CN111541990A - 一种车路协同系统测试数据的采集系统、方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车路协同系统测试数据的采集系统、方法及装置。该系统包括：处理器、主支架、激光雷达、GNSS卫星接收模块、V2X终端和设定数目个摄像头；主支架包括竖直支架和水平支架；激光雷达设置在竖直支架上，用于获取环境的激光点云数据；摄像头设置于水平支架上，用于拍摄环境图像数据；GNSS卫星接收模块用于对摄像头、激光雷达和V2X终端进行授时，V2X终端用于获取环境的V2X广播信息；处理器分别与摄像头、激光雷达、V2X终端和GNSS卫星接收模块相连接，用于接收并处理环境图像数据、激光点云数据、V2X广播信息，生成测试模拟场景数据。采用上述系统或方法或装置采集的环境数据中包括了V2X广播信息，增强了测试模拟场景的真实性。

Description

一种车路协同系统测试数据的采集系统、方法及装置
技术领域
本发明涉及自动驾驶技术领域，具体涉及一种车路协同系统测试数据的采集系统、方法及装置。
背景技术
随着智能技术的发展与应用，车辆智能化也应用到人们的生活中。其中自动驾驶技术为代表的车辆智能化技术也日益发展。而自动驾驶车辆在投入使用前，均需要进行标准化检测。针对自动驾驶车辆在常规性能检测的基础上，还需要对自动驾驶车辆采用的车路协同技术进行性能检测。
目前，对车辆协同技术进行测试的系统或方法多为单节点的性能和功能测试。参与场景测试的车辆仅限于被测车辆HV(主车)和与之进行业务交互的RV(远车)等少数车辆，没有考虑环境中其他车辆对HV的影响，是最简单的场景测试模型。在此种测试模型下进行车辆协同技术测试明显测试效果片面。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种车路协同系统测试数据的采集系统、方法及装置。
为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种车路协同系统测试数据的采集系统，包括：
处理器、主支架、激光雷达、GNSS卫星接收模块、V2X终端和设定数目个摄像头；所述主支架包括互相垂直接触连接的竖直支架和水平支架；
所述激光雷达设置在距离所述水平支架设定距离处的所述竖直支架上，用于获取环境的激光点云数据；
所述摄像头设置于所述水平支架上的设定位置处，用于拍摄环境图像数据；
所述GNSS卫星接收模块、所述V2X终端和所述处理器均设置在所述水平支架的固定位置；所述GNSS卫星接收模块用于对所述摄像头、所述激光雷达和所述V2X终端进行授时，所述V2X终端用于获取环境的V2X广播信息；
所述处理器，分别与所述摄像头、所述激光雷达、所述V2X终端和所述GNSS卫星接收模块相连接，用于接收并处理所述环境图像数据、所述激光点云数据、所述V2X广播信息，生成测试模拟场景数据。
可选的，所述竖直支架为直径10厘米、长2米的空心金属圆柱体。
可选的，所述水平支架为高30厘米、直径70厘米的空心圆柱体。
可选的，所述摄像头、所述激光雷达和所述V2X终端的采样频率相同。
可选的，所述设定距离为1米。
可选的，所述设定数目为4；两两摄像头之间夹角90度。
可选的，还包括：GPS天线、C-V2X通信天线和4G/5G通信天线。
一种车路协同系统测试数据的采集方法，所述方法应用于上述所述的系统，所述方法包括：
获取摄像头发送的环境图像数据、激光雷达发送的激光点云数据和V2X终端发送的V2X广播信息；所述环境图像数据、所述激光点云数据和所述V2X广播信息均包括GNSS时间戳；
根据所述环境图像数据、所述激光点云数据和所述V2X广播信息结合所述GNSS时间戳生成测试模拟场景数据。
可选的，所述根据所述环境图像数据、所述激光点云数据和所述V2X广播信息结合所述GNSS时间戳生成测试模拟场景数据，包括：
根据所述环境图像数据提取并标定图像特征点；
根据所述激光点云数据提取并标定点云特征点；
利用所述图像特征点和所述点云特征点，将所述环境图像数据和所述激光点云数据进行匹配；
对所述V2X广播信息、匹配后的所述环境图像数据和所述激光点云数据结合所述GNSS时间戳进行融合处理，生成测试模拟场景数据。
一种车路协同系统测试数据的采集装置，包括：
数据获取模块，用于获取摄像头发送的环境图像数据、激光雷达发送的激光点云数据和V2X终端发送的V2X广播信息；所述环境图像数据、所述激光点云数据和所述V2X广播信息均包括GNSS时间戳；
场景数据生成模块，用于根据所述环境图像数据、所述激光点云数据和所述V2X广播信息结合所述GNSS时间戳生成测试模拟场景数据。
本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请中公开了一种车路协同系统测试数据的采集系统，包括处理器、主支架、激光雷达、GNSS卫星接收模块、V2X终端和设定数目个摄像头；主支架包括互相垂直接触连接的竖直支架和水平支架；激光雷达设置在距离水平支架设定距离处的竖直支架上，用于获取环境的激光点云数据；摄像头设置于水平支架上的设定位置处，用于拍摄环境图像数据；GNSS卫星接收模块、V2X终端和处理器均设置在水平支架的固定位置；GNSS卫星接收模块用于对摄像头、激光雷达和V2X终端进行授时，V2X终端用于获取环境的V2X广播信息；处理器，分别与摄像头、激光雷达、V2X终端和GNSS卫星接收模块相连接，用于接收并处理环境图像数据、激光点云数据、V2X广播信息，生成测试模拟场景数据。上述系统通过摄像头、激光雷达和V2X终端检测环境图像数据、激光点云数据和V2X广播信息，进而根据上述数据生成测试模拟场景数据，本申请中系统在采集环境数据的同步还采集V2X广播信息，测试模拟场景数据种类多，提高了测试场景的真实性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的车路协同系统测试数据的采集系统结构图；
图2a是本发明另一实施例提供的车路协同系统测试数据的采集系统俯视图；
图2b是本发明另一实施例提供的车路协同系统测试数据的采集系统侧视图；
图3是本发明一实施例提供的车路协同系统测试数据的采集方法流程图；
图4是本发明另一实施例提供的车路协同系统测试数据的采集方法流程图；
图5是本发明一实施例提供的车路协同系统测试数据的采集装置模块图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
为了搭建复杂车路协同系统的测试环境，首先，我们需要去真实的道路上去采集关键信息，例如道路状况、交通参与者运动轨迹、空间中的V2X广播信息等，以便重构和复现这个复杂环境。
通常，我们会使用一个搭载各类传感设备的工作车去道路上采集数据，当前这类工作车采集的数据多为道路、车辆等实际目标的数据，而没有采集车辆之间的车路协同V2X消息，而后者是当前“智慧的路”和“聪明的车”联系的重要纽带。
因此，本专利发明一个能够同步采集道路数据、车辆目标、V2X信号等测试关键数据的系统，用以为多种待测设备提供真实的复现测试环境。详细请参见下文。
图1是本发明一实施例提供的车路协同系统测试数据的采集系统结构图。参见图1，一种车路协同系统测试数据的采集系统，包括：
处理器101、主支架、激光雷达102、GNSS卫星接收模块103、V2X终端104和设定数目个摄像头105；主支架包括互相垂直接触连接的竖直支架和水平支架；
激光雷达102设置在距离水平支架设定距离处的竖直支架上，用于获取环境的激光点云数据；本实施例中激光雷达的具体位置的设定并不唯一，只要能够采集到环境的激光点云数据即可，具体的位置设定可根据实际情况而定。同时，为了采集更全面的环境信息本申请中的激光雷达的数量可以为多个，具体视情况而定。
摄像头105设置于水平支架上的设定位置处，用于拍摄环境图像数据。本实施例中摄像头嵌入在水平支架上。此处的摄像头的数量并不固定，为了采集更全面的环境信息可以设置多个摄像头，具体视情况而定。
GNSS卫星接收模块103、V2X终端104和处理器101均设置在水平支架的固定位置；GNSS卫星接收模块103用于对摄像头105、激光雷达102和V2X终端104进行授时，V2X终端104用于获取环境的V2X广播信息。此处的授时过程就是校准摄像头105、激光雷达102和V2X终端104的时间，其主要目的就是让它们各自的系统时间大致同步。授时信息是通过GNSS卫星接收模块103的串口输出的，授时过程是在一瞬间完成的。可以形象的理解成3个人同时和卫星对表，或者理解成WINDOWS系统获取互联网时间的过程。
处理器101，分别与摄像头105、激光雷达102、V2X终端104和GNSS卫星接收模块103相连接，用于接收并处理环境图像数据、激光点云数据、V2X广播信息，生成测试模拟场景数据。其中，摄像头105、激光雷达102、V2X终端104三者之间的采样频率相同，均为10HZ。
其中，本实施例中的竖直支架为直径10厘米、长2米的空心金属圆柱体，水平支架为高30厘米、直径70厘米的空心圆柱体。需要注意的是，本申请中的水平支架的具体结构不仅仅局限于空心圆柱体，也可以为其他合适的形状，例如方形、椭圆形。只要是能在水平支架上设置摄像头、GNSS卫星接收模块、V2X终端和处理器即可，具体视情况而定。
上述测试数据的采集系统通过集成激光雷达、摄像头、V2X终端等感知设备，对道路结构(道路形状和标线)、交通设施(标识标牌)、交通参与者(机动车、非机动车、人)、车路协同信息(V2X广播信息)进行采集，实现了采集数据时间同步的功能，解决了当前环境采集技术没有采集V2X数据的问题。使测试环境更具真实性和重复性。
现以4个摄像头为例，具体介绍本申请中采集系统，详情如下。
图2a是本发明另一实施例提供的车路协同系统测试数据的采集系统俯视图；图2b是本发明另一实施例提供的车路协同系统测试数据的采集系统侧视图。参见图2a和图2b，一种车路协同系统测试数据的采集系统，包括：
处理器2031、主支架、激光雷达202、GNSS卫星接收模块2033、V2X终端2032和4个摄像头201；主支架包括互相垂直接触连接的竖直支架2041和水平支架2042；
激光雷达202设置在距离水平支架1米处的竖直支架2041上，用于获取环境的激光点云数据；
摄像头201嵌入在水平支架2042上的设定位置处，用于拍摄环境图像数据；本实施例中的每个摄像头之间夹角90度，可以采集360度的环境图像。即4个摄像头分别位于水平支架俯视图的正南、正东、正北、正西位置。
GNSS卫星接收模块2033、V2X终端2032和处理器2031均设置在水平支架2042的下方，按照设定的采样频率进行数据采集；GNSS卫星接收模块2033用于对摄像头201、激光雷达202和V2X终端2032进行授时，V2X终端2032用于获取环境的V2X广播信息；当GNSS卫星接收模块2033获取授时时，会将授时同步至摄像头、激光雷达和V2X终端。
处理器2031，分别与摄像头201、激光雷达202、V2X终端2032和GNSS卫星接收模块2033相连接，用于接收并处理环境图像数据、激光点云数据、V2X广播信息，生成测试模拟场景数据。
在上述基础上，本实施例中的采集系统还包括：四个天线205。其中，四个天线205包括1个GPS天线，2个C-V2X通信天线，1个4G/5G通信天线。四个天线的位置顺序其实没有太多要求，采用天线增强信号强度。
其中，本实施例中的采集系统还包括通信模块，该通信模块可用于该系统与后台服务器等进行数据通信。该通信模块与4G/5G通信天线相连接，增强传输信号强度。
在此基础上，本采集系统还包括电源，该电源是由车内搭载的电池模块供电，类似“电小二户外电源”。
在此基础上，本申请中系统还包括存储器，用于存储计算机程序，所述计算机程序至少用于执行车路协同系统测试数据的采集方法；
所述处理器用于调用并执行所述存储器中的所述计算机程序。
本申请中采集系统在进行环境数据采集的时候可将该系统安装在汽车车顶上。
上述采集系统可在任何场地灵活部署。该系统在采集环境数据的同步采集V2X广播信息。由于同步采集了V2X信息，因此复现的场景数据中不仅包含激光点云信息、摄像头信息等基本场景数据，还包括同步的V2X广播信息，可针对V2X终端部署在环测试环境，极大地提高了模拟环境的真实性。
在上述实施例的基础上，GNSS卫星接收模块还要获取采集系统安装所在车辆的精确位置，用于记录采集数据模拟场景发生的位置。另外，知道车辆的精确位置后，还能结合激光雷达、摄像头测量的目标相对位置信息，得到目标的绝对位置，更有利于测试场景的还原精度。
在上述采集系统实施例的基础上，本申请中还公开了一种采集方法，具体请参照以下内容。
图3是本发明一实施例提供的车路协同系统测试数据的采集方法流程图。参见图3，一种车路协同系统测试数据的采集方法，所述方法应用于上述所述的系统，所述方法包括：
步骤301：获取摄像头发送的环境图像数据、激光雷达发送的激光点云数据和V2X终端发送的V2X广播信息；环境图像数据、激光点云数据和V2X广播信息均包括GNSS时间戳；此处的GNSS时间戳由卫星接收模块对摄像头、激光雷达和V2X终端进行授时操作时生成。
步骤302：根据环境图像数据、激光点云数据和V2X广播信息结合GNSS时间戳生成测试模拟场景数据。
上述采集方法中通过接收环境图像数据、激光点云数据和V2X广播信息生成测试模拟场景数据，增强了车路系统系统测试的真实性和重复性。
在上述方法的实施例上，本申请中还公开了一种详细的数据采集方法，具体如下：
图4是本发明另一实施例提供的车路协同系统测试数据的采集方法流程图，参见图4，一种车路协同系统测试数据的采集方法，包括：
步骤401：获取摄像头发送的环境图像数据、激光雷达发送的激光点云数据和V2X终端发送的V2X广播信息；环境图像数据、激光点云数据和V2X广播信息均包括GNSS时间戳。GNSS卫星接收模块在获取授时后，将授时同步至摄像头、激光雷达和V2X终端，摄像头、激光雷达和V2X终端按照设定的采样频率进行数据采集，并将采集的数据传送至处理器，传送的数据中包括GNSS时间戳，以此确保系统的时间同步。
步骤402：根据环境图像数据提取并标定图像特征点；
步骤403：根据激光点云数据提取并标定点云特征点；
步骤404：利用图像特征点和点云特征点，将环境图像数据和激光点云数据进行匹配；
步骤405：对V2X广播信息、匹配后的环境图像数据和激光点云数据结合GNSS时间戳进行融合处理，生成测试模拟场景数据。
其中，V2X广播信息包含车辆的位置、速度、技术器、车辆ID、时间戳、位置坐标、精度、传动方向、朝向、方向盘角度、运动轨迹精度、四轴加速度、车辆大小、车辆类型和车辆其他安全装置描述等。
上述方法中通过对环境图像数据、激光点云数据和V2X广播信息进行处理后生成测试模拟场景数据，该测试模拟场景数据中不仅包括环境图像数据、激光点云数据，还包括了V2X广播信息，极大地提高了测试环境的真实性，提高了测试的准确性。
对应于本发明实施例提供的一种车路协同系统测试数据的采集方法，本发明实施例还提供一种车路协同系统测试数据的采集装置。请参见下文实施例。
图5是本发明一实施例提供的车路协同系统测试数据的采集装置模块图。参见图5，一种车路协同系统测试数据的采集装置，包括：
数据获取模块501，用于获取摄像头发送的环境图像数据、激光雷达发送的激光点云数据和V2X终端发送的V2X广播信息；环境图像数据、激光点云数据和V2X广播信息均包括GNSS时间戳；
场景数据生成模块502，用于根据环境图像数据、激光点云数据和V2X广播信息结合GNSS时间戳生成测试模拟场景数据。
上述装置中采集的数据在环境图像数据、激光点云数据的基础上，还包括了V2X广播信息，更加真实的模拟测试场景。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
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。
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取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
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。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种车路协同系统测试数据的采集系统，其特征在于，包括：
处理器、主支架、激光雷达、GNSS卫星接收模块、V2X终端和设定数目个摄像头；所述主支架包括互相垂直接触连接的竖直支架和水平支架；
所述激光雷达设置在距离所述水平支架设定距离处的所述竖直支架上，用于获取环境的激光点云数据；
所述摄像头设置于所述水平支架上的设定位置处，用于拍摄环境图像数据；
所述GNSS卫星接收模块、所述V2X终端和所述处理器均设置在所述水平支架的固定位置；所述GNSS卫星接收模块用于对所述摄像头、所述激光雷达和所述V2X终端进行授时，所述V2X终端用于获取环境的V2X广播信息；
所述处理器，分别与所述摄像头、所述激光雷达、所述V2X终端和所述GNSS卫星接收模块相连接，用于接收并处理所述环境图像数据、所述激光点云数据、所述V2X广播信息，生成测试模拟场景数据。
2.根据权利要求1所述的车路协同系统测试数据的采集系统，其特征在于，所述竖直支架为直径10厘米、长2米的空心金属圆柱体。
3.根据权利要求1所述的车路协同系统测试数据的采集系统，其特征在于，所述水平支架为高30厘米、直径70厘米的空心圆柱体。
4.根据权利要求1所述的车路协同系统测试数据的采集系统，其特征在于，所述摄像头、所述激光雷达和所述V2X终端的采样频率相同。
5.根据权利要求1所述的车路协同系统测试数据的采集系统，其特征在于，所述设定距离为1米。
6.根据权利要求1所述的车路协同系统测试数据的采集系统，其特征在于，所述设定数目为4；两两摄像头之间夹角90度。
7.根据权利要求1所述的车路协同系统测试数据的采集系统，其特征在于，还包括：GPS天线、C-V2X通信天线和4G/5G通信天线。
8.一种车路协同系统测试数据的采集方法，其特征在于，所述方法应用于上述权利要求1-7任一项所述的系统，所述方法包括：
获取摄像头发送的环境图像数据、激光雷达发送的激光点云数据和V2X终端发送的V2X广播信息；所述环境图像数据、所述激光点云数据和所述V2X广播信息均包括GNSS时间戳；
根据所述环境图像数据、所述激光点云数据和所述V2X广播信息结合所述GNSS时间戳生成测试模拟场景数据。
9.根据权利要求1所述的车路协同系统测试数据的采集方法，其特征在于，所述根据所述环境图像数据、所述激光点云数据和所述V2X广播信息结合所述GNSS时间戳生成测试模拟场景数据，包括：
根据所述环境图像数据提取并标定图像特征点；
根据所述激光点云数据提取并标定点云特征点；
利用所述图像特征点和所述点云特征点，将所述环境图像数据和所述激光点云数据进行匹配；
对所述V2X广播信息、匹配后的所述环境图像数据和所述激光点云数据结合所述GNSS时间戳进行融合处理，生成测试模拟场景数据。
10.一种车路协同系统测试数据的采集装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取摄像头发送的环境图像数据、激光雷达发送的激光点云数据和V2X终端发送的V2X广播信息；所述环境图像数据、所述激光点云数据和所述V2X广播信息均包括GNSS时间戳；
场景数据生成模块，用于根据所述环境图像数据、所述激光点云数据和所述V2X广播信息结合所述GNSS时间戳生成测试模拟场景数据。
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