按照特定的行驶轨迹运动，测试车辆通过自身的传感器感知真实车辆的运动状态来实时决定自身的油门、刹车力度、转角、角速度等状态信息；
另外，测试车辆的状态信息通过无线基站传输至自动驾驶虚拟仿真平台中，虚拟仿真平台的虚拟测试车辆实时同步按照真实测试车辆的状态来行驶。同时虚拟仿真平台的目标车辆参照虚拟测试车辆的相对位置、速度关系来行驶；
这样形成自动驾驶虚拟仿真平台中的目标车辆、测试车辆和实验场地上的目标车辆和测试车辆形成虚实一体化的协作平台，可快速有效的调度实验场地上的目标车辆行驶轨迹。
进一步地，降雨设备包括降雨水管和降雨喷头，降雨水管横跨测试场地并与测试场地的两侧表面，降雨喷头固定连通于降雨水管的下表面。
进一步地，日照实验设备包括LED灯和光照强度传感器，LED灯固定安装于降雨水管的下表面，光照强度传感器固定安装于测试车辆的上表面，光照强度传感器与车辆姿势平台数据连接；
通过上述两个技术方案，可实现模拟降雨、日照和夜间模拟场景进行仿真测试。
进一步地，光照强度传感器由光电转换电路、模数转换电路和晶振复位电路和显示电路组成。
进一步地，光电转换电路采用5228光敏电阻进行光电转换，模数转换电路包括转换芯片和单片机，转换芯片的型号为ADC0808，单片机的型号为AT89C51，单片机分别与光电转换电路、模数转换电路、晶振复位电路和显示电路电性连接；
通过上述两个技术方案，光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换(将光的变化转换为电的变化)，常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的；光敏电阻器对光的敏感性(即光谱特性)与人眼对可见光(0.4～0.76)μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化；设计光控电路时，都用白炽灯泡(小电珠)光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。
进一步地，雾发生设备包括烟雾机和烟雾传感器，烟雾机固定安装于测试场地的中部及两侧，烟雾传感器固定安装于测试车辆的前端表面，烟雾传感器与车辆姿势平台数据连接；
通过上述技术方案，可实现模拟雾天场景，进而进行雾天仿真测试。
进一步地，烟雾传感器由烟雾传感器电路、烟雾传感器替换电路、烟雾模数转换电路、单片机电路、显示电路和程序下载电路组成。
进一步地，烟雾传感器电路包括MQ-2气敏传感器，烟雾模数转换电路包括转换芯片，转换芯片的型号为ADC0832，显示电路包括LM016L型液晶模块。
进一步地，单片机电路分别与烟雾传感器电路、烟雾传感器替换电路、烟雾模数转换电路、显示电路和程序下载电路电性连接；
通过上述三个技术方案，MQ-2型烟雾传感器属于二氧化锡半导体气敏材料，属于表面离子式N型半导体。处于200～300摄氏度时，二氧化锡吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减少，从而使其电阻值增加，当与烟雾接触时，如果晶粒间界处的势垒收到烟雾的调至而变化，就会引起表面导电率的变化。利用这一点就可以获得这种烟雾存在的信息，烟雾的浓度越大，导电率越大，输出电阻越低，则输出的模拟信号就越大，输出的模拟电压送入到下一级的模数转换芯片ADC0832中进行处理；
ADC0832模数转换芯片是8位逐次逼近模数转换器，可支持两个单端输入通道和一个差分输入通道，以便于使用；
单片机电路主要由晶振电路、复位电路下载串口以及其他外围电路组成，晶振电路选用12MHz晶振，复位电路采用按键复位，下载串口由K1、K2及电源和地构成一个程序下载端口，方便后续电路的程序调试，便于与各平台进行信号链接。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、通过设置车辆姿势运动平台数据连接有测试车辆，所述车辆姿势运动平台随测试车辆于测试场地上移动测试，从而具有测试场地的目标车辆可与自动驾驶虚拟仿真平台中的虚拟目标车辆可实时同步的行驶状态行驶的方法的特点。
2、通过设置自动驾驶虚拟仿真平台分别与天气环境协作平台和交通灯协作平台数据连接，所述天气环境协作平台包括降雨设备、雾发生设备和日照实验设备，天气环境协作平台可与自动驾驶虚拟仿真平台的天气环境保持一致，雨天、雾天、白天、夜晚等不同光照强度的控制方法，从而具有实时模拟仿真的特点，填补了自动驾驶系统测试方面的空白，具有实车测试的真实性和仿真测试效率高的双重优点，这是一种低成本高效率的测试方法。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明测试场地俯视图；
图3为本发明车辆姿态运动平台工作流程图；
图4为本发明阳光强度测量显示电路原理图；
图5为本发明光电转换电路图；
图6为本发明烟雾传感器电路图；
图7为本发明烟雾传感器替换电路图；
图8为本发明烟雾模数转换电路图；
图9为本发明单片机系统原理图；
图10为本发明程序下载电路图；
图11为本发明按键、指示灯电路图。
具体实施方式
实施例：
以下结合附图1-11对本发明作进一步详细说明。
一种自动驾驶系统测试装置，如图1所示，包括车辆姿态运动平台、测试场地、自动驾驶虚拟仿真平台、交通流虚实一体化协作平台、天气环境协作平台和交通灯协作平台。
如图2所示，车辆姿势运动平台数据连接有测试车辆，测试车辆与车辆姿势平台数据连接，车辆姿势运动平台随测试车辆于测试场地上移动测试；
进一步地，通过设置车辆姿势运动平台数据连接有测试车辆，车辆姿势运动平台随测试车辆于测试场地上移动测试，从而具有测试场地的目标车辆可与自动驾驶虚拟仿真平台中的虚拟目标车辆可实时同步的行驶状态行驶的方法的特点。
自动驾驶虚拟仿真平台通过无线基站与测试车辆数据连接，测试车辆，车辆姿势平台与自动驾驶虚拟仿真平台数据连接；
进一步地，如图1-3所示，自动驾驶虚拟仿真平台通过无线基站分别输入期望油门值、期望刹车力度值、期望转角值和期望角速度值控制测试车辆，测试车辆内的速度传感器、加速度传感器、转角传感器和角速度传感器的传感数据传送至车辆姿势运动平台，车辆姿势运动平台通过无线基站将实际油门值、实际刹车力度值、实际转角值和实际角速度值反馈于自动驾驶虚拟仿真平台内；
进一步地，通过上述技术方案，运行执行自动驾驶虚拟仿真平台中的测试场景时，测试场地上的真实目标车辆与虚拟的目标车辆同步的按照特定的行驶轨迹运动，测试车辆通过自身的传感器感知真实车辆的运动状态来实时决定自身的油门、刹车力度、转角、角速度等状态信息；
另外，测试车辆的状态信息通过无线基站传输至自动驾驶虚拟仿真平台中，虚拟仿真平台的虚拟测试车辆实时同步按照真实测试车辆的状态来行驶。同时虚拟仿真平台的目标车辆参照虚拟测试车辆的相对位置、速度关系来行驶；
这样形成自动驾驶虚拟仿真平台中的目标车辆、测试车辆和实验场地上的目标车辆和测试车辆形成虚实一体化的协作平台，可快速有效的调度实验场地上的目标车辆行驶轨迹。
自动驾驶虚拟仿真平台与交通流虚实一体化协作平台双向数据连接，交通流虚实一体化协作平台双向数据连接有目标车辆，目标车辆于测试场地上移动测试。
自动驾驶虚拟仿真平台分别与天气环境协作平台和交通灯协作平台数据连接，天气环境协作平台包括降雨设备、雾发生设备和日照实验设备，交通灯协作平台包括交通灯设备；
进一步地，如图2所示，降雨设备包括降雨水管和降雨喷头，降雨水管横跨测试场地并与测试场地的两侧表面，降雨喷头固定连通于降雨水管的下表面。
进一步地，日照实验设备包括LED灯和光照强度传感器，LED灯固定安装于降雨水管的下表面，光照强度传感器固定安装于测试车辆的上表面，光照强度传感器与车辆姿势平台数据连接，可实现模拟降雨、日照和夜间模拟场景进行仿真测试，照强度传感器固定安装于测试车辆的上表面，能够最先接收光照，便于仿真数据的收集；
进一步地，如图4-5所示，光照强度传感器由光电转换电路、模数转换电路和晶振复位电路和显示电路组成。
进一步地，光电转换电路采用5228光敏电阻进行光电转换，模数转换电路包括转换芯片和单片机，转换芯片的型号为ADC0808，单片机的型号为AT89C51，单片机分别与光电转换电路、模数转换电路、晶振复位电路和显示电路电性连接；
进一步地，光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换(将光的变化转换为电的变化)，常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的；光敏电阻器对光的敏感性(即光谱特性)与人眼对可见光(0.4～0.76)μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化；设计光控电路时，都用白炽灯泡(小电珠)光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。
进一步地，如图6-11所示，雾发生设备包括烟雾机和烟雾传感器，烟雾机固定安装于测试场地的中部及两侧，烟雾传感器固定安装于测试车辆的前端表面，烟雾传感器与车辆姿势平台数据连接，将烟雾传感器固定安装于测试车辆的前端表面，能够最先检测烟雾数据；
通过上述技术方案，可实现模拟雾天场景，进而进行雾天仿真测试。
进一步地，烟雾传感器由烟雾传感器电路、烟雾传感器替换电路、烟雾模数转换电路、单片机电路、显示电路和程序下载电路组成。
进一步地，烟雾传感器电路包括MQ-2气敏传感器，烟雾模数转换电路包括转换芯片，转换芯片的型号为ADC0832，显示电路包括LM016L型液晶模块。
进一步地，单片机电路分别与烟雾传感器电路、烟雾传感器替换电路、烟雾模数转换电路、显示电路和程序下载电路电性连接；
进一步地，MQ-2型烟雾传感器属于二氧化锡半导体气敏材料，属于表面离子式N型半导体。处于200～300摄氏度时，二氧化锡吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减少，从而使其电阻值增加，当与烟雾接触时，如果晶粒间界处的势垒收到烟雾的调至而变化，就会引起表面导电率的变化。利用这一点就可以获得这种烟雾存在的信息，烟雾的浓度越大，导电率越大，输出电阻越低，则输出的模拟信号就越大，输出的模拟电压送入到下一级的模数转换芯片ADC0832中进行处理；
ADC0832模数转换芯片是8位逐次逼近模数转换器，可支持两个单端输入通道和一个差分输入通道，以便于使用；
单片机电路主要由晶振电路、复位电路下载串口以及其他外围电路组成，晶振电路选用12MHz晶振，复位电路采用按键复位，下载串口由K1、K2及电源和地构成一个程序下载端口，方便后续电路的程序调试，便于与各平台进行信号链接；
进一步地，如图1-11所示，通过设置自动驾驶虚拟仿真平台分别与天气环境协作平台和交通灯协作平台数据连接，天气环境协作平台包括降雨设备、雾发生设备和日照实验设备，天气环境协作平台可与自动驾驶虚拟仿真平台的天气环境保持一致，雨天、雾天、白天、夜晚等不同光照强度的控制方法，从而具有实时模拟仿真的特点，填补了自动驾驶系统测试方面的空白，具有实车测试的真实性和仿真测试效率高的双重优点，这是一种低成本高效率的测试方法。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种自动驾驶系统测试装置，其特征在于：包括车辆姿势运动平台、测试场地、自动驾驶虚拟仿真平台、交通流虚实一体化协作平台、天气环境协作平台和交通灯协作平台；
所述车辆姿势运动平台数据连接有测试车辆，所述车辆姿势运动平台随测试车辆于测试场地上移动测试；
所述自动驾驶虚拟仿真平台通过无线基站与测试车辆数据连接，所述车辆姿势运动平台与自动驾驶虚拟仿真平台数据连接；
所述自动驾驶虚拟仿真平台与交通流虚实一体化协作平台双向数据连接，所述交通流虚实一体化协作平台双向数据连接有目标车辆，所述目标车辆于测试场地上移动测试；
所述自动驾驶虚拟仿真平台分别与天气环境协作平台和交通灯协作平台数据连接，所述天气环境协作平台包括降雨设备、雾发生设备和日照实验设备，所述交通灯协作平台包括交通灯设备；所述雾发生设备包括烟雾机和烟雾传感器，所述烟雾机固定安装于测试场地的中部及两侧，所述烟雾传感器固定安装于测试车辆的前端表面，所述烟雾传感器与车辆姿势运动平台数据连接；
所述烟雾传感器由烟雾传感器电路、烟雾传感器替换电路、烟雾模数转换电路、单片机电路、显示电路和程序下载电路组成；
所述烟雾传感器电路包括MQ-2气敏传感器，所述烟雾模数转换电路包括转换芯片，所述转换芯片的型号为ADC0808，所述显示电路包括LM016L型液晶模块；
所述烟雾虚拟仿真的方法包括：MQ-2气敏传感器处于200～300摄氏度时，二氧化锡吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减少，从而使其电阻值增加，当与烟雾接触时，晶粒间界处的势垒受到烟雾的调至而变化，会引起表面导电率的变化；烟雾的浓度越大，导电率越大，输出电阻越低，则输出的模拟信号就越大，输出的模拟电压送入到烟雾模数转换电路中的转换芯片进行处理。
2.根据权利要求1所述的自动驾驶系统测试装置，其特征在于：所述自动驾驶虚拟仿真平台通过无线基站分别输入期望油门值、期望刹车力度值、期望转角值和期望角速度值控制测试车辆，所述测试车辆内的速度传感器、加速度传感器、转角传感器和角速度传感器的传感数据传送至车辆姿势运动平台，所述车辆姿势运动平台通过无线基站将实际油门值、实际刹车力度值、实际转角值和实际角速度值反馈于自动驾驶虚拟仿真平台内。
3.根据权利要求1所述的自动驾驶系统测试装置，其特征在于：所述降雨设备包括降雨水管和降雨喷头，所述降雨水管横跨测试场地并与测试场地的两侧表面，所述降雨喷头固定连通于降雨水管的下表面。
4.根据权利要求3所述的自动驾驶系统测试装置，其特征在于：所述日照实验设备包括LED灯和光照强度传感器，所述LED灯固定安装于降雨水管的下表面，所述光照强度传感器固定安装于测试车辆的上表面，所述光照强度传感器与车辆姿势运动平台数据连接。
5.根据权利要求4所述的自动驾驶系统测试装置，其特征在于：所述光照强度传感器由光电转换电路、模数转换电路和晶振复位电路和显示电路组成。
6.根据权利要求5所述的自动驾驶系统测试装置，其特征在于：所述光电转换电路采用5228光敏电阻进行光电转换，所述模数转换电路包括转换芯片和单片机，所述转换芯片的型号为ADC0808，所述单片机的型号为AT89C51，所述单片机分别与光电转换电路、模数转换电路、晶振复位电路和显示电路电性连接。
7.根据权利要求1所述的自动驾驶系统测试装置，其特征在于：所述单片机电路分别与烟雾传感器电路、烟雾传感器替换电路、烟雾模数转换电路、显示电路和程序下载电路电性连接。
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