CN113626317A - 一种自动驾驶软件调测系统、方法、介质和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动驾驶软件调测系统、方法、介质和设备，所述系统包括人机交互界面模块、自动驾驶数据采集模块、自动驾驶数据归档模块、自动驾驶场景显示模块、自动驾驶数据生成模块、自动驾驶数据回写模块和自动驾驶场景仿真显示模块，所述方法主要包括场景数据录制和场景数据回放。本发明通过将录制的场景数据写入消息队列和共享内存中，使得自动驾驶软件基于场景数据进行模拟运行，无需真实地坐在实车中调试，避免在受限的环境中进行软件调试，且实车在运行中场景数据转瞬即逝，无法进行复现，而通过录制场景数据并在事后回放理论上可以无限次地复现当时出问题的场景，能够有效提升自动驾驶软件单模块和全模块的调测效率。
Description
技术领域
本发明涉及自动驾驶，特别是一种自动驾驶软件调测系统、方法、介质和设备。
背景技术
自动驾驶汽车关键技术包含汽车本身的硬件、软件平台、系统安全平台、整车通信平台技术、核心算法等基础技术。其中自动驾驶软件上层为应用层，运行“核心控制算法”及“安全管理”。智能驾驶的核心控制算法，包括环境感知定位、路径决策规划和车辆控制。同时针对智能驾驶需求，实现功能安全和信息安全管理，包括错误监测、信息安全策略，处理器监测和执行安全纠正，以及安全警示和降级的策略等；下层为基础软件，实现通信和I/O驱动、错误管理、硬件安全管理和存储管理等，操作系统采用满足POSIX接口的RTOS(Real-Time Operat-ing System)，通过虚拟机从硬件层面分割硬件资源保持片上多软件系统独立。
自动驾驶软件在调测过程中，特别是在路测过程中出现问题，通过日志文件很难进行问题的定位和复现。因为，自动驾驶软件的行为依赖于传感器的数据输入，包括了图像、定位以及激光等数据。如果没有和当时场景匹配的传感器数据，算法工程师无法高效的进行问题定位和排查。
现有技术的局限是只能对自动驾驶软件的感知模块基于场景环境图像数据进行调测，而无法调测其它的模块如决策、规划、定位等，并且对自动驾驶各模块协调的问题调测也无能为力。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种能够提高自动驾驶调测效率的自动驾驶软件调测系统、方法、介质和设备。
技术方案：本发明所述的一种自动驾驶软件调测系统，包括以下模块：
人机交互界面模块：测试人员通过该模块触发录制场景数据操作，开发人员通过该模块触发回放场景数据操作；
自动驾驶数据采集模块：自动驾驶软件运行后，该模块负责从消息队列和共享内存中读取自动驾驶软件写入的消息和传感器数据，并按照统一格式发送到消息集合中；
自动驾驶数据归档模块：该模块负责从消息集合中读取数据并写入到文件中；
自动驾驶场景显示模块：该模块在录制或回放时都从消息集合中读取数据，并解析其中的车辆实时定位数据，进而根据时间戳信息动态展示这辆运行轨迹和感知数据；
自动驾驶数据生成模块：场景回放时负责从文件中读取基于统一格式存储的数据并对数据进行反序列化后，发送到消息集合中；
自动驾驶数据回写模块：场景回放时负责从消息集合中读取数据并根据消息类型字段分别解析成消息队列数据和感知数据，写入到消息队列和共享缓存中；
自动驾驶场景仿真显示模块：场景回放时，如果同时运行仿真软件，该模块读取仿真软件输出的定位信息，实时展示自动驾驶软件基于录制的场景数据进行模拟运算后的轨迹信息。
一种基于上述系统的自动驾驶软件调测方法，包括以下步骤：
(1)测试人员运行自动驾驶软件；
(2)测试人员运行自动驾驶软件调测系统的录制工具并通过人机交互界面运行录制；
(3)录制工具读取自动驾驶软件生成的模块通讯数据；
(4)录制工具读取共享内存中的传感器数据；
(5)开发人员运行仿真软件以及自动驾驶软件后，运行本发明设计的回放工具；回放工具从文件中读取录制的数据，录制的数据采用统一格式保存；
(6)回放工具解析数据的类型字段，根据不同的字段类型将数据进行投放；
(7)自动驾驶软件通过读取消息队列以及共享内存的数据模拟场景运行的结果；
(8)自动驾驶软件将模拟运行的结果转换成仿真软件对应的车辆驱动参数后发送给仿真软件；
(9)仿真软件驱动仿真车运行后，将车辆在仿真环境中的实施定位信息到共享内存；
(10)回放工具从共享内存中读取车辆模拟运行的实施定位信息并进行展示；
(11)回放工具同时读取步骤(5)中解析的录制定位信息并进行展示；
(12)开发基于自动驾驶运行的结果和实时日志进行问题定位和调试；可以通过回放工具无限次运行，并且在过程中增加日志信息或单步调试，进行问题定位。
所述步骤(3)具体为：
(3.1)录制工具读取消息队列中自动驾驶各个模块通讯产生的消息数据；
(3.2)录制工具将消息中转换成统一的数据格式写入到文件。
所述步骤(4)具体为：
(4.1)录制工具读取共享内存中的传感器数据；
(4.2)录制工具将传感器数据转换成统一的数据格式写入到文件。
步骤(4.1)中所述的传感器数据包括摄像头的图像数据、激光雷达数据以及定位数据。
所述步骤(6)具体为：
(6.1)回放工具将消息数据写入消息队列；
(6.2)回放工具将传感器数据写入到共享内存。
步骤(8)中所述模拟运行的结果包括车辆的速度、加速度和转向。
一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的自动驾驶软件调测方法。
一种计算机设备，包括储存器、处理器及存储在存储器上并可再处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的自动驾驶软件调测方法。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、录制工具在录制感知数据的同时录制了定位信息和模块间的消息通信数据，因此录制的数据不仅满足单一感知模块的调测同时满足了其它模块的调测(例如规划、决策以及控制等)和多模块的联合调测；
2、通过将录制的场景数据写入到消息队列和共享内存中，使得自动驾驶软件基于场景数据进行模拟运行，可以类似在实车中进行场景的调测，而又无需真实的坐在实车中进行调试，避免在受限的环境进行软件调试，而且实车在运行中场景数据转瞬即逝，无法进行复现，而通过录制的场景在事后回放理论上可以无限次的复现当时出问题的场景，可以极大的提升自动驾驶软件单模块和全模块的调测效率。
附图说明
图1为本发明的系统结构图；
图2为场景数据录制工作原理图；
图3为场景数据回放工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1：
如图1所示，本发明公开了一种自动驾驶软件调测系统，包括以下模块：
人机交互界面模块：测试人员通过该模块触发录制场景数据操作，开发人员通过该模块触发回放场景数据操作；
自动驾驶数据采集模块：自动驾驶软件运行后，该模块负责从消息队列和共享内存中读取自动驾驶软件写入的消息和传感器数据，并按照统一格式发送到消息集合中；
自动驾驶数据归档模块：该模块负责从消息集合中读取数据并写入到文件中；
自动驾驶场景显示模块：该模块在录制或回放时都从消息集合中读取数据，并解析其中的车辆实时定位数据，进而根据时间戳信息动态展示这辆运行轨迹和感知数据；
自动驾驶数据生成模块：场景回放时负责从文件中读取基于统一格式存储的数据并对数据进行反序列化后，发送到消息集合中；
自动驾驶数据回写模块：场景回放时负责从消息集合中读取数据并根据消息类型字段分别解析成消息队列数据和感知数据，写入到消息队列和共享缓存中；
自动驾驶场景仿真显示模块：场景回放时，如果同时运行仿真软件，该模块读取仿真软件输出的定位信息，实时展示自动驾驶软件基于录制的场景数据进行模拟运算后的轨迹信息。
实施例2：
本发明公开了一种自动驾驶软件调测方法，包括以下步骤：
一种基于上述系统的自动驾驶软件调测方法，包括以下步骤：
(1)测试人员运行自动驾驶软件；
(2)测试人员运行录制工具并通过人机交互界面运行录制；
(3)录制工具读取自动驾驶软件生成的模块通讯数据；
(3.1)录制工具读取消息队列中自动驾驶各个模块通讯产生的消息数据；
(3.2)录制工具将消息中转换成统一的数据格式写入到文件；
(4)录制工具读取共享内存中的传感器数据；
(4.1)录制工具读取共享内存中的传感器数据，所述传感器数据包括摄像头的图像数据、激光雷达数据以及定位数据；
(4.2)录制工具将传感器数据转换成统一的数据格式写入到文件；
(5)开发人员运行仿真软件以及自动驾驶软件后，运行本发明设计的回放工具；回放工具从文件中读取录制的数据，录制的数据采用统一格式保存；
(6)回放工具解析数据的类型字段，根据不同的字段类型将数据进行投放；
(6.1)回放工具将消息数据写入消息队列；
(6.2)回放工具将传感器数据写入到共享内存；
(7)自动驾驶软件通过读取消息队列以及共享内存的数据模拟场景运行的结果；
(8)自动驾驶软件将模拟运行的结果转换成仿真软件对应的车辆驱动参数后发送给仿真软件；
(9)仿真软件驱动放真车运行后，将车辆在仿真环境中的实施定位信息到共享内存；
(10)回放工具从共享内存中读取车辆模拟运行的实施定位信息并进行展示；
(11)回放工具同时读取步骤(5)中解析的录制定位信息并进行展示；
(12)开发基于自动驾驶运行的结果和实时日志进行问题定位和调试；可以通过回放工具无限次运行，并且在过程中增加日志信息或单步调试，进行问题定位。
其中步骤(1)～步骤(4)为自动驾驶场景数据录制方法，步骤(5)～步骤(12)为自动驾驶场景数据回放方法。
自动驾驶场景数据录制的工作原理：如图2所示，测试人员同时运行自动驾驶软件和本发明所述的系统，自动驾驶软件在运行过程中将各个模块的接口调用信息写入消息队列，录制工具从消息队列中读取消息信息并转换成统一的消息格式写入文件保存；同理，自动驾驶软件在运行过程中将传感器数据写入共享内存中，录制工具从共享内存中读取数据并转换成统一的消息格式写入文件保存。
自动驾驶场景数据录制的步骤：
(1)测试人员运行自动驾驶软件；
(2)测试人员运行录制工具并通过人机交互界面运行录制；
(3)录制工具读取自动驾驶软件生成的模块通讯数据；
(3.1)录制工具读取消息队列中自动驾驶各个模块通讯产生的消息数据，本实施例采用开源的RabbitMQ作为消息队列服务；
(3.2)录制工具将消息中转换成统一的数据格式写入到文件。本实施例采用开源的GoogleProtobuf作为统一数据格式；
(4)录制工具读取共享内存中的传感器数据(包括了摄像头的图像数据、激光雷达数据以及定位数据)；
(4.1)录制工具读取共享内存中的传感器数据(包括了摄像头的图像数据、激光雷达数据以及定位数据)；
(4.2)录制工具将传感器数据转换成统一的数据格式写入到文件。本实施例采用开源的GoogleProtobuf作为统一数据格式。
上述实施例描述的系统实现了录制自动驾驶软件在运行过程中的所有数据，包括模块间的消息数据、传感器数据和定位信息，并保存成统一数据格式。相较现有技术，录制工具在录制感知数据的同时录制了定位信息和模块间的消息通信数据，因此录制的数据不仅满足单一感知模块的调测同时满足了其它模块的调测(例如规划、决策以及控制等)和多模块的联合调测。
自动驾驶场景数据回放的工作原理：如图3所示，开发人员同时运行自动驾驶软件和本发明所述的系统，回放工具读取录制的场景文件，根据统一消息格式的类型信息分别解析成模块间通信的消息格式写入消息队列，以及传感器数据写入到共享内存。自动驾驶软件从消息队列中读取模块间的通信信息以及从共享内存中读取感知数据计算出车辆的控制信息发送给仿真软件，仿真软件根据车辆的控制信息驱动车辆执行相应的动作，并根据车辆当前的位置将车辆在仿真环境中的定位信息写入到共享内存中。在仿真环境中通过重新输入场景的感知数据以及自动驾驶模块间的消息信息驱动自动驾驶软件，开发者在自动驾驶软件运行过程中实时的检查运行状态和数据进行场景调测。
自动驾驶场景数据回放的步骤：
(5)开发人员运行仿真软件以及自动驾驶软件后，运行本发明设计的回放工具；回放工具从文件中读取录制的数据，录制的数据采用统一格式保存(本实施例采用的是Google的Protobuf)；
(6)回放工具解析数据的类型字段，根据不同的字段类型将数据进行投放；
(6.1)回放工具将消息数据写入消息队列(本实施例采用RabbitMQ)；
(6.2)回放工具将传感器数据写入到共享内存；
(7)自动驾驶软件通过读取消息队列以及共享内存的数据模拟场景运行的结果；
(8)自动驾驶软件将模拟运行的结果转换成仿真软件对应的车辆驱动参数后发送给仿真软件，所述模拟运行的结果包括车辆的速度、加速度和转向(本实施例采用TCPSocket方式传输)；
(9)仿真软件驱动放真车运行后，将车辆在仿真环境中的实施定位信息到共享内存；
(10)回放工具从共享内存中读取车辆模拟运行的实施定位信息并进行展示；
(11)回放工具同时读取步骤(5)中解析的录制定位信息并进行展示；
(12)开发基于自动驾驶运行的结果和实时日志进行问题定位和调试；可以通过回放工具无限次运行，并且在过程中增加日志信息或单步调试，进行问题定位。
上述实施例通过将录制的场景数据写入到消息队列和共享内存中，使得自动驾驶软件基于场景数据进行模拟运行，可以类似在实车中进行场景的调测，而又无需真实的做在实车中进行调试，避免在受限的环境进行软件调试，而且实车在运行中场景数据转瞬即逝，无法进行复现，而通过录制的场景在事后回放理论上可以无限次的复现当时出问题的场景，可以极大的提升自动驾驶软件单模块和全模块的调测效率。
实施例3：
本发明公开了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的自动驾驶软件调测方法。
实施例4：
本发明公开了一种计算机设备，包括储存器、处理器及存储在存储器上并可再处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的自动驾驶软件调测方法。
Claims (9)
1.一种自动驾驶软件调测系统，其特征在于，包括以下模块：
人机交互界面模块：测试人员通过该模块触发录制场景数据操作，开发人员通过该模块触发回放场景数据操作；
自动驾驶数据采集模块：自动驾驶软件运行后，该模块负责从消息队列和共享内存中读取自动驾驶软件写入的消息和传感器数据，并按照统一格式发送到消息集合中；
自动驾驶数据归档模块：该模块负责从消息集合中读取数据并写入到文件中；
自动驾驶场景显示模块：该模块在录制或回放时都从消息集合中读取数据，并解析其中的车辆实时定位数据，进而根据数据中的时间戳信息动态展示这辆运行轨迹和感知数据；
自动驾驶数据生成模块：场景回放时负责从文件中读取基于统一格式存储的数据并对数据进行反序列化后，发送到消息集合中；
自动驾驶数据回写模块：场景回放时负责从消息集合中读取数据并根据消息类型字段分别解析成消息队列数据和感知数据，写入到消息队列和共享缓存中；
自动驾驶场景仿真显示模块：场景回放时，如果同时运行仿真软件，该模块读取仿真软件输出的定位信息，实时展示自动驾驶软件基于录制的场景数据进行模拟运算后的轨迹信息。
2.一种基于权利要求1所述系统的自动驾驶软件调测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)测试人员运行自动驾驶软件；
(2)测试人员运行自动驾驶软件调测系统的录制工具并通过人机交互界面运行录制；
(3)录制工具读取自动驾驶软件生成的模块通讯数据；
(4)录制工具读取共享内存中的传感器数据；
(5)开发人员运行仿真软件以及自动驾驶软件后，运行本发明设计的回放工具；回放工具从文件中读取录制的数据，录制的数据采用统一格式保存；
(6)回放工具解析数据的类型字段，根据不同的字段类型将数据进行投放；
(7)自动驾驶软件通过读取消息队列以及共享内存的数据模拟场景运行的结果；
(8)自动驾驶软件将模拟运行的结果转换成仿真软件对应的车辆驱动参数后发送给仿真软件；
(9)仿真软件驱动仿真车运行后，将车辆在仿真环境中的实施定位信息到共享内存；
(10)回放工具从共享内存中读取车辆模拟运行的实施定位信息并进行展示；
(11)回放工具同时读取步骤(5)中解析的录制定位信息并进行展示；
(12)开发基于自动驾驶运行的结果和实时日志进行问题定位和调试；可以通过回放工具无限次运行，并且在过程中增加日志信息或单步调试，进行问题定位。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：
(3.1)录制工具读取消息队列中自动驾驶各个模块通讯产生的消息数据；
(3.2)录制工具将消息中转换成统一的数据格式写入到文件。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)具体为：
(4.1)录制工具读取共享内存中的传感器数据；
(4.2)录制工具将传感器数据转换成统一的数据格式写入到文件。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(4.1)中所述的传感器数据包括摄像头的图像数据、激光雷达数据以及定位数据。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(6)具体为：
(6.1)回放工具将消息数据写入消息队列；
(6.2)回放工具将传感器数据写入到共享内存。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(8)中所述模拟运行的结果包括车辆的速度、加速度和转向。
8.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的自动驾驶软件调测方法。
9.一种计算机设备，包括储存器、处理器及存储在存储器上并可再处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的自动驾驶软件调测方法。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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