CN111624894A - 一种用于平行驾驶的仿真测试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于平行驾驶的仿真测试方法及系统，涉及车辆智能网联测试技术领域，该方法包括步骤：车辆仿真子系统根据车辆模型参数和虚拟测试环境建立车辆测试仿真模型；驾驶模拟子系统发送驾驶模拟数据至车辆仿真子系统；车辆仿真子系统根据驾驶模拟数据生成仿真驾驶数据，利用车辆测试仿真模型中的仿真车辆根据仿真驾驶数据在虚拟测试环境中行驶，然后采集仿真车辆的实际驾驶数据；当测试仿真模型判定实际驾驶数据超出预设范围时，修改驾驶模拟数据与仿真驾驶数据之间的映射关系，直至实际驾驶数据在预设范围内。本申请，可快速标定驾驶模拟数据与仿真驾驶数据之间的映射关系，有效仿真测试远程被控车辆的安全性，以及行车过程的平顺性。

Description

一种用于平行驾驶的仿真测试方法及系统

技术领域

本申请涉及车辆智能网联测试技术领域，具体涉及一种用于平行驾驶的仿真测试方法及系统。

背景技术

平行驾驶最初想法形成于20世纪90年代中期，近年来，随着互联网、大数据、云计算、物联网以及人工智能等技术的发展，也推动了平行驾驶的发展。目前，平行驾驶系统想做到产品阶段，需要先确定平行驾驶舱台架的模拟参数与实际被控车辆控制参数(如转向，油门，刹车参数等)的关系，以便实现系统远程控车的安全性，以及行车过程的平顺性。

相关技术中，通常采用实车进行标定与测试。但是，实车测试不仅需要一定的场地与车辆条件，车辆测试成本较高，且还存在较大的安全隐患。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷之一，本申请的目的在于提供一种用于平行驾驶的仿真测试方法及系统以解决实车测试中成本较高且具有安全隐患的问题。

本申请第一方面提供一种用于平行驾驶的仿真测试方法，其包括：

车辆仿真子系统根据车辆模型参数和虚拟测试环境建立车辆测试仿真模型；

驾驶模拟子系统发送驾驶模拟数据至车辆仿真子系统；

上述车辆仿真子系统根据上述驾驶模拟数据生成仿真驾驶数据，利用车辆测试仿真模型中的仿真车辆根据上述仿真驾驶数据在虚拟测试环境中行驶，然后采集上述仿真车辆的实际驾驶数据；

当上述测试仿真模型判定上述实际驾驶数据超出预设范围时，修改上述驾驶模拟数据与仿真驾驶数据之间的映射关系，直至上述实际驾驶数据在预设范围内。

一些实施例中，上述驾驶模拟子系统包括相互连接的驾驶模拟器和模拟服务器，上述车辆仿真子系统包括相互连接的车辆仿真服务器和车控控制器；

驾驶模拟子系统发送驾驶模拟数据至车辆仿真子系统具体包括：

建立模拟服务器与车控控制器之间的TCP长链接，定时传输上述驾驶模拟数据；

若上述模拟服务器未在预设时间内接收到上述车控控制器的响应，则判定TCP长链接异常，重新建立TCP长链接。

一些实施例中，还包括：

将上述模拟服务器通过交换机与5G客户终端设备CPE连接；

将上述车控控制器通过无线wifi与上述5G CPE连接。

一些实施例中，还包括：

通过视频采集子系统采集上述仿真车辆根据上述驾驶模拟数据在虚拟测试环境中行驶的视频图像数据，并将上述视频图像数据发送至视频测试子系统；

上述视频测试子系统根据上述视频图像数据，得到上述车辆仿真子系统的最大处理延迟时间。

一些实施例中，上述视频采集子系统包括多路摄像头，以及分别与多路摄像头连接的视频编码控制器；

根据上述视频图像数据，得到上述车辆仿真子系统的最大处理延迟时间具体包括：

解析上述视频图像数据，并播放视频图像；

以摄像头采集到的单帧图像传输至视频编码控制器并转化为数字信号的时间为第一时间，以上述数字信号按H264格式编码压缩成视频流的时间为第二时间；以上述视频流转化为网络信号传输至以太网口的时间为第三时间；

根据上述第一时间、第二时间和第三时间，计算单帧图像的最大处理延迟时间，以及一路摄像头采集的视频图像的最大处理延迟时间和多路摄像头采集的视频图像的最大处理延迟时间。

本申请第二方面提供一种用于平行驾驶的仿真测试系统，其包括：

模拟子系统，其用于发送驾驶模拟数据至车辆仿真子系统；

上述车辆仿真子系统，用于根据车辆模型参数和虚拟测试环境建立车辆测试仿真模型，还用于根据上述驾驶模拟数据生成仿真驾驶数据，利用车辆测试仿真模型中的仿真车辆根据上述仿真驾驶数据在虚拟测试环境中行驶，以及采集上述仿真车辆的实际驾驶数据；

当测试仿真模型判定上述实际驾驶数据超出预设范围时，上述车辆仿真子系统还用于修改上述驾驶模拟数据与仿真驾驶数据之间的映射关系，直至上述实际驾驶数据在预设范围内。

一些实施例中，还包括：长链接通道模块，其用于建立驾驶模拟子系统与车辆仿真子系统之间的TCP长链接。

一些实施例中，还包括：视屏采集子系统，其用于采集上述仿真车辆根据上述驾驶模拟数据在虚拟测试环境中行驶的视频图像数据，并将上述视频图像数据发送至视频测试子系统；

上述视频测试子系统用于根据上述视频图像数据，得到上述车辆仿真子系统的最大处理延迟时间。

一些实施例中，上述视频采集子系统包括：

多路摄像头，其用于采集上述仿真车辆根据上述驾驶模拟数据在虚拟测试环境中行驶的视频图像；

视频编码控制器，其用于将上述视频图像进行编码，并发送至视频测试子系统，还用于统计时延数据；

上述时延数据包括：摄像头采集到单帧图像传输至视频编码控制器并转化为数字信号的第一时间，上述数字信号按H264格式编码压缩成视频流的第二时间，以及上述视频流转化为网络信号传输至以太网口的第三时间。

一些实施例中，上述视频测试子系统包括：

视频解码服务器，其用于解析上述视频图像数据，得到视频图像；

视频测试显示器，其用于播放视频图像，以及根据上述第一时间、第二时间和第三时间，计算并显示单帧图像的最大处理延迟时间、一路摄像头采集的视频图像的最大处理延迟时间和多路摄像头采集的视频图像的最大处理延迟时间。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请的用于平行驾驶的仿真测试方法及系统，由于车辆仿真子系统接收驾驶模拟子系统发送的驾驶模拟数据后，可生成仿真驾驶数据，并控制仿真车辆根据仿真驾驶数据在虚拟测试环境中行驶，以采集实际驾驶数据，还可修改驾驶模拟数据与仿真驾驶数据之间的映射关系，直至实际驾驶数据在预设范围内，因此，可快速标定驾驶模拟数据与仿真驾驶数据之间的映射关系，有效仿真测试远程被控车辆的安全性，以及行车过程的平顺性，以便在后期实车应用中，给乘客一个良好的乘车体验。

附图说明

图1为本申请实施例提供的用于平行驾驶的仿真测试方法的流程图；

图2为本申请实施例中的下发驾驶模拟数据的示意图；

图3为本申请实施例中的TCP通讯协议的示意图；

图4为本申请实施例中的上传视频图像数据的示意图；

图5为本申请实施例提供的用于平行驾驶的仿真测试系统的示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本申请作进一步详细说明。

参见图1所示，本申请实施例提供一种用于平行驾驶的仿真测试方法，其包括步骤：

S1.车辆仿真子系统根据车辆模型参数和虚拟测试环境，通过车辆动力学仿真软件carsim建立车辆测试仿真模型。

其中，车辆测试仿真模型包括车辆模型、动力学工况和道路工况。车辆模型包括车辆车身、轮胎、悬架等配置，动力学工况包括油门，刹车，转向等动力学执行机构配置，道路工况包括车辆运行道路的线型、长度，坡度、路面摩擦系数等配置。

S2.驾驶模拟子系统发送驾驶模拟数据至车辆仿真子系统。

S3.上述车辆仿真子系统根据上述驾驶模拟数据生成仿真驾驶数据，利用车辆测试仿真模型中的仿真车辆根据上述仿真驾驶数据在虚拟测试环境中行驶，然后采集上述仿真车辆的实际驾驶数据。

S4.当上述测试仿真模型判定上述实际驾驶数据超出预设范围时，修改上述驾驶模拟数据与仿真驾驶数据之间的映射关系，直至上述实际驾驶数据在预设范围内。

本申请实施例的仿真测试方法，由于车辆仿真子系统接收驾驶模拟子系统发送的驾驶模拟数据后，可生成仿真驾驶数据，并控制仿真车辆根据仿真驾驶数据在虚拟测试环境中行驶，以采集实际驾驶数据，还可修改驾驶模拟数据与仿真驾驶数据之间的映射关系，直至实际驾驶数据在预设范围内，因此，可快速标定驾驶模拟数据与仿真驾驶数据之间的映射关系，有效仿真测试远程被控车辆的安全性，以及行车过程的平顺性，以便在后期实车应用中，给乘客一个良好的乘车体验。

本实施例中，上述驾驶模拟子系统包括位于模拟器端的驾驶模拟器和模拟服务器，驾驶模拟器与模拟服务器通过USB链接。上述车辆仿真子系统包括位于仿真车端的车辆仿真服务器和车控控制器，车控控制器与车辆仿真服务器上的CAN卡相连。

上述步骤S2中，驾驶模拟子系统发送驾驶模拟数据至车辆仿真子系统具体包括：

首先，通过专网建立上述模拟服务器与车控控制器之间的TCP (TransmissionControl Protocol，传输控制协议)长链接，以建立5G 网络车控指令下发通讯机制。

然后驾驶模拟器定时传输上述驾驶模拟数据至车控控制器。

参见图2所示，以车控控制器为TCP客户Client端，驾驶模拟器与模拟服务器一起作为TCP服务Server端。通过驾驶模拟器可模拟平行驾驶功能的驾驶舱端油门、刹车、挡位，以及EPB(Electrical Parking Brake，电子驻车系统)等车辆控制信号，通过模拟服务器为驾驶模拟器提供驱动，并将其驾驶模拟数据转化为网络信号，通过 TCP长链接传输至车控控制器。

车控控制器根据初始的驾驶模拟数据与CAN数据映射关系，将驾驶模拟数据生成仿真驾驶数据，并转换成CAN信号格式发送至车辆仿真服务器。

车辆仿真服务器CAN卡接收后，经过筛选，制作成matlab数据格式的离线仿真数据文件(.mat文件)。离线仿真数据文件即CAN协议内容，包括仿真驾驶数据，具体包括方向盘角度、方向盘转角加速度、油门踏板开度、制动减速度和挡位信息等。然后，上述车辆仿真服务器利用车辆测试仿真模型根据matlab/simulink加载后的离线仿真数据文件，分析CAN信号描述的动力学性能，测试车控控制器执行驾驶模拟数据是否属于正常行驶对应的控制操作。

当仿真车辆出现急加速，急转向等异常现象，即判定上述实际驾驶数据超出预设范围时，重新标定驾驶模拟器信号与CAN信号的关系，以修改驾驶模拟数据与仿真驾驶数据之间的映射关系。然后，重新发送驾驶模拟数据进行仿真测试，分析动力学性能。本实施例中，驾驶模拟器信号与CAN信号之间为线性关系。

另外，若上述模拟服务器未在预设时间内接收到上述车控控制器的响应，则判定TCP长链接异常，重新建立TCP长链接。

具体的，按照TCP通讯协议启动车控指令下发通讯机制后，分析协议中的数据是否异常或为空。若有异常或为空时，则判定TCP 长链接异常，重新建立TCP长链接。

参见图3所示，TCP通讯协议包括Server端至Client端的数据指令格式与信息内容info，以及Client端至Server端的反馈ACK。本实施例中，每200ms发送一次数据。

其中，信息内容info包括：1、模拟器状态；2、指令流水；3、指令类型；4、方向盘角度；5、方向盘转角加速度；6、油门踏板开度；7、制动减速度；8、挡位信息；9、Checksum。

其中，ACK数据表示内容包括：1、指令流水；2、执行结果；3、Checksum。

进一步地，本申请实施例的仿真测试方法还包括：

首先，将上述模拟服务器与交换机相连，通过交换机链接到专网网段，与5G客户终端设备CPE连接。

然后，将上述车控控制器通过无线wifi与上述5G CPE连接，通过5G CPE链接至5G网络，以此接通5G网络车控指令的下发和采集链路。

可选地，本实施例的仿真测试方法还包括：

首先，通过视频采集子系统采集仿真车辆根据上述驾驶模拟数据在虚拟测试环境中行驶的视频图像数据，并将上述视频图像数据发送至视频测试子系统。

然后，上述视频测试子系统根据上述视频图像数据，得到上述车辆仿真子系统的最大处理延迟时间。

进一步地，上述视频采集子系统包括多路摄像头，以及分别与多路摄像头连接的视频编码控制器。其中，视频编码控制器与5G CPE 连接。

可选地，视频采集子系统包括4路COMS 720P摄像头，以便于采集多个测试用视频样本。

参见图4所示，视频编码控制器的主芯片SOC包括图像采集模块、H264编码模块和网络控制器模块。图像采集模块将摄像头采集到的视频样本由模拟视号转化为数字信号；H264编码模块压缩该数字信号为H264格式视频流；网络控制模块将H264视频流转换成网络信号格式的视频图像数据，并通过以太网链接送至5G CPE进行二次中继及网络传输。

车辆仿真子系统包括视频解码服务器和视频测试显示器。视频解码服务器分别视频测试显示器和交换机连接。其中，视频解码服务器通过HDMI接口与视频测试显示器相连。

根据上述视频图像数据，得到上述车辆仿真子系统的最大处理延迟时间具体包括：

首先，视频解码服务器接收由5G网络转发至专网传输的网络信号格式的视频图像数据，然后运行解码软件，解析上述视频图像数据，并通过视频测试显示器播放视频图像，并统计视频上传性能指标。

以摄像头采集到的单帧图像传输至视频编码控制器并转化为数字信号的时间为第一时间T1，以上述数字信号按H264格式编码压缩成视频流的时间为第二时间T2，以上述视频流转化为网络信号传输至以太网口的时间为第三时间T3。

根据上述第一时间T1，第二时间T2和第三时间T3，计算单帧图像的最大处理延迟时间T4，以及一路摄像头采集的视频图像的最大处理延迟时间T5和多路摄像头采集的视频图像的最大处理延迟时间T6。

本实施例中，T6为4路摄像头采集的视频图像的最大处理延迟时间。其中，摄像头采用N制摄像头，其图像采集频率为30帧/秒，平均每帧图像采集周期是33.333ms，一般统计时间时取33ms。以T4、 T5和T6作为视频传输性能的评价指标，其计算公式如下：

T4＝T1+T2+T3

T5＝(33ms+T1)+T2+T3

T6＝(33ms+T1)+T2×4

本实施例中，可通过视频编码控制器输出的日志得到第一时间 T1，第二时间T2和第三时间T3，然后计算并记录T4，T5，T6。按测试表格每隔3分钟记录一次数据，每隔60分钟计算一次平均值，作为视频上传性能指标。最大处理延迟时间越大，表示平行驾驶功能中远程车辆周边环境视频传输性能越差。当最大处理延迟时间超过阈值时，则需要优化视频编码控制器中相关图像编码、压缩与网络信号转化程序。

另外，若统计得到的性能指标异常或为空，则需要排查上述测试摄像头与视频编码控制器，以及视频编码控制器与5G CPE之间的连接问题。

本实施例中，可在是实验室中建立5G网络环境中，测试多路摄像头视频上传的时间延迟性能，以便于通过统计的时间延迟数据，优化多路摄像头视频上传程序，使其满足远程驾驶员后台驾驶车辆要求，且增强远程驾驶员的驾驶体验感。

参见图4所示，本申请实施例还提供一种用于平行驾驶的仿真测试系统，其包括模拟子系统和车辆仿真子系统。

模拟子系统用于发送驾驶模拟数据至车辆仿真子系统。

上述车辆仿真子系统用于根据车辆模型参数和虚拟测试环境建立车辆测试仿真模型，车辆仿真子系统还用于根据上述驾驶模拟数据生成仿真驾驶数据，利用车辆测试仿真模型中的仿真车辆根据上述仿真驾驶数据在虚拟测试环境中行驶，以及采集上述仿真车辆的实际驾驶数据。

当测试仿真模型判定上述实际驾驶数据超出预设范围时，上述车辆仿真子系统还用于修改上述驾驶模拟数据与仿真驾驶数据之间的映射关系，直至实际驾驶数据在预设范围内。

参见图5所示，上述驾驶模拟子系统包括驾驶模拟器和模拟服务器，驾驶模拟器与模拟服务器通过USB链接。上述车辆仿真子系统包括车辆仿真服务器和车控控制器，车控控制器与车辆仿真服务器上的CAN卡相连。

本实施例中的仿真测试系统还包括长链接通道模块，长链接通道模块用于建立驾驶模拟子系统与车辆仿真子系统之间的TCP长链接，以建立5G网络车控指令下发通讯机制。

可选地，本实施例中的仿真测试系统还包括视屏采集子系统和视频测试子系统。

视屏采集子系统用于采集上述仿真车辆根据驾驶模拟数据在虚拟测试环境中行驶的视频图像数据，并将上述视频图像数据发送至视频测试子系统。视频测试子系统用于根据上述视频图像数据，得到上述车辆仿真子系统的最大处理延迟时间。

本实施例中，上述视频采集子系统包括多路摄像头和视频编码控制器。

多路摄像头用于采集上述仿真车辆根据上述驾驶模拟数据在虚拟测试环境中行驶的视频图像。

视频编码控制器用于将上述视频图像进行编码，并发送至视频测试子系统，还用于统计时延数据。

上述时延数据包括：摄像头采集到单帧图像传输至视频编码控制器并转化为数字信号的第一时间，上述数字信号按H264格式编码压缩成视频流的第二时间，以及上述视频流转化为网络信号传输至以太网口的第三时间。

本实施例中，上述视频测试子系统包括视频解码服务器和视频测试显示器。视频解码服务器用于解析上述视频图像数据，得到视频图像。

视频测试显示器用于播放视频图像，以及根据上述第一时间、第二时间和第三时间，计算并显示单帧图像的最大处理延迟时间、一路摄像头采集的视频图像的最大处理延迟时间和多路摄像头采集的视频图像的最大处理延迟时间。

通过视屏采集子系统和视频测试子系统，有效搭建测试5G平行驾驶功能中环境视频传输性能的平台，以助于解决平行驾驶功能中的视频低时延上传的问题。

本申请实施例的仿真测试系统，适用于上述各仿真测试方法，利用PIL(Processorin the Loop，处理器在环)仿真测试平行驾驶车辆环境视频低时延上传的性能指标，以及确定驾驶模拟数据与仿真驾驶数据之间的映射关系，使平行驾驶系统的测试中相关参数的初步标定与软件调优无需在实车上进行，最大程度的降低了平行驾驶标定与软件调优的成本，有效避免实车标定与调试的安全隐患。

本申请不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于平行驾驶的仿真测试方法，其特征在于，其包括步骤：

车辆仿真子系统根据车辆模型参数和虚拟测试环境建立车辆测试仿真模型；

驾驶模拟子系统发送驾驶模拟数据至车辆仿真子系统；

所述车辆仿真子系统根据所述驾驶模拟数据生成仿真驾驶数据，利用车辆测试仿真模型中的仿真车辆根据所述仿真驾驶数据在虚拟测试环境中行驶，然后采集所述仿真车辆的实际驾驶数据；

当所述测试仿真模型判定所述实际驾驶数据超出预设范围时，修改所述驾驶模拟数据与仿真驾驶数据之间的映射关系，直至所述实际驾驶数据在预设范围内。

2.如权利要求1所述的用于平行驾驶的仿真测试方法，其特征在于，所述驾驶模拟子系统包括相互连接的驾驶模拟器和模拟服务器，所述车辆仿真子系统包括相互连接的车辆仿真服务器和车控控制器；

驾驶模拟子系统发送驾驶模拟数据至车辆仿真子系统具体包括：

建立模拟服务器与车控控制器之间的TCP长链接，定时传输所述驾驶模拟数据；

若所述模拟服务器未在预设时间内接收到所述车控控制器的响应，则判定TCP长链接异常，重新建立TCP长链接。

3.如权利要求2所述的用于平行驾驶的仿真测试方法，其特征在于，还包括：

将所述模拟服务器通过交换机与5G客户终端设备CPE连接；

将所述车控控制器通过无线wifi与所述5G CPE连接。

4.如权利要求1所述的用于平行驾驶的仿真测试方法，其特征在于，还包括：

通过视频采集子系统采集所述仿真车辆根据所述驾驶模拟数据在虚拟测试环境中行驶的视频图像数据，并将所述视频图像数据发送至视频测试子系统；

所述视频测试子系统根据所述视频图像数据，得到所述车辆仿真子系统的最大处理延迟时间。

5.如权利要求4所述的用于平行驾驶的仿真测试方法，其特征在于，所述视频采集子系统包括多路摄像头，以及分别与多路摄像头连接的视频编码控制器；

根据所述视频图像数据，得到所述车辆仿真子系统的最大处理延迟时间具体包括：

解析所述视频图像数据，并播放视频图像；

以摄像头采集到的单帧图像传输至视频编码控制器并转化为数字信号的时间为第一时间，以所述数字信号按H264格式编码压缩成视频流的时间为第二时间；以所述视频流转化为网络信号传输至以太网口的时间为第三时间；

根据所述第一时间、第二时间和第三时间，计算单帧图像的最大处理延迟时间，以及一路摄像头采集的视频图像的最大处理延迟时间和多路摄像头采集的视频图像的最大处理延迟时间。

6.一种用于平行驾驶的仿真测试系统，其特征在于，其包括：

模拟子系统，其用于发送驾驶模拟数据至车辆仿真子系统；

所述车辆仿真子系统，用于根据车辆模型参数和虚拟测试环境建立车辆测试仿真模型，还用于根据所述驾驶模拟数据生成仿真驾驶数据，利用车辆测试仿真模型中的仿真车辆根据所述仿真驾驶数据在虚拟测试环境中行驶，以及采集所述仿真车辆的实际驾驶数据；

当测试仿真模型判定所述实际驾驶数据超出预设范围时，所述车辆仿真子系统还用于修改所述驾驶模拟数据与仿真驾驶数据之间的映射关系，直至所述实际驾驶数据在预设范围内。

7.如权利要求6所述的用于平行驾驶的仿真测试系统，其特征在于，还包括：长链接通道模块，其用于建立驾驶模拟子系统与车辆仿真子系统之间的TCP长链接。

8.如权利要求6所述的用于平行驾驶的仿真测试系统，其特征在于，还包括：视屏采集子系统，其用于采集所述仿真车辆根据所述驾驶模拟数据在虚拟测试环境中行驶的视频图像数据，并将所述视频图像数据发送至视频测试子系统；

所述视频测试子系统用于根据所述视频图像数据，得到所述车辆仿真子系统的最大处理延迟时间。

9.如权利要求8所述的用于平行驾驶的仿真测试系统，其特征在于，所述视频采集子系统包括：

多路摄像头，其用于采集所述仿真车辆根据所述驾驶模拟数据在虚拟测试环境中行驶的视频图像；

视频编码控制器，其用于将所述视频图像进行编码，并发送至视频测试子系统，还用于统计时延数据；

所述时延数据包括：摄像头采集到单帧图像传输至视频编码控制器并转化为数字信号的第一时间，所述数字信号按H264格式编码压缩成视频流的第二时间，以及所述视频流转化为网络信号传输至以太网口的第三时间。

10.如权利要求9所述的用于平行驾驶的仿真测试系统，其特征在于，所述视频测试子系统包括：

视频解码服务器，其用于解析所述视频图像数据，得到视频图像；

视频测试显示器，其用于播放视频图像，以及根据所述第一时间、第二时间和第三时间，计算并显示单帧图像的最大处理延迟时间、一路摄像头采集的视频图像的最大处理延迟时间和多路摄像头采集的视频图像的最大处理延迟时间。

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