CN113786608A - 车辆控制算法调校系统和方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种基于驾驶游戏引擎的车辆控制算法调校和方法。系统包括：驾驶游戏模块，具有输入组件和输出组件，基于驾驶游戏引擎并根据输入信号提供虚拟驾驶场景，通过输出组件呈现虚拟驾驶场景；相机，获取虚拟驾驶场景的第一图像，第一图像以虚拟驾驶场景为参考坐标系；图像适配模块，通过坐标变换将第一图像转换为第二图像，第二图像以车辆控制算法的标准坐标系为参考坐标系；待测产品模块，基于第二图像和车辆控制算法生成车辆控制指令和预期控制结果；指令适配模块，将车辆控制指令转换为适用于输入组件的格式的输入指令；指令补偿模块，对输入指令进行补偿使得虚拟驾驶场景中的模拟车辆的驾驶特性接近待测产品模块的驾驶特性，并输出到输入组件。
Description
技术领域
本公开涉及汽车技术领域，尤其涉及一种基于驾驶游戏引擎的车辆控制算法调校系统和方法。
背景技术
在辅助驾驶与自动驾驶项目开发中，视频处理算法与整车控制算法的标定与测试占据了很大一部分工作量。为节约时间、设备与场地，计算机辅助模拟会被引入开发过程。计算机辅助模拟本身的费用与维护又带来了很多金钱与时间成本。同时这种时间与金钱的成本又带来了资源开放性的问题。当开发资源稀缺时，只有有限的开发人员可以接触。从而其使用本身又成为稀缺能力。两者都会成为项目进展与技术发展的瓶颈。
现有应用视频游戏进行自动驾驶训练的研究是直接连接于自动驾驶的学习算法。由于没有视频或整车控制适配系统，因此不具有工程应用效果或跨产品应用的适应性。
发明内容
本公开提供一种基于驾驶游戏引擎的车辆控制算法调校系统和方法，能够大幅降低调校成本和时间。
根据本公开的一个方面，车辆控制算法调校系统可以包括驾驶游戏模块、相机、图像适配模块、待测产品模块、指令适配模块和指令补偿模块。驾驶游戏模块可以具有输入组件和输出组件，并且被配置成基于驾驶游戏引擎并根据从输入组件获取到的输入信号提供虚拟驾驶场景，并通过输出组件呈现虚拟驾驶场景。相机可以被配置成获取虚拟驾驶场景的第一图像，第一图像以虚拟驾驶场景为参考坐标系。图像适配模块可以被配置成通过坐标变换将第一图像转换为第二图像，第二图像以待测产品模块的车辆控制算法的标准坐标系为参考坐标系。待测产品模块可以被配置成基于第二图像和车辆控制算法生成车辆控制指令和预期控制结果。指令适配模块可以被配置成将车辆控制指令转换为适用于驾驶游戏模块的输入组件的格式的输入指令。指令补偿模块可以被配置成对输入指令进行补偿使得虚拟驾驶场景中的模拟车辆的驾驶特性接近待测产品模块的驾驶特性，并将补偿后的输入指令输出到驾驶游戏模块的输入组件。
在一个示例实施例中，补偿可以包括通过比例运算、微分运算和积分运算对所述输入指令进行滤波。
在一个示例实施例中，还可以包括：参考产品模块，参考产品模块被配置成基于第一图像输出参考控制结果；以及评估模块，评估模块被配置成对待测产品模块与参考产品模块的差异进行评估。
在一个示例实施例中，评估可以包括：对待测产品模块和参考产品模块的输出进行比较；以及将从第一图像获得的实际控制结果与参考控制结果进行比较。
根据本公开的另一个方面，基于驾驶游戏引擎的车辆控制算法调校方法可以包括：通过相机获取驾驶游戏模块的虚拟驾驶场景的第一图像，其中，第一图像以虚拟驾驶场景为参考坐标系，虚拟驾驶场景由驾驶游戏模块基于驾驶游戏引擎并根据从输入组件获取到的输入信号而提供，并且通过驾驶游戏引擎的输出组件来呈现；通过坐标变换将第一图像转换为第二图像，第二图像以待测产品模块的车辆控制算法的标准坐标系为参考坐标系；基于第二图像和车辆控制算法生成车辆控制指令和预期控制结果；将车辆控制指令转换为适用于驾驶游戏模块的输入组件的格式的输入指令；对输入指令进行补偿使得虚拟驾驶场景中的模拟车辆的驾驶特性接近待测产品模块的驾驶特性，并将补偿后的输入指令输出到驾驶游戏模块的输入组件；以及基于在驾驶游戏模块中的模拟结果调校车辆控制算法。
在一个示例实施例中，补偿可以包括通过比例运算、微分运算和积分运算对所述输入指令进行滤波。
在一个示例实施例中，可以还包括：由参考产品模块基于第一图像生成参考控制结果；以及评估模块，评估模块被配置成对待测产品模块与参考产品模块的差异进行评估。
在一个示例实施例中，评估可以包括：对待测产品模块和参考产品模块的输出进行比较；以及将从第一图像获得的实际控制结果与参考控制结果进行比较。
附图说明
附图一般通过示例的方式而不是限制的方式来图示在本文档中所讨论的各实施例。
图1是根据实施例的示例车辆控制算法调校系统100的框图。
图2图示出根据实施例的角度投影的示意图。
图3示出根据实施例的PID算法的示例拓扑结构。
图4示出根据实施例的PID算法的示例参数表。
图5是图示出根据实施例的示例车辆控制算法调校方法500的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下描述中，陈述了众多特定细节。然而，应当理解，可在没有这些特定细节的情况下实践本发明的实施例。在其他实例中，未详细示出公知的电路、结构和技术，以免使对本描述的理解模糊。
说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用表明所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但是每个实施例不一定都包括该特定的特征、结构或特性。此外，此类短语不一定是指同一个实施例。此外，当结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，认为结合无论是否被明确描述的其他实施例而影响此类特征、结构或特性是在本领域技术人员的知识范围之内的。
本公开提供一种基于汽车驾驶游戏引擎的车辆控制算法调校系统和方法。待调校的产品可以是车辆的ADAS(Advanced Driving Assistance System：高级驾驶辅助系统)或者其他车辆控制算法。总体上，在本公开的调校系统中，将车辆控制算法与驾驶游戏引擎对接。车辆控制算法基于由驾驶游戏引擎提供的虚拟驾驶场景来生成车辆控制指令，换言之，假想为本车辆处于由驾驶游戏引擎提供的虚拟驾驶场景中。虚拟驾驶场景可以模拟各种真实的驾驶场景，包括但不限于道路、信号灯、行人、障碍物、指示牌等。虚拟驾驶场景的信息可以通过相机来获取并提供给车辆控制算法。由于驾驶游戏引擎的虚拟驾驶场景与车辆控制算法所在的假想“本车辆”具有不同的参考系，因此需要对虚拟驾驶场景的图像信息进行转换。另一方面，车辆控制算法输出的控制指令需要输入到驾驶游戏引擎。这可以通过改造驾驶游戏模块的输入组件、诸如游戏杆，例如通过平行I/O来直接控制游戏杆的控制触点。但是，车辆控制算法的车辆控制指令针对的是车辆组件，不能直接应用于驾驶游戏引擎，因此需要对车辆控制指令进行补偿才能获得更真实的模拟效果。
图1是根据实施例的示例车辆控制算法调校系统100的框图。车辆控制算法调校系统100包括驾驶游戏模块1、相机2、图像适配模块3、待测产品模块4、指令适配模块5和指令补偿模块6。
驾驶游戏模块1内置并运行驾驶游戏引擎，具有输入组件12和输出组件14。输入组件12可以是各种游戏控制设备，用于接收控制指令。控制指令为电信号，输入到输入组件12内部的控制触点，以代替通过控制按钮、操纵杆等进行的输入。输出组件14可以是显示器、投影屏等，用于以视觉方式呈现由驾驶游戏引擎提供的虚拟驾驶场景。
相机2对通过输出组件14呈现的图像进行拍摄，获得虚拟驾驶场景的原始图像(也称为“第一图像”)。
图像适配模块3通过坐标变换对从相机2获取到的原始虚拟驾驶场景图像进行转换，以将原始虚拟驾驶场景图像的参考坐标系转换为车辆控制算法的标准坐标系。坐标变换的一个示例为角度投影。图2图示出根据实施例的角度投影的示意图。在相机2以及驾驶游戏模块1的输出组件14安装完成后，可以测量到相机2相对于输出组件14的位置和取向，由此可以计算出标准坐标系平面S与输出组件14呈现的虚拟驾驶场景的原始坐标系平面S’的角度和原点距离BB’。基于该角度和原地距离即可计算出中各个像素在标准坐标系中的坐标，得到转换后的图像(也称为“第二图像”)。
在一些实施例中，图像适配模块3可以在执行坐标变换前进行视界剪裁，以去除图像外围不需要的部分。
待测产品模块4、即本公开中待调校的车辆控制算法基于从图像适配模块3获取到的转换后的图像(驾驶场景)执行车辆控制，生成针对车辆内的执行部件的车辆控制指令。车辆控制算法还生成预期控制结果，诸如车辆的预期行驶轨迹。
指令适配模块5对来自待测产品模块4的车辆控制指令进行格式转换，使其符合驾驶游戏模块1所需的格式。
指令补偿模块6对来自指令适配模块5的输入指令进行补偿使得虚拟驾驶场景中的模拟车辆的驾驶特性接近待测产品模块的驾驶特性，并将补偿后的输入指令输出到驾驶游戏模块1的输入组件12。
作为补偿的一个示例，可以采用PID算法。图3示出根据实施例的PID算法的示例拓扑结构。图4示出根据实施例的PID算法的示例参数表。PID算法在P(比例)、I(积分)、D(微分)三个维度上对输入信号进行滤波从而产生调节作用。具体而言，比例运算进行比例幅度调节，微分运算对输入进行微分后来产生超前调节效果，积分运算对输入进行积分来产生迟滞效果。通过合理选择PID算法的参数，能够使驾驶游戏引擎中模拟的车辆的驾驶特性更接近实际车辆的驾驶特性。
在一些实施例中，车辆控制算法调校系统100可以进一步包括参考产品模块7和评估模块8。参考产品模块7可以是已完成调校的产品，其根据来自相机2的第一图像输出控制指令并生成参考控制结果，诸如参考行驶路径。参考控制结果被提供给评估模块8。评估模块8对待测产品模块4与参考产品模块7的差异进行评估。评估可以包括对待测产品模块4和参考产品模块7的输出进行比较、以及对待测产品模块4的实际控制结果和参考产品模块7的参考控制结果进行比较。实际控制结果可以从第一图像获得，例如可以是虚拟车辆在虚拟驾驶场景中的行驶轨迹、动态特性等。参考产品模块7和评估模块8能够为调校提供借鉴，进一步促进对待测产品模块4的调校。
图5是图示出根据实施例的示例车辆控制算法调校方法500的流程图。
在步骤S502中，驾驶游戏模块1运行驾驶游戏引擎，并通过输出组件14呈现虚拟驾驶场景。相机2对通过输出组件14呈现的虚拟驾驶场景进行拍摄，获得虚拟驾驶场景的原始图像(即“第一图像”)。
在步骤S504中，图像适配模块3通过坐标变换对从相机2获取到的第一图像进行转换，以将第一图像的参考坐标系转换为车辆控制算法的标准坐标系，得到转换后的图像(也称为“第二图像”)。
在步骤S506中，待测产品模块4基于从图像适配模块3获取到的第二图像中的驾驶场景执行车辆控制，生成针对车辆内的执行部件的车辆控制指令。车辆控制算法还生成预期控制结果，诸如车辆的预期行驶轨迹。
在步骤S508中，指令适配模块5对来自待测产品模块4的车辆控制指令进行格式转换，使其适于输入到驾驶游戏模块1。
在步骤S510中，指令补偿模块6对来自指令适配模块5的输入指令进行补偿使得虚拟驾驶场景中的模拟车辆的驾驶特性接近待测产品模块的驾驶特性，并将补偿后的输入指令输出到驾驶游戏模块1的输入组件12。补偿的一个示例如上文所述，可以利用PID算法。
以上步骤S504至步骤S510实时且持续进行。
在步骤S12中，基于在驾驶游戏模块1中的模拟结果调校待测产品模块4中的车辆控制算法。
通过采用本公开的车辆控制算法调校系统，能够在驾驶游戏引擎中模拟由车辆控制算法控制的车辆的特性。驾驶游戏引擎提供的输出结果可以作为调校车辆控制算法的依据。与传统的调校过程相比，无需进行实车路测，能节约大量的时间和成本，系统本身易于维护并且降低了开发难度。而且，这种在视频模拟系统外的整车应用模拟使得整个调试系统可以灵活而低成本地应用到各个自动驾驶项目设计中，能够灵活开放给更多的开发人员在项目早期就进行验证，并且能够与软件和算法的开发一起进行快速迭代开发。
本文中所公开的机制的实施例可被实现在硬件、软件、固件或此类实现方式的组合中。本发明的实施例可实现为在可编程系统上执行的计算机程序或程序代码，该可编程系统包括至少一个处理器、存储系统(包括易失性和非易失性数据库和/或存储元件)、至少一个输入设备以及至少一个输出设备。
至少一个实施例的一个或多个方面可由存储在机器可读介质上的表示处理器中的各种逻辑的表示性指令来实现，该表示性指令在由机器读取时使得该机器制造用于执行本文中所描述的技术的逻辑。
此类机器可读存储介质可以包括但不限于通过机器或设备制造或形成的物品的非暂态的有形安排，其包括存储介质，诸如：硬盘；任何其他类型的盘，包括软盘、光盘、只读光盘数据库(CD-ROM)、可读写光盘数据库(CD-RW)以及磁光盘；半导体器件，诸如只读数据库(ROM)、诸如动态随机存取数据库(DRAM)和静态随机存取数据库(SRAM)之类的随机存取数据库(RAM)、可擦除可编程只读数据库(EPROM)、闪存、电可擦除可编程只读数据库(EEPROM)；相变数据库(PCM)；磁卡或光卡；或适于存储电子指令的任何其他类型的介质。
以上详细描述了本发明的优选实施方式。但应当理解为本发明在不脱离其广义精神和范围的情况下可以采用各种实施方式及变形。本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本领域技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应属于由本发明的权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于驾驶游戏引擎的车辆控制算法调校系统，包括：
驾驶游戏模块，所述驾驶游戏模块具有输入组件和输出组件，并且被配置成基于驾驶游戏引擎并根据从输入组件获取到的输入信号提供虚拟驾驶场景，并通过输出组件呈现所述虚拟驾驶场景；
相机，所述相机被配置成获取所述虚拟驾驶场景的第一图像，所述第一图像以所述虚拟驾驶场景为参考坐标系；
图像适配模块，所述图像适配模块被配置成通过坐标变换将所述第一图像转换为第二图像，所述第二图像以待测产品模块的车辆控制算法的标准坐标系为参考坐标系；
待测产品模块，所述待测产品模块被配置成基于所述第二图像和所述车辆控制算法生成车辆控制指令和预期控制结果；
指令适配模块，所述指令适配模块被配置成将所述车辆控制指令转换为适用于所述驾驶游戏模块的输入组件的格式的输入指令；
指令补偿模块，所述指令补偿模块被配置成对所述输入指令进行补偿使得所述虚拟驾驶场景中的模拟车辆的驾驶特性接近待测产品模块的驾驶特性，并将补偿后的输入指令输出到所述驾驶游戏模块的所述输入组件。
2.如权利要求1所述的车辆控制算法调校系统，其特征在于，所述补偿包括通过比例运算、微分运算和积分运算对所述输入指令进行滤波。
3.如权利要求1所述的车辆控制算法调校系统，还包括：
参考产品模块，所述参考产品模块被配置成基于所述第一图像输出参考控制结果；以及
评估模块，所述评估模块被配置成对所述待测产品模块与所述参考产品模块的差异进行评估。
4.如权利要求3所述的车辆控制算法调校系统，其特征在于，所述评估包括：
对所述待测产品模块和所述参考产品模块的输出进行比较；以及
将从所述第一图像获得的实际控制结果与所述参考控制结果进行比较。
5.一种基于驾驶游戏引擎的车辆控制算法调校方法，包括：
通过相机获取驾驶游戏模块的虚拟驾驶场景的第一图像，其中，所述第一图像以所述虚拟驾驶场景为参考坐标系，所述虚拟驾驶场景由所述驾驶游戏模块基于驾驶游戏引擎并根据从输入组件获取到的输入信号而提供，并且通过所述驾驶游戏引擎的输出组件来呈现；
通过坐标变换将所述第一图像转换为第二图像，所述第二图像以待测产品模块的车辆控制算法的标准坐标系为参考坐标系；
基于所述第二图像和所述车辆控制算法生成车辆控制指令和预期控制结果；
将所述车辆控制指令转换为适用于所述驾驶游戏模块的所述输入组件的格式的输入指令；
对所述输入指令进行补偿使得所述虚拟驾驶场景中的模拟车辆的驾驶特性接近待测产品模块的驾驶特性，并将补偿后的输入指令输出到所述驾驶游戏模块的所述输入组件；以及
基于在所述驾驶游戏模块中的模拟结果调校所述车辆控制算法。
6.如权利要求5所述的车辆控制算法调校方法，其特征在于，所述补偿包括通过比例运算、微分运算和积分运算对所述输入指令进行滤波。
7.如权利要求5所述的车辆控制算法调校方法，还包括：
由参考产品模块基于所述第一图像生成参考控制结果；以及
评估模块，所述评估模块被配置成对所述待测产品模块与所述参考产品模块的差异进行评估。
8.如权利要求7所述的车辆控制算法调校方法，其特征在于，所述评估包括：
对所述待测产品模块和所述参考产品模块的输出进行比较；以及
将从所述第一图像获得的实际控制结果与所述参考控制结果进行比较。
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|---|---|---|---|
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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