CN111199084B - 动力学模型的接入方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提出一种动力学模型的接入方法和装置。该方法包括：向动力学模型发送动力学参数获取请求，所述动力学参数获取请求中包括仿真运算所需要的动力学模型的各输入参数；从所述动力学模型获取各所述输入参数对应的输出参数；利用各所述输入参数及其对应的输出参数进行自动驾驶仿真运算。本发明实施例将仿真运算所需要的动力学模型的各输入参数发送至动力学模型，可以直接从动力学模型获取各输入参数对应的输出参数，从而利用这些输入参数和输出参数完成自动驾驶的仿真运算，接入方式简单，便于扩展。

Description

动力学模型的接入方法和装置

技术领域

本发明涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种动力学模型的接入方法和装置。

背景技术

用于仿真的计算机软件称为仿真软件。利用仿真软件对试验设备进行仿真，再依据仿真结果研制真实设备，有利于减少试验成本，提高真实设备的成功率。

在自动驾驶领域，仿真能力的完善需要借助于商业仿真软件动力学模型的辅助。传统车企，动力学模型需要通过例如simulink包装成对应模块，从而接入动力学模型。Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具。需要利用simulink形成插件，反生成代码。

但是，在自动驾驶领域，由于整个流程跟传统车企完全不一样，基于simulink接入动力学模型的方式的可行性不高。

发明内容

本发明实施例提供一种动力学模型的接入方法和装置，以解决现有技术中的一个或多个技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种动力学模型的接入方法，包括：

向动力学模型发送动力学参数获取请求，所述动力学参数获取请求中包括仿真运算所需要的动力学模型的各输入参数；

从所述动力学模型获取各所述输入参数对应的输出参数；

利用各所述输入参数及其对应的输出参数进行自动驾驶仿真运算。

在一种实施方式中，该方法还包括：将所述动力学模型封装接入车载操作系统中。

在一种实施方式中，向动力学模型发送动力学参数获取请求，包括：通过车载操作系统将仿真算法节点的动力学参数获取请求发送至所述动力学模型；

从所述动力学模型获取各所述输入参数对应的输出参数，包括：通过所述车载操作系统将所述动力学模型返回的各所述输入参数对应的输出参数发送至所述仿真算法节点。

在一种实施方式中，该方法还包括：利用所述动力学模型对外提供的接口接入所述动力学模型，联编所述动力学模型的依赖库文件。

在一种实施方式中，向动力学模型发送动力学参数获取请求，包括：仿真算法节点通过第一接口向所述动力学模型发送动力学参数获取请求；

从所述动力学模型获取各所述输入参数对应的输出参数，包括：所述仿真算法节点通过第二接口从所述依赖库文件中读取各所述输入参数对应的输出参数。

第二方面，本发明实施例提供了一种动力学模型的接入装置，包括：

发送模块，用于向动力学模型发送动力学参数获取请求，所述动力学参数获取请求中包括仿真运算所需要的动力学模型的各输入参数；

获取模块，用于从所述动力学模型获取各所述输入参数对应的输出参数；

仿真模块，用于利用各所述输入参数及其对应的输出参数进行自动驾驶仿真运算。

在一种实施方式中，该装置还包括：

封装模块，用于将所述动力学模型封装接入车载操作系统中。

在一种实施方式中，所述发送模块还用于通过车载操作系统将仿真算法节点的动力学参数获取请求发送至所述动力学模型；

所述获取模块还用于通过所述车载操作系统将所述动力学模型返回的各所述输入参数对应的输出参数发送至所述仿真算法节点。

在一种实施方式中，该装置还包括：

接入模块，用于利用所述动力学模型对外提供的接口接入所述动力学模型，联编所述动力学模型的依赖库文件。

在一种实施方式中，所述发送模块还用于通过第一接口向所述动力学模型发送动力学参数获取请求；

所述获取模块还用于通过第二接口从所述依赖库文件中读取各所述输入参数对应的输出参数。

在一种实施方式中，所述输入参数包括刹车、油门、档位和方向盘转角中的至少一项；所述输出参数包括车辆的位置坐标、车速度、加速度和角速度中的至少一项。

第三方面，本发明实施例提供了一种动力学模型的接入装置，所述装置的功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。

在一个可能的设计中，所述装置的结构中包括处理器和存储器，所述存储器用于存储支持所述装置执行上述动力学模型的接入方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。所述装置还可以包括通信接口，用于与其他设备或通信网络通信。

第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，用于存储动力学模型的接入装置所用的计算机软件指令，其包括用于执行上述动力学模型的接入方法所涉及的程序。

第五方面，本发明实施例提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，所述计算机程序/指令在被处理器执行时实现如上所述的方法。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：将仿真运算所需要的动力学模型的各输入参数发送至动力学模型，可以直接从动力学模型获取各输入参数对应的输出参数，从而利用这些输入参数和输出参数完成自动驾驶的仿真运算，接入方式简单，并能够充分屏蔽不同平台的技术细节，实现跨平台接入，方便扩展

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：仿真算法节点可以采用车载操作系统或统一的接口与动力学模型交互，以获取自动驾驶仿真所需的动力学参数，进行仿真运算，可以产出仿真算法所需要的数据，用于验证仿真算法的真实性和可靠性、复现路跑问题等，不需要利用Simulink等方式接入动力学模型。

上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本发明公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本发明范围的限制。

图1示出根据本发明实施例的动力学模型的接入方法的流程图。

图2示出根据本发明实施例的动力学模型的接入方法的流程图。

图3示出根据本发明实施例的动力学模型的接入方法的应用示例的示意图。

图4示出根据本发明实施例的动力学模型的接入方法的流程图。

图5示出根据本发明实施例的动力学模型的接入方法的应用示例的示意图。

图6示出根据本发明实施例的动力学模型的接入装置的结构框图。

图7示出根据本发明实施例的动力学模型的接入装置的结构框图。

图8示出根据本发明实施例的动力学模型的接入装置的结构框图。

图9示出根据本发明实施例的动力学模型的接入装置的结构框图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

图1示出根据本发明实施例的动力学模型的接入方法的流程图。如图1所示，该动力学模型的接入方法可以包括判定过程，具体可以包括：

步骤S11、向动力学模型发送动力学参数获取请求，所述动力学参数获取请求中包括仿真运算所需要的动力学模型的各输入参数。

步骤S12、从所述动力学模型获取各所述输入参数对应的输出参数。

步骤S13、利用各所述输入参数及其对应的输出参数进行自动驾驶仿真运算。

在一种示例中，自动驾驶仿真运算过程中，需要利用自动驾驶车辆相关的各种动力学的输出参数。可以从商业仿真软件的动力学模型中，获取自动驾驶车辆的动力学的输出参数。仿真系统中具有仿真算法节点。仿真算法节点的控制模块驱动各输入参数给动力学模型。

在一种实施方式中，所述输入参数包括刹车、油门、档位和方向盘转角中的至少一项；所述输出参数包括车辆的位置坐标(X,Y,Z)、车速度、加速度和角速度中的至少一项。

在一种示例中，每个自动驾驶的主车在仿真验证过程中需要获取车辆的位置坐标、速度信息等。在其他场景中，也可以包括其他输入参数。例如：在自动泊车场景，可能还需要模型反馈相应的控制参数、角速度等信息给控制模块，从而进行实时联动。其中，每个输入参数对应的输出参数，可以包括该输入参数的具体数值。例如，油门开度为10％，方向盘转角为+120度，档位为2档等。

在本发明实施例中的具体输入参数和输出参数仅为示例，而非限制。在实际的仿真运算过程中，可以根据具体需求灵活选择。

在一种实施方式中，可以通过车载操作系统，实现仿真算法节点与动力学模型的交互。如图2所示，该方法还包括：步骤S21、将动力学模型封装接入车载操作系统中。车载操作系统是管理和控制车载硬件与车载软件资源的程序系统。按照不同车载操作系统的封装要求，可以对动力学模型进行封装。封装后，仿真算法节点可以按照不同的车载操作系统的接入要求，接入车载操作系统，从而利用车载操作系统的消息传递机制进行交互。

在一种实施方式中，向动力学模型发送动力学参数获取请求，包括：步骤S22、通过车载操作系统将仿真算法节点的动力学参数获取请求发送至所述动力学模型。

在一种实施方式中，从所述动力学模型获取各所述输入参数对应的输出参数，包括：步骤S23、通过所述车载操作系统将所述动力学模型返回的各所述输入参数对应的输出参数发送至所述仿真算法节点。

如图3所示，将仿真软件的动力学模型封装接入车载操作系统中，可以利用车载操作系统的消息传递机制，控制仿真算法节点与动力学模型之间消息交互。仿真算法节点可以将仿真运算所需要的动力学模型的各输入参数发送给车载操作系统。车载操作系统将这些输入参数发送给动力学模型。车载操作系统包括但不限于ROS(Robot OperatingSystem，机器人操作系统)、cybertron、QUNIX等。以ROS为例，通常通过共享内存或者TCP/IP协议通信方式将输入参数封装为约定的主题的形式，并在主题中添加想要传递的参数，使用方需要订阅主题获取参数。如果车载操作系统从动力学模型收到这些输入参数对应的输出参数，则将这些输出参数发送给仿真算法节点。

在一种实施方式中，仿真算法节点可以通过动力学模型对外暴露的接口接入模型，获得所需的动力学参数。如图4所示，该方法还包括：步骤41、利用所述动力学模型对外提供的接口接入所述动力学模型，联编所述动力学模型的依赖库文件。其中，联编的含义主要是加载动力学模型所在的库。动力学模型通常只有一个库，涉及到商业软件动力学模型的传输接口。如果有多个库，可以把多个库一起编译到可执行文件中通过对应的接口使用动力学模型。依赖库文件在linux系统中可以编译成“.so”的形式，在windows系统中可以编译成“.dll”的形式。

在一种实施方式中，向动力学模型发送动力学参数获取请求，包括：步骤42、仿真算法节点通过第一接口向所述动力学模型发送动力学参数获取请求。

在一种实施方式中，从所述动力学模型获取各所述输入参数对应的输出参数，包括：步骤43、仿真算法节点通过第二接口从所述依赖库文件中读取各所述输入参数对应的输出参数。

本发明实施例可以针对不同的动力学模型封装统一的接口，制定统一的接入标准和接入方式，使用的时候，可以通过这些接口联编动力学模型的依赖库文件，使得模型与仿真的其他模块形成联动。在一种示例中，如图5所示，利用动力学模型对外暴露的接口，直接将自动驾驶仿真需要的各输入参数通过接口funcA()的形式传入动力学模型中，并通过接口funcB()获取动力学模型根据各输入参数计算返回的输出参数。仿真算法节点可以利用这些输入参数和输出参数，进行自动驾驶仿真算法的后续处理。具体来说，仿真算法节点可以利用各输入参数及其对应的输出参数，进行仿真运算，得到仿真算法所需要的数据，用于验证仿真算法的真实性和可靠性，复现路跑问题等。

本发明实施例将仿真运算所需要的动力学模型的各输入参数发送至动力学模型，可以直接从动力学模型获取各输入参数对应的输出参数，从而利用这些输入参数和输出参数完成自动驾驶的仿真运算，接入方式简单，便于扩展。

进一步地，仿真算法节点可以采用车载操作系统或统一的接口与动力学模型交互，以获取自动驾驶仿真所需的动力学参数，进行仿真运算，可以产出仿真算法所需要的数据，用于验证仿真算法的真实性和可靠性、复现路跑问题等，不需要利用Simulink等方式接入动力学模型。

图6示出根据本发明实施例的动力学模型的接入装置的结构框图。如图6所示，该装置可以包括：

发送模块61，用于向动力学模型发送动力学参数获取请求，所述动力学参数获取请求中包括仿真运算所需要的动力学模型的各输入参数；

获取模块62，用于从所述动力学模型获取各所述输入参数对应的输出参数；

仿真模块63，用于利用各所述输入参数及其对应的输出参数进行自动驾驶仿真运算。

在一种实施方式中，如图7所示，该装置还包括：

封装模块71，用于将所述动力学模型封装接入车载操作系统中。

在一种实施方式中，所述发送模块61还用于通过车载操作系统将仿真算法节点的动力学参数获取请求发送至所述动力学模型；

所述获取模块62还用于通过所述车载操作系统将所述动力学模型返回的各所述输入参数对应的输出参数发送至所述仿真算法节点。

在一种实施方式中，如图8所示，该装置还包括：

接入模块81，用于利用所述动力学模型对外提供的接口接入所述动力学模型，联编所述动力学模型的依赖库文件。

在一种实施方式中，所述发送模块61还用于通过第一接口向所述动力学模型发送动力学参数获取请求；

所述获取模块62还用于通过第二接口从所述依赖库文件中读取各所述输入参数对应的输出参数。

在一种实施方式中，所述输入参数包括刹车、油门、档位和方向盘转角中的至少一项；所述输出参数包括车辆的位置坐标、车速度、加速度和角速度中的至少一项。

本发明实施例各装置中的各模块的功能可以参见上述方法中的对应描述，在此不再赘述。

图9示出根据本发明实施例的动力学模型的接入装置的结构框图。如图9所示，该装置包括：存储器910和处理器920，存储器910内存储有可在处理器920上运行的计算机程序。所述处理器920执行所述计算机程序时实现上述实施例中的事务提交方法。所述存储器910和处理器920的数量可以为一个或多个。

该装置还包括：

通信接口930，用于与外界设备进行通信，进行数据交互传输。

存储器910可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。

如果存储器910、处理器920和通信接口930独立实现，则存储器910、处理器920和通信接口930可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。所述总线可以是工业标准体系结构(ISA，Industry Standard Architecture)总线、外部设备互连(PCI，PeripheralComponent)总线或扩展工业标准体系结构(EISA，Extended Industry StandardComponent)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图9中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

可选的，在具体实现上，如果存储器910、处理器920及通信接口930集成在一块芯片上，则存储器910、处理器920及通信接口930可以通过内部接口完成相互间的通信。

本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述实施例中任一所述的方法。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读存储介质中。所述存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种接入动力学模型的方法，其特征在于，包括：

向动力学模型发送动力学参数获取请求，所述动力学参数获取请求中包括仿真运算所需要的动力学模型的各输入参数；

从所述动力学模型获取各所述输入参数对应的输出参数；

利用各所述输入参数及其对应的输出参数进行自动驾驶仿真运算；

所述方法还包括：将所述动力学模型封装接入车载操作系统中；

其中，所述向动力学模型发送动力学参数获取请求，包括：通过车载操作系统将仿真算法节点的动力学参数获取请求发送至所述动力学模型，其中，所述仿真算法节点是仿真系统中基于自动驾驶仿真所需的动力学参数进行仿真运算的计算节点；

所述从所述动力学模型获取各所述输入参数对应的输出参数，包括：通过所述车载操作系统将所述动力学模型返回的各所述输入参数对应的输出参数发送至所述仿真算法节点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：利用所述动力学模型对外提供的接口接入所述动力学模型，联编所述动力学模型的依赖库文件。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

向动力学模型发送动力学参数获取请求，包括：仿真算法节点通过第一接口向所述动力学模型发送动力学参数获取请求；

从所述动力学模型获取各所述输入参数对应的输出参数，包括：所述仿真算法节点通过第二接口从所述依赖库文件中读取各所述输入参数对应的输出参数。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，所述输入参数包括刹车、油门、档位和方向盘转角中的至少一项；所述输出参数包括车辆的位置坐标、车速度、加速度和角速度中的至少一项。

5.一种接入动力学模型的装置，其特征在于，包括：

发送模块，用于向动力学模型发送动力学参数获取请求，所述动力学参数获取请求中包括仿真运算所需要的动力学模型的各输入参数；

获取模块，用于从所述动力学模型获取各所述输入参数对应的输出参数；

仿真模块，用于利用各所述输入参数及其对应的输出参数进行自动驾驶仿真运算；

所述装置还包括：封装模块，用于将所述动力学模型封装接入车载操作系统中；

其中，所述发送模块还用于通过车载操作系统将仿真算法节点的动力学参数获取请求发送至所述动力学模型，其中，所述仿真算法节点是仿真系统中基于自动驾驶仿真所需的动力学参数进行仿真运算的计算节点；

所述获取模块还用于通过所述车载操作系统将所述动力学模型返回的各所述输入参数对应的输出参数发送至所述仿真算法节点。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：

接入模块，用于利用所述动力学模型对外提供的接口接入所述动力学模型，联编所述动力学模型的依赖库文件。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述发送模块还用于通过第一接口向所述动力学模型发送动力学参数获取请求；

所述获取模块还用于通过第二接口从所述依赖库文件中读取各所述输入参数对应的输出参数。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的装置，所述输入参数包括刹车、油门、档位和方向盘转角中的至少一项；所述输出参数包括车辆的位置坐标、车速度、加速度和角速度中的至少一项。

9.一种接入动力学模型的装置，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至4中任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的方法。