CN113009900A - 一种adas控制器硬件在环仿真系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种ADAS控制器硬件在环仿真系统，包括上位机、实时仿真机和ADAS控制器，所述上位机通过以太网与所述实时仿真机通讯，所述实时仿真机根据所述ADAS控制器的接口类型采用相应的通信方式与ADAS控制器连接。本发明通过一套硬件在环仿真系统对ADAS控制器进行测试，包含根据ADAS法规建立的仿真测试场景库，可实现自动化批量测试，极大地提高了测试效率，支持多种传感器仿真数据注入，可以对单一传感器或多传感器融合的ADAS控制器进行测试。
Description
技术领域
本发明涉及汽车控制仿真领域，更具体地，涉及一种ADAS控制器硬件在环仿真系统。
背景技术
ADAS(AdvancedDriverAssistance System，高级驾驶员辅助系统)控制器在研发过程中需要进行硬件在环(HIL)测试，以对控制器接口和功能进行验证。进行HIL仿真测试需要构造控制器的输入信号和被控对象。在ADAS控制器HIL仿真领域，控制器输入信号包括相机和雷达等传感器信号，被控对象为车辆动力学模型。
发明内容
本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种ADAS控制器硬件在环仿真系统，包括上位机、实时仿真机和ADAS控制器，所述上位机通过以太网与所述实时仿真机通讯，所述实时仿真机根据所述ADAS控制器的接口类型采用相应的通信方式与ADAS控制器连接；所述上位机包括仿真测试场景库、场景读取模块和多个传感器仿真模型，所述实时仿真机包括传感器数据适配模块、车辆动力学模型和通信模块；所述仿真测试场景库，用于存储多个测试场景模型；所述场景读取模块，用于根据所述车辆动力学模型输出的被测车辆运动状态信息解算出场景信息，根据所述场景信息从仿真测试场景库中读取对应的测试场景模型；还用于输出被测车辆的场景信息至多个传感器仿真模型，作为多个传感器仿真模型的输入；每一个所述传感器仿真模型，用于根据所述场景读取模块输出的被测车辆的场景信息，模拟被测车辆的实际车载传感器，以及对所述场景信息进行处理，通过以太网输出至所述实时仿真机中的传感器数据适配模块；所述传感器数据适配模块，用于对每一个传感器仿真模型输出的数据与被测车辆上对应的实际车载传感器的数据进行适配，并将适配后的场景数据通过所述通信模块发送给所述ADAS控制器；所述车辆动力学模型，用于根据ADAS控制器对被测车辆的控制信号，解算得到被测车辆运动状态信息，通过通信模块将被测车辆运动状态信息发送给ADAS控制器；所述ADAS控制器，用于根据所述传感器数据适配模块输出的被测车辆的场景信息和所述车辆动力学模型解算出的被测车辆运动状态信息，输出被控车辆的控制信号。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。
作为一种可能的实施方式，每一个所述测试场景模型均以独立模型文件存储于所述仿真测试场景库中。
作为一种可能的实施方式，所述多个传感器仿真模型包括视觉相机仿真模型和毫米波雷达仿真模型，所述视觉相机仿真模型用于模拟ADAS的车载相机，所述毫米波雷达仿真模型用于模拟ADAS的车载雷达；所述视觉相机仿真模型，用于根据所述场景读取模块输出的被测车辆的场景信息，设置所述视觉相机仿真模型的内部参数和外部参数，且将所述场景读取模块输出的被测车辆的场景信息转化为所述视觉相机仿真模型的输出；所述毫米波雷达仿真模型，用于根据所述场景读取模块输出的被测车辆的场景信息，设置所述毫米波雷达仿真模型的内部参数和外部参数，且将所述场景读取模块输出的被测车辆的场景信息转化为所述毫米波雷达仿真模型的输出。
作为一种可能的实施方式，所述场景信息至少包括被测车辆的三维运动状态信息、其它交通参与者的三维运动状态信息和道路状态信息。
作为一种可能的实施方式，所述上位机还包括3D视景渲染模块；所述3D视景渲染模块，用于将所述场景读取模块输出的被测车辆的三维运动状态信息、其它交通参与者的三维运动状态信息和道路状态信息转化为三维场景，在仿真运行期间实时显示测试场景的三维动态画面。
作为一种可能的实施方式，ADAS控制器，用于根据传感器数据适配模块输出的被测车辆的场景信息和车辆动力学模型解算出的被测车辆运动状态信息，输出被控车辆的控制信号，包括：根据传感器数据适配模块输出的被测车辆的三维运动状态信息、其它交通参与者的三维运动状态信息和道路状态信息，以及车辆动力学模型解算出的被测车辆运动状态信息，基于ADAS控制器的内部控制算法，输出被测车辆的控制信号，所述被测车辆的控制信号包括加减速控制信号、转向信号和告警信号。
作为一种可能的实施方式，ADAS控制器的接口类型包括CAN(ControllerAreaNetwork，控制器局域网络)、LIN(Local Interconnect Network，局域互联网络)及LVDS(Low-Voltage Differential Signaling，低电压差分信号)接口类型；相应的，所述通信模块，具体用于：根据ADAS控制器的通信接口类型，将所述传感器数据适配模块适配后的场景数据和所述车辆动力学模型输出的被测车辆运动状态信息打包成对应的数据格式，发送给ADAS控制器。
作为一种可能的实施方式，所述ADAS控制器为嵌入式控制器，所述ADAS控制器为ACC、AEB、LKA或RDM。
本发明提供的一种ADAS控制器硬件在环仿真系统，通过一套硬件在环仿真系统对ADAS控制器进行测试。包含根据ADAS法规建立的仿真测试场景库，可实现自动化批量测试，极大地提高了测试效率，支持多种传感器仿真数据注入，可以对单一传感器或多传感器融合的ADAS控制器进行测试。
附图说明
图1为本发明提供的一种ADAS控制器硬件在环仿真系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
硬件在环仿真是以实时处理器运行仿真模型来模拟受控对象的运行状态，通过I/0接口与被测对象相连接，本发明提供了一种ADAS控制器的硬件在环仿真系统，参见图1，本发明实施例提供的一种ADAS控制器硬件在环仿真系统，主要包括上位机、实时仿真机和ADAS控制器，上位机通过以太网与实时仿真机通讯，实时仿真机根据ADAS控制器的接口类型采用相应的通信方式与ADAS控制器连接。
其中，上位机包括仿真测试场景库、场景读取模块和多个传感器仿真模型，实时仿真机包括传感器数据适配模块、车辆动力学模型和通信模块；仿真测试场景库，用于存储多个测试场景模型；场景读取模块，用于根据车辆动力学模型输出的被测车辆运动状态信息解算出场景信息，根据场景信息从仿真测试场景库中读取对应的测试场景模型；还用于输出被测车辆的场景信息至多个传感器仿真模型，作为多个传感器仿真模型的输入；每一个传感器仿真模型，用于根据场景读取模块输出的被测车辆的场景信息，模拟被测车辆的实际车载传感器，以及对所述场景信息进行处理，通过以太网输出至所述实时仿真机中的传感器数据适配模块；传感器数据适配模块，用于对每一个传感器仿真模型输出的数据与被测车辆上对应的实际车载传感器的数据进行适配，并将适配后的场景数据通过所述通信模块发送给所述ADAS控制器；车辆动力学模型，用于根据ADAS控制器对被测车辆的控制信号，解算得到被测车辆运动状态信息，通过通信模块将被测车辆运动状态信息发送给ADAS控制器；ADAS控制器，用于根据传感器数据适配模块输出的被测车辆的场景信息和车辆动力学模型解算出的被测车辆运动状态信息，输出被控车辆的控制信号。
可以理解的是，ADAS控制器的硬件在环仿真系统主要包括上位机、实时仿真机和ADAS控制器，上位机为PC机，主要用来存储仿真测试场景模型，并根据场景模型进行被测车辆上的各个传感器的仿真模拟，实时仿真机对各个传感器仿真模型中的模拟数据与被测车辆的实际传感器采集的数据进行适配，并将适配后的数据发送给ADAS控制器，车辆动力学模型根据ADAS控制器的控制信号，解算得到当前车辆运动学状态参数。ADAS控制器根据适配后的各传感器数据以及车辆动力学模型输出的车辆运动学状态信息，解算出被测车辆的控制信号。其中，ADAS控制器硬件在环仿真系统为一套闭环的控制仿真系统，能够实现对ADAS控制器的测试仿真。
本发明通过一套硬件在环仿真系统对ADAS控制器进行测试，包含根据ADAS法规建立的仿真测试场景库，可实现自动化批量测试，极大地提高了测试效率，支持多种传感器仿真数据注入，可以对单一传感器或多传感器融合的ADAS控制器进行测试。
在一种可能的实施例方式中，可以理解的是，ADAS仿真测试场景库是根据ADAS相关法规和标准建立的一系列测试场景模型，用于对被测车辆ADAS控制器进行仿真测试。测试场景包括但不限于被测车辆和其它交通参与者的三维参数及运动状态、道路状态(车道宽度、车道数、车道线信息和道路附属设施等)，每个测试场景以独立模型文件储存在仿真测试场景库中。
场景读取模块为根据车辆动力学模型输出的被测车辆运动状态解算仿真测试场景库中的场景模型，从仿真测试场景库中读取对应的测试场景模型，并输出解算出来的被测车辆运动状态信息、其它交通参与者运动状态信息和道路状态信息，作为多个传感器仿真模型的输入。
在一种可能的实施例方式中，多个传感器仿真模型包括但不限于视觉相机仿真模型和毫米波雷达仿真模型，视觉相机仿真模型用于模拟ADAS的车载相机，毫米波雷达仿真模型用于模拟ADAS的车载雷达。
视觉相机仿真模型，用于根据场景读取模块输出的被测车辆的场景信息，设置视觉相机仿真模型的内部参数和外部参数，且将场景读取模块输出的被测车辆的场景信息转化为视觉相机仿真模型的输出。毫米波雷达仿真模型，用于根据所述场景读取模块输出的被测车辆的场景信息，设置毫米波雷达仿真模型的内部参数和外部参数，且将场景读取模块输出的被测车辆的场景信息转化为毫米波雷达仿真模型的输出。
在一种可能的实施例方式中，上位机还包括3D视景渲染模块；3D视景渲染模块，用于将场景读取模块输出的被测车辆的三维运动状态信息、其它交通参与者的三维运动状态信息和道路状态信息转化为三维场景，在仿真运行期间实时显示测试场景的三维动态画面，使得被测车辆的场景信息更加形象逼真。
在一种可能的实施例方式中，车辆动力学模型主要反映被测车辆的横向和纵向动力学特性，设置其参数可对多种不同车辆进行适配。车辆动力学模型接收来自ADAS控制器的控制信号(如加减速信号、转向信号)，解算得到当前的车辆运动学状态参数。
传感器数据适配模块接收来自相机模型和毫米波雷达模型的输出数据，并适配不同车载传感器的数据输出格式。
在一种可能的实施例方式中，ADAS控制器，用于根据传感器数据适配模块输出的被测车辆的场景信息和车辆动力学模型解算出的被测车辆运动状态信息，输出被控车辆的控制信号，包括：根据传感器数据适配模块输出的被测车辆的三维运动状态信息、其它交通参与者的三维运动状态信息和道路状态信息，以及车辆动力学模型解算出的被测车辆运动状态信息，基于ADAS控制器的内部控制算法，输出被测车辆的控制信号，被测车辆的控制信号包括加减速控制信号、转向信号和告警信号。
其中，ADAS控制器的接口类型包括CAN、LIN及LVDS接口类型；相应的，通信模块，具体用于：根据ADAS控制器的通信接口类型，将传感器数据适配模块适配后的场景数据和车辆动力学模型输出的被测车辆运动状态信息打包成对应的数据格式，发送给ADAS控制器。
可以理解的是，比如，ADAS控制器的通信接口类型为CAN类型，则通信模块为CAN通信模块，根据ADAS控制器的通信接口的不同类型，通信模块也可以配置为相应类型的通信模块。
其中，ADAS控制器为嵌入式控制器，实现整车辅助驾驶功能，包括但不限于ACC(Adaptive Cruise Control，自适应巡航控制)、AEB(Autonomous Emergency Brake，自动紧急刹车)、LKA(Lane Keeping Assist，车道保持辅助)、RDM(Road DepartureMitigation，车道偏离抑制)等功能。ADAS控制器为被测控制器，通过总线与实时仿真机进行通信。ADAS控制器接收来自实时仿真机的雷达、相机信号和车辆运动状态信号，根据内部ADAS控制算法，输出车辆控制信号(如加减速信号、转向信号和告警信号等)。
本发明提供一种ADAS控制器硬件在环仿真系统，可方便地构造ADAS控制器的传感器输入信号和车辆动力学模型，可实现多种传感器信号融合仿真模拟及接口适配，并构造了基于法规的测试场景库，可批量进行自动化测试，通过3D场景显示可直观的展示仿真过程。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种ADAS控制器硬件在环仿真系统，其特征在于，包括上位机、实时仿真机和ADAS控制器，所述上位机通过以太网与所述实时仿真机通讯，所述实时仿真机根据所述ADAS控制器的接口类型采用相应的通信方式与ADAS控制器连接；
所述上位机包括仿真测试场景库、场景读取模块和多个传感器仿真模型，所述实时仿真机包括传感器数据适配模块、车辆动力学模型和通信模块；
所述仿真测试场景库，用于存储多个测试场景模型；
所述场景读取模块，用于根据所述车辆动力学模型输出的被测车辆运动状态信息解算出场景信息，根据所述场景信息从仿真测试场景库中读取对应的测试场景模型；还用于输出被测车辆的场景信息至多个传感器仿真模型，作为多个传感器仿真模型的输入；
每一个所述传感器仿真模型，用于根据所述场景读取模块输出的被测车辆的场景信息，模拟被测车辆的实际车载传感器，以及对所述场景信息进行处理，通过以太网输出至所述实时仿真机中的传感器数据适配模块；
所述传感器数据适配模块，用于对每一个传感器仿真模型输出的数据与被测车辆上对应的实际车载传感器的数据进行适配，并将适配后的场景数据通过所述通信模块发送给所述ADAS控制器；
所述车辆动力学模型，用于根据ADAS控制器对被测车辆的控制信号，解算得到被测车辆运动状态信息，通过通信模块将被测车辆运动状态信息发送给ADAS控制器；
所述ADAS控制器，用于根据所述传感器数据适配模块输出的被测车辆的场景信息和所述车辆动力学模型解算出的被测车辆运动状态信息，输出被控车辆的控制信号。
2.根据权利要求1所述的ADAS控制器硬件在环仿真系统，其特征在于，每一个所述测试场景模型均以独立模型文件存储于所述仿真测试场景库中。
3.根据权利要求1所述的ADAS控制器硬件在环仿真系统，其特征在于，所述多个传感器仿真模型包括视觉相机仿真模型和毫米波雷达仿真模型，所述视觉相机仿真模型用于模拟ADAS的车载相机，所述毫米波雷达仿真模型用于模拟ADAS的车载雷达；
所述视觉相机仿真模型，用于根据所述场景读取模块输出的被测车辆的场景信息，设置所述视觉相机仿真模型的内部参数和外部参数，且将所述场景读取模块输出的被测车辆的场景信息转化为所述视觉相机仿真模型的输出；
所述毫米波雷达仿真模型，用于根据所述场景读取模块输出的被测车辆的场景信息，设置所述毫米波雷达仿真模型的内部参数和外部参数，且将所述场景读取模块输出的被测车辆的场景信息转化为所述毫米波雷达仿真模型的输出。
4.根据权利要求1-3任一项所述的ADAS控制器硬件在环仿真系统，其特征在于，所述场景信息至少包括被测车辆的三维运动状态信息、其它交通参与者的三维运动状态信息和道路状态信息。
5.根据权利要求4所述的ADAS控制器硬件在环仿真系统，其特征在于，所述上位机还包括3D视景渲染模块；
所述3D视景渲染模块，用于将所述场景读取模块输出的被测车辆的三维运动状态信息、其它交通参与者的三维运动状态信息和道路状态信息转化为三维场景，在仿真运行期间实时显示测试场景的三维动态画面。
6.根据权利要求4所述的ADAS控制器硬件在环仿真系统，其特征在于，所述ADAS控制器，用于根据所述传感器数据适配模块输出的被测车辆的场景信息和所述车辆动力学模型解算出的被测车辆运动状态信息，输出被控车辆的控制信号，包括：
根据传感器数据适配模块输出的被测车辆的三维运动状态信息、其它交通参与者的三维运动状态信息和道路状态信息，以及车辆动力学模型解算出的被测车辆运动状态信息，基于ADAS控制器的内部控制算法，输出被测车辆的控制信号，所述被测车辆的控制信号包括加减速控制信号、转向信号和告警信号。
7.根据权利要求1所述的ADAS控制器硬件在环仿真系统，其特征在于，所述ADAS控制器的接口类型包括CAN、LIN及LVDS接口类型；
相应的，所述通信模块，具体用于：
根据ADAS控制器的通信接口类型，将所述传感器数据适配模块适配后的场景数据和所述车辆动力学模型输出的被测车辆运动状态信息打包成对应的数据格式，发送给ADAS控制器。
8.根据权利要求5-7任一项所述的ADAS控制器硬件在环仿真系统，其特征在于，所述ADAS控制器为嵌入式控制器，所述ADAS控制器为ACC、AEB、LKA或RDM。
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