CN113848749A - 自动驾驶仿真测试系统、方法、电子设备及存储介质 - Google Patents
自动驾驶仿真测试系统、方法、电子设备及存储介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113848749A CN113848749A CN202111012836.XA CN202111012836A CN113848749A CN 113848749 A CN113848749 A CN 113848749A CN 202111012836 A CN202111012836 A CN 202111012836A CN 113848749 A CN113848749 A CN 113848749A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- simulation
- vehicle
- data
- gps
- scene
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 271
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 91
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 69
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 59
- 238000010998 test method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 21
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 20
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 18
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 14
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 10
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000013524 data verification Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000012549 training Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B17/00—Systems involving the use of models or simulators of said systems
- G05B17/02—Systems involving the use of models or simulators of said systems electric
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
Abstract
本发明提供一种自动驾驶仿真测试系统、方法、电子设备及存储介质，所述系统包括：场景仿真模块，用于加载车辆的仿真行驶场景；车辆仿真模块，用于加载车辆模型，以供所述车辆模型执行自动驾驶控制器发出的驾驶指令；GNSS模块，用于基于车辆运动参数获取车辆的位置信息和姿态信息。本发明实施例提供的自动驾驶仿真测试系统、方法、电子设备及存储介质，通过将GNSS信号的硬件获取方式转换为软件化获取，使GNSS信号的获取过程彻底摆脱了对硬件的依赖，在提高GNSS信号精确度的同时简化了获取方法，节省了人力物力。
Description
技术领域
本发明涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种自动驾驶仿真测试系统、方法、电子设备及存储介质。
背景技术
安全的自动驾驶系统需要约10亿公里海量的测试，实车训练测试成本较高耗时耗力，快速高效低成本的仿真测试被各公司采用，而在自动驾驶仿真测试过程中，仿真系统的真实性至关重要，如何减小仿真系统与真实系统的差异，提高系统真实度是亟待解决的问题。
自动驾驶中的高精度定位技术，GNSS(全球卫星导航系统)定位能得到车辆所处的经纬度信息和当前的姿态信息，反映的是车辆在地球坐标系中的绝对位置，所以在自动驾驶仿真测试过程中主要利用GNSS定位方法实现定位仿真过程。
现阶段利用GNSS定位方法实现定位仿真主要是通过模拟卫星信号发生器模拟发出卫星信号，然后通过接收器接收该卫星信号，最终实现定位仿真过程。但是，模拟信号发生器的成本往往比较高，模拟星座操作也较为复杂，导致信号定位精度不高，且容易引入误差，无法实现大规模并发自动化仿真。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种自动驾驶仿真测试系统、方法、电子设备及存储介质。
本发明提供一种自动驾驶仿真测试系统，包括：场景仿真模块，用于加载车辆的仿真行驶场景；车辆仿真模块，用于加载车辆模型，以供所述车辆模型执行自动驾驶控制器发出的驾驶指令；GNSS模块，用于基于车辆运动参数获取车辆的位置信息和姿态信息。
根据本发明提供的一种自动驾驶仿真测试系统，所述GNSS模块包括：GPS子模块，用于生成GPS仿真数据；IMU子模块，用于生成IMU仿真数据；系统时间同步子模块，用于同步所述GPS仿真数据和所述IMU仿真数据。
根据本发明提供的一种自动驾驶仿真测试系统，所述GPS子模块包括：GPS数据仿真单元，用于基于车辆运动参数获取初始GPS仿真数据；GPS噪声单元，用于基于车辆模型在仿真行驶场景中所处的实时位置加载不同的GPS噪声模型，并利用所述GPS噪声模型修正所述初始GPS仿真数据，生成GPS仿真数据；GPS数据封装单元，用于封装所述GPS仿真数据。
根据本发明提供的一种自动驾驶仿真测试系统，所述IMU子模块包括：IMU数据仿真单元，用于基于车辆运动参数获取初始IMU仿真数据；滤波单元，用于基于车辆模型的运动状态加载不同的微分滤波器，并利用所述微分滤波器修正所述初始IMU仿真数据，生成IMU仿真数据；IMU数据封装单元，用于封装所述IMU仿真数据。
本发明还提供一种自动驾驶仿真测试方法，包括：初始流程，控制场景仿真模块加载车辆的仿真行驶场景，控制车辆仿真模块加载车辆模型，基于所述仿真行驶场景生成仿真数据，以供自动驾驶控制器基于所述仿真数据生成第一驾驶指令，所述车辆模型基于所述第一驾驶指令更新车辆运动参数；定位流程，控制GNSS模块基于更新后的车辆运动参数获取车辆的位置信息和姿态信息，以供所述自动驾驶控制器基于所述位置信息和姿态信息生成第二驾驶指令；更新流程，控制所述车辆模型基于所述第二驾驶指令实时更新所述车辆运动参数，并跳转执行所述定位流程。
根据本发明提供的一种自动驾驶仿真测试方法，在初始流程之前，所述方法还包括：场景仿真流程，加载车辆的仿真行驶场景，所述仿真行驶场景包括静态场景和动态场景；车辆仿真流程，加载车辆模型，所述车辆模型包括车辆物理尺寸模型和车辆动力学模型。
根据本发明提供的一种自动驾驶仿真测试方法，所述车辆运动参数包括车辆的横向位移、纵向位移、行驶速度和/或轮胎接地点信息。
根据本发明提供的一种自动驾驶仿真测试方法，所述位置信息包括车辆模型所处位置的经纬度、高度和/或方位角，所述姿态信息包括所述车辆模型的加速度、角加速度、俯仰角和/或横滚角。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述自动驾驶仿真测试方法的步骤。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，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如上述任一种所述自动驾驶仿真测试方法的步骤。
本发明提供的自动驾驶仿真测试系统、方法、电子设备及存储介质，通过转换GNSS信号的获取方式，由现有技术中的依赖于射频模型设备的硬件化获取转换为软件化获取，基于此实现低成本的大规模硬件(自动驾驶控制器)在环仿真，解决射频模型设备成本较高，连接复杂，仿真能力受限且GNSS信号准确度较差的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明提供的自动驾驶仿真测试系统的结构示意图；
图2是本发明提供的自动驾驶仿真测试方法的流程示意图之一；
图3是本发明提供的自动驾驶仿真测试系统的数据流向示意图；
图4是本发明提供的GNSS模块的结构示意图；
图5是本发明提供的自动驾驶仿真测试方法的流程示意图之二；
图6是本发明提供的电子设备的结构示意图。
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，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明提供的自动驾驶仿真测试系统的结构示意图，如图1所示，所述自动驾驶仿真测试系统包括：
场景仿真模块，用于加载车辆的仿真行驶场景；
车辆仿真模块，用于加载车辆模型，以供所述车辆模型执行自动驾驶控制器发出的驾驶指令；
GNSS模块，用于基于车辆运动参数获取车辆的位置信息和姿态信息。
需要说明的是，该自动驾驶仿真测试系统是一种仿真测试软件，该软件设置多个功能模块，包括场景仿真模块、车辆仿真模块以及GNSS模块；其中，
场景仿真模块用于加载车辆的仿真行驶场景，该仿真行驶场景包括静态场景与动态场景，静态场景有车道信息，建筑物，交通设施牌等静态内容，动态场景有运动的机动车、非机动车、行人、信号灯、天气等动态变化的场景信息。
车辆仿真模块用于加载车辆模型，该车辆模型包括车辆物理尺寸模型和车辆动力学模型，车辆物理尺寸模型中存在有车辆的长度、高度、宽度、轮胎大小等信息，车辆动力学模型中存在有车辆的横向位移、纵向位移、行驶速度以及轮胎接地点信息，车辆动力学模型可以参照转向角度、刹车油门开度指令相应输出车辆横向运动及纵向运动的位移。
GNSS模块用于基于车辆运动参数获取车辆的位置信息和姿态信息，其中，车辆运动参数包括车辆的横向位移、纵向位移、行驶速度以及轮胎接地点信息，车辆的位置信息包括车辆模型所处位置的经纬度、高度和/或方位角，车辆的姿态信息包括车辆模型的加速度、俯仰角和/或横滚角。
自动驾驶控制器包含感知，规划、控制等模块，会感知场景仿真软件中车辆周边静态、动态的环境信息，根据车辆运动逻辑，规划车辆运动路径及给车辆发送控制指令。
本发明提供的自动驾驶仿真测试系统，通过转换GNSS信号的获取方式，由现有技术中的依赖于射频模型设备的硬件化获取转换为软件化获取，基于此实现低成本的大规模硬件(自动驾驶控制器)在环仿真，解决射频模型设备成本较高，连接复杂，仿真能力受限且GNSS信号准确度较差的问题；与此同时，基于场景仿真模块、车辆仿真模块以及GNSS模块之间的良好配合，可用于实现对自动驾驶控制器在环系统测试，便于发现自动驾驶系统模块间的兼容性问题，避免问题遗留到实车验证环节，降低验证成本。
根据本发明提供的一种自动驾驶仿真测试系统，在本发明中，所述GNSS模块包括：GPS子模块，用于生成GPS仿真数据；IMU子模块，用于生成IMU仿真数据；系统时间同步子模块，用于同步所述GPS仿真数据和所述IMU仿真数据。
需要说明的是，在利用自动驾驶仿真测试系统对自动驾驶控制器进行在环仿真测试过程中，车辆模型会产生一系列的车辆运动参数，具体包括车辆的横向位移、纵向位移、行驶速度以及轮胎接地点信息，GNSS模块会实时获取上述车辆运动参数并对其进行处理，最终得到GPS仿真数据和IMU仿真数据，GPS仿真数据包括车辆模型所处位置的经纬度、高度、方位角、俯仰角和/或横滚角，IMU仿真数据包括加速度、角加速度。为了确保获取的GPS仿真数据和IMU仿真数据的同步性，保证获取的GPS仿真数据和IMU仿真数据始终是针对于同一个点作出的，在GNSS模块中设置了一个系统时间同步子模块，基于此确保获取的GPS仿真数据和IMU仿真数据保持同步。
本发明提供的自动驾驶仿真测试系统，通过在GNSS模块中设置GPS子模块与IMU子模块，实现了对车辆的位置信息和姿态信息的获取，实现了对车辆的精准定位；同时，在GNSS模块内部设置系统时间同步子模块，确保了车辆位置信息与姿态信息获取过程的同步性，从而进一步确保信息的准确度。
根据本发明提供的一种自动驾驶仿真测试系统，在本发明中，所述GPS子模块包括：
GPS数据仿真单元，用于基于车辆运动参数获取初始GPS仿真数据；
GPS噪声单元，用于基于车辆模型在仿真行驶场景中所处的实时位置加载不同的GPS噪声模型，并利用所述GPS噪声模型修正所述初始GPS仿真数据，生成GPS仿真数据；
GPS数据封装单元，用于封装所述GPS仿真数据。
需要说明的是，为了确保GPS模块输出的数据与仿真测试场景的贴合度以及提高仿真测试过程与真实情况的相似度，在GPS模块内部设置GPS数据仿真单元、GPS噪声单元以及GPS数据封装单元，其中，
GPS数据仿真单元用于基于车辆运动参数获取初始GPS仿真数据，GPS数据仿真单元构建GPS仿真模型，然后将车辆运动参数输入到该GPS仿真模型，输出初始GPS仿真数据，该初始GPS仿真数据是在不受任何干扰的前提下模拟出来的数据，即是一种理想化数据。
GPS噪声单元用于基于车辆模型在仿真行驶场景中所处的实时位置加载不同的GPS噪声模型，并利用GPS噪声模型修正初始GPS仿真数据，生成GPS仿真数据；利用噪声模型对初始GPS仿真数据进行再处理的目的在于提高GPS仿真数据与仿真测试场景的贴合度，例如，当车辆进入隧道时，其GPS信号一定是有所减弱的，但是得到的初始GPS仿真数据无法体现这一点，在这种情况下即可以加载隧道噪声模型对初始GPS仿真数据进行修正，从而得到最终的GPS仿真数据。
GPS数据封装单元用于封装GPS仿真数据，为了提高最终输出的GPS仿真数据与实际GPS数据的相似度，需要将得到的GPS仿真数据进行封装，该过程相当于数据的格式转换，转换后的数据格式与GPS硬件设备输出的数据格式保持一致，具体为参考GPS数据的报文头及数据校验方法，对封装的结构体增加报文头、报文尾，通过GPS数据的校验方法校验报文大小及数据发送频率，通过指定地址及端口以特定频率发送数据。
通过使用matlab工具，通过使用.m实现GPS子模块与simulink动力学模块实现通讯，GPS子模块通过s-function实现地图坐标点与经纬度的匹配，将车辆偏移位移距离与车辆heading角(方位角)进行匹配，轮胎接触点的高度与车辆的pitch角(俯仰角)、roll(横滚角)的角度进行匹配，同时完成车辆模型运动坐标系与地图坐标系转换，对车辆模型输出的运动速度与地图坐标系中的速度进行匹配。
本发明提供的自动驾驶仿真测试系统，通过GPS数据仿真单元实现了对初始GPS仿真数据的获取，同时利用GPS噪声单元提高了GPS仿真数据与仿真行驶场景的贴合度，同时利用GPS数据封装单元进一步提高了GPS仿真数据与实际GPS数据的相似度；综合以上，提高了仿真测试与实体测试的相似度。
根据本发明提供的一种自动驾驶仿真测试系统，在本发明中，所述IMU子模块包括：
IMU数据仿真单元，用于基于车辆运动参数获取初始IMU仿真数据；
滤波单元，用于基于车辆模型的运动状态加载不同的微分滤波器，并利用所述微分滤波器修正所述初始IMU仿真数据，生成IMU仿真数据；
IMU数据封装单元，用于封装所述IMU仿真数据。
需要说明的是，为了确保IMU模块输出的数据与仿真测试场景的贴合度以及提高仿真测试过程与真实情况的相似度，在IMU模块内部设置IMU数据仿真单元、滤波单元以及IMU数据封装单元，其中，
IMU数据仿真单元用于基于车辆运动参数获取初始IMU仿真数据；IMU数据仿真单元构建IMU仿真模型，然后将车辆运动参数输入到该IMU仿真模型，输出初始IMU仿真数据，当车辆在仿真行驶场景中行驶过程中，在车辆非匀速直线运动情况下会导致初始IMU仿真数据出现较大误差，例如，当车辆加速度不为零的时候，或者车辆经过有坑的路面时，都会导致初始IMU仿真数据的不准确，基于此需要对该数据进行修正，在本发明中，利用滤波单元对初始IMU仿真数据进行修正，以确保最终输出的数据的准确性。
滤波单元用于基于车辆模型的运动状态加载不同的微分滤波器，并利用微分滤波器修正初始IMU仿真数据，生成IMU仿真数据；针对于车辆模型的不同运动状态会加载不同的微分滤波器，以满足对应的修正需求，通过微分滤波器对初始IMU仿真数据进行处理，得到准确的IMU仿真数据。
IMU数据封装单元用于封装IMU仿真数据，为了提高最终输出的IMU仿真数据与实际IMU数据的相似度，需要将得到的IMU仿真数据进行封装，该过程相当于数据的格式转换，转换后的数据格式与IMU硬件设备输出的数据格式保持一致，具体为参考IMU数据的报文头及数据校验方法，对封装的结构体增加报文头，报文尾及校验方法，校验报文大小及数据发送频率，通过指定地址及端口以特定频率发送数据。
通过使用matlab工具，通过使用.m实现IMU子模块与simulink动力学模块实现通讯，同时参考仿真硬件状态信号，设置好相应状态位。IMU子模块通过对速度的微分及滤波，计算出加速度等信息，同时通过对角速度的微分及滤波，计算出角加速度等信息。
本发明提供的自动驾驶仿真测试系统，通过IMU数据仿真单元实现了对初始IMU仿真数据的获取，同时利用不同的微分滤波器得到了所需精度的IMU仿真数据，同时利用IMU数据封装单元进一步提高了IMU仿真数据与实际IMU数据的相似度；综合以上，提高了仿真测试与实体测试的相似度。
图2是本发明提供的自动驾驶仿真测试方法的流程示意图之一，如图2所示，所述方法包括：
S210，初始流程，基于预设仿真行驶场景生成仿真数据，以供自动驾驶控制器基于所述仿真数据生成第一驾驶指令，车辆模型基于所述第一驾驶指令更新车辆运动参数；
S220，初始流程，控制场景仿真模块加载车辆的仿真行驶场景，控制车辆仿真模块加载车辆模型，基于所述仿真行驶场景生成仿真数据，以供自动驾驶控制器基于所述仿真数据生成第一驾驶指令，所述车辆模型基于所述第一驾驶指令更新车辆运动参数；
S230，更新流程，控制所述车辆模型基于所述第二驾驶指令实时更新所述车辆运动参数，并跳转执行所述定位流程。
初始流程，当仿真行驶场景加载完成后，会产生一系列场景信息，例如车道信息，建筑物，交通设施牌等静态场景信息和/或运动的机动车、非机动车、行人等动态场景信息；假设当交通信号灯为绿色且车辆处于直行车道时，此时自动驾驶控制器需要发出“向前直行”的驾驶指令，当车辆运动后，其对应的车辆运动参数会发生实时的变化，例如车辆在仿真行驶场景中的坐标位置以及车辆运动的速度等。
定位流程，GNSS模块基于更新后的车辆运动参数获取车辆的位置信息和姿态信息，例如基于车辆的纵向位移以及横向位移，即车辆坐标位置的改变获取车辆当前所处位置的经纬度，和/或，基于车辆的轮胎接触点信息获取车辆当前所处的高度以及俯仰角，以便于自动驾驶控制器基于车辆的位置信息和姿态信息作出新的驾驶指令；在车辆行驶过程中，场景仿真模块会随着车辆位移的变化实时更新场景信息，以便于实现在不同场景下对自动驾驶控制器的仿真测试。
更新流程，在仿真行驶场景中，车辆基于驾驶指令执行行驶动作，车辆的运动参数随着行驶过程的进行而实时更新，基于该更新后的车辆运动参数重复执行定位流程，直到仿真测试结束。
本发明提供的自动驾驶仿真测试方法，通过构建仿真行驶场景与车辆模型，自动驾驶控制器以仿真行驶场景中的场景信息作为发出第一驾驶指令的依据，车辆模型基于驾驶指令实时更新车辆运动参数，GNSS模块基于实时更新的车辆运动参数获取车辆的位置信息和姿态信息，自动驾驶控制器以车辆的位置信息和姿态信息作为发出新的驾驶指令的依据，基于以上过程实现了对于自动驾驶控制器在仿真行驶场景中的精准仿真测试过程。
根据本发明提供的一种自动驾驶仿真测试方法，在本发明中，在初始流程之前，所述方法还包括：场景仿真流程，加载车辆的仿真行驶场景，所述仿真行驶场景包括静态场景和动态场景；车辆仿真流程，加载车辆模型，所述车辆模型包括车辆物理尺寸模型和车辆动力学模型。
需要说明的是，仿真行驶场景中的静态场景包括车道信息、建筑物以及交通设施牌等场景信息，动态场景包括运动的机动车、非机动车、行人、信号灯以及天气等动态变化的场景信息。车辆模型中的车辆物理尺寸模型包括车辆的长度、宽度、高度以及轮胎大小等车辆本身具有的参数信息，车辆动力学模型包括车辆的横向位移、纵向位移以及轮胎与地面的摩擦力信息等动态参数信息。
本发明提供的自动驾驶仿真测试方法，通过场景仿真流程加载车辆的仿真行驶场景，通过车辆仿真流程加载车辆模型，基于以上流程为自动驾驶仿真测试过程完成了测试阶段的准备工作，为仿真测试过程的顺利进行打下了良好的基础。
根据本发明提供的一种自动驾驶仿真测试方法，在本发明中，所述位置信息包括车辆模型所处位置的经纬度、高度和/或方位角，所述姿态信息包括所述车辆模型的加速度、角加速度、俯仰角和/或横滚角。
需要说明的是，在本发明实施例中，利用GPS子模块实现对车辆模型所处位置经纬度、高度、方位角、俯仰角以及横滚角的获取，利用IMU子模块实现对车辆模型加速度与角加速度的获取。
本发明提供的自动驾驶仿真测试方法，通过GPS子模块和IMU子模块对以上数据的获取，实现了对车辆模型位置信息与姿态信息的全方位获取，实现了对车辆模型在仿真行驶场景中的精准定位与运动姿态的准确描述。
图3是本发明提供的自动驾驶仿真测试系统的数据流向示意图，如图3所示，所述自动驾驶仿真测试系统的数据流向如下：
需要说明的是，连接及设置好各功能模块通讯，保证通讯正常。场景仿真模块分别向自动驾驶控制器及动力学模型发送场景信息，自动驾驶控制器根据目前位置及周边环境信息，输出驾驶指令，车辆动力学模型根据控制指令，分别作出横向与纵向的控制响应，然后输出给场景仿真模块及GNSS模型，更新车辆在仿真场景中的位置及计算GNSS信号，经GNSS模型换算出的GPS与IMU信息发送给自动驾驶控制器，实现闭环仿真。
本发明提供的自动驾驶仿真测试系统，通过基于场景仿真模块、车辆仿真模块以及GNSS模块之间的良好配合，可用于实现对自动驾驶控制器在环系统测试，便于发现自动驾驶系统模块间的兼容性问题，避免问题遗留到实车验证环节，降低验证成本。
图4是本发明提供的GNSS模块的结构示意图，如图4所示，所述GNSS模块包括：GPS子模块、IMU子模块以及系统时间同步子模块，其中，GPS子模块包括CPS数据仿真模块、GPS噪声单元以及GPS数据封装单元；IMU子模块包括IMU数据仿真单元、滤波单元以及IMU数据封装单元。
基于场景仿真软件和车辆动力学模型获取车辆运动参数，将该车辆运动参数输入到GNSS模块中，之后，车辆运动参数分为两部分：
经由GPS子模块处理，输出车辆模型所处位置的经纬度、俯仰角、横滚角、高度和/或方位角；
经由IMU子模块处理，输出车辆模型的加速度以及角加速度。
为了确保GPS子模块与IMU子模块输出数据的同步性，在两者之间设置一个系统同时间同步模块，同时该模块可以使仿真系统内部的时间与实际时间保持一致。
将得到的GPS数据和IMU数据发送至自动驾驶控制器的GPS&IMU信号接收器上，为自动驾驶控制器下一步作出的驾驶指令提供依据。
本发明提供的自动驾驶仿真测试系统，通过将GNSS模块内部细分为GPS子模块和IMU子模块，使GNSS模块可以基于车辆运动参数实时输出GPS数据和IMU数据，为仿真行驶场景中车辆的精准定位提供了可靠的基础，同时利用系统时间同步模块确保输出的GPS数据与IMU数据保持同步性，进一步确保了对于车辆定位过程的精准度。
图5是本发明提供的自动驾驶仿真测试方法的流程示意图之二，如图5所示，所述自动驾驶仿真测试方法如下：
Step1，利用场景仿真软件进行三维静态建模、动态交通流建模，并输出车辆的起始位置；根据算法训练样本需求或测试场景需求，在场景仿真软件中建立三维测试场景；测试场景包含静态场景与动态场景；其中静态场景包含车道信息，建筑物，交通设施牌等静态内容，动态场景包含运动的机动车、非机动车、行人、信号灯、天气等动态变化的场景信息；
Step2，利用自动驾驶控制器硬件，控制车辆启动；
Step3，利用车辆动力学模型，根据控制器指令，计算车辆的运动位移；根据仿真自动驾驶车辆的信息，设置车辆模型，包含车辆物理尺寸模型，车辆动力学模型，并将车辆模型导入到测试场景中；车辆动力学模型参照转向角度、刹车油门开度指令相应输出车辆横向及纵向运动的位移；
Step4，利用GNSS模型，根据动力学输出位移、速度等信息，输出GPS和IMU信号；
通过使用matlab工具，通过使用.m实现GPS、IMU模型与simulink动力学模块实现通讯；GPS模型中通过s-function实现地图坐标点与经纬度的匹配，车辆偏移位移距离与车辆heading角匹配，轮胎接触点的高度与车辆pitch、roll角度匹配，完成车辆运动坐标系与地图坐标系转换，设置仿真GPS在车辆中的相对位置，实现动力学模型输出运动速度与地图坐标系中速度的匹配；IMU模型中通过对速度的微分及滤波，计算出加速度等信息，通过对角速度的微分及滤波，计算出角加速度等信息，参考仿真硬件状态信号，设置好相应状态位；GPS、IMU模型中完成精确系统时间与GPS世界时间的转换并精确到ms量级；
Step5，利用GNSS噪声模型，根据仿真测试中静态建筑物及动态交通场景，加载相应的噪声模型；
Step6，GPS、IMU数据格式定义，即首先对GPS仿真数据和IMU仿真数据进行格式转换，然后将其发送给被测试硬件，完成实时仿真过程；参考GPS、IMU数据的报文头及数据校验方法，对封装的结构体增加报文头，报文尾及校验方法，校验报文大小及数据发送频率，通过指定地址及端口以特定频率发送数据，硬件在环系统被测控制器硬件接收仿真数据，被测硬件校验仿真数据格式被最终有效响应数据，实现硬件在环；
Step7，跳转执行Step2。
本发明提供的自动驾驶仿真测试方法，通过构建仿真行驶场景与车辆模型，自动驾驶控制器以仿真行驶场景中的场景信息作为发出第一驾驶指令的依据，车辆模型基于驾驶指令实时更新车辆运动参数，GNSS模块基于实时更新的车辆运动参数获取车辆的位置信息和姿态信息，自动驾驶控制器以车辆的位置信息和姿态信息作为发出新的驾驶指令的依据，基于以上过程实现了对于自动驾驶控制器在仿真行驶场景中的精准仿真测试过程。
图6示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)610、通信接口(Communications Interface)620、存储器(memory)630和通信总线640，其中，处理器610，通信接口620，存储器630通过通信总线640完成相互间的通信。处理器610可以调用存储器630中的逻辑指令，以执行自动驾驶仿真测试方法，该方法包括：初始流程，控制场景仿真模块加载车辆的仿真行驶场景，控制车辆仿真模块加载车辆模型，基于所述仿真行驶场景生成仿真数据，以供自动驾驶控制器基于所述仿真数据生成第一驾驶指令，所述车辆模型基于所述第一驾驶指令更新车辆运动参数；定位流程，控制GNSS模块基于更新后的车辆运动参数获取车辆的位置信息和姿态信息，以供所述自动驾驶控制器基于所述位置信息和姿态信息生成第二驾驶指令；更新流程，控制所述车辆模型基于所述第二驾驶指令实时更新所述车辆运动参数，并跳转执行所述定位流程。
此外，上述的存储器630中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的自动驾驶仿真测试方法，该方法包括：初始流程，控制场景仿真模块加载车辆的仿真行驶场景，控制车辆仿真模块加载车辆模型，基于所述仿真行驶场景生成仿真数据，以供自动驾驶控制器基于所述仿真数据生成第一驾驶指令，所述车辆模型基于所述第一驾驶指令更新车辆运动参数；定位流程，控制GNSS模块基于更新后的车辆运动参数获取车辆的位置信息和姿态信息，以供所述自动驾驶控制器基于所述位置信息和姿态信息生成第二驾驶指令；更新流程，控制所述车辆模型基于所述第二驾驶指令实时更新所述车辆运动参数，并跳转执行所述定位流程。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，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以执行上述各提供的自动驾驶仿真测试方法，该方法包括：初始流程，控制场景仿真模块加载车辆的仿真行驶场景，控制车辆仿真模块加载车辆模型，基于所述仿真行驶场景生成仿真数据，以供自动驾驶控制器基于所述仿真数据生成第一驾驶指令，所述车辆模型基于所述第一驾驶指令更新车辆运动参数；定位流程，控制GNSS模块基于更新后的车辆运动参数获取车辆的位置信息和姿态信息，以供所述自动驾驶控制器基于所述位置信息和姿态信息生成第二驾驶指令；更新流程，控制所述车辆模型基于所述第二驾驶指令实时更新所述车辆运动参数，并跳转执行所述定位流程。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种自动驾驶仿真测试系统，其特征在于，包括：
场景仿真模块，用于加载车辆的仿真行驶场景；
车辆仿真模块，用于加载车辆模型，以供所述车辆模型执行自动驾驶控制器发出的驾驶指令；
GNSS模块，用于基于车辆运动参数获取车辆的位置信息和姿态信息。
2.根据权利要求1所述的自动驾驶仿真测试系统，其特征在于，所述GNSS模块包括：
GPS子模块，用于生成GPS仿真数据；
IMU子模块，用于生成IMU仿真数据；
系统时间同步子模块，用于同步所述GPS仿真数据和所述IMU仿真数据。
3.根据权利要求2所述的自动驾驶仿真测试系统，其特征在于，所述GPS子模块包括：
GPS数据仿真单元，用于基于车辆运动参数获取初始GPS仿真数据；
GPS噪声单元，用于基于车辆模型在仿真行驶场景中所处的实时位置加载不同的GPS噪声模型，并利用所述GPS噪声模型修正所述初始GPS仿真数据，生成GPS仿真数据；
GPS数据封装单元，用于封装所述GPS仿真数据。
4.根据权利要求2所述的自动驾驶仿真测试系统，其特征在于，所述IMU子模块包括：
IMU数据仿真单元，用于基于车辆运动参数获取初始IMU仿真数据；
滤波单元，用于基于车辆模型的运动状态加载不同的微分滤波器，并利用所述微分滤波器修正所述初始IMU仿真数据，生成IMU仿真数据；
IMU数据封装单元，用于封装所述IMU仿真数据。
5.一种应用权利要求1-4任一项所述自动驾驶仿真测试系统的自动驾驶仿真测试方法，其特征在于，包括：
初始流程，控制场景仿真模块加载车辆的仿真行驶场景，控制车辆仿真模块加载车辆模型，基于所述仿真行驶场景生成仿真数据，以供自动驾驶控制器基于所述仿真数据生成第一驾驶指令，所述车辆模型基于所述第一驾驶指令更新车辆运动参数；
定位流程，控制GNSS模块基于更新后的车辆运动参数获取车辆的位置信息和姿态信息，以供所述自动驾驶控制器基于所述位置信息和姿态信息生成第二驾驶指令；
更新流程，控制所述车辆模型基于所述第二驾驶指令实时更新所述车辆运动参数，并跳转执行所述定位流程。
6.根据权利要求5所述的自动驾驶仿真测试方法，其特征在于，在初始流程之前，所述方法还包括：
场景仿真流程，加载车辆的仿真行驶场景，所述仿真行驶场景包括静态场景和动态场景；
车辆仿真流程，加载车辆模型，所述车辆模型包括车辆物理尺寸模型和车辆动力学模型。
7.根据权利要求5所述的自动驾驶仿真测试方法，其特征在于，所述车辆运动参数包括车辆的横向位移、纵向位移、行驶速度和/或轮胎接地点信息。
8.根据权利要求5所述的自动驾驶仿真测试方法，其特征在于，所述位置信息包括车辆模型所处位置的经纬度、高度和/或方位角，所述姿态信息包括所述车辆模型的加速度、角加速度、俯仰角和/或横滚角。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述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程序时实现如权利要求5至8任一项所述自动驾驶仿真测试方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求5至8任一项所述自动驾驶仿真测试方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111012836.XA CN113848749A (zh) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | 自动驾驶仿真测试系统、方法、电子设备及存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111012836.XA CN113848749A (zh) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | 自动驾驶仿真测试系统、方法、电子设备及存储介质 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113848749A true CN113848749A (zh) | 2021-12-28 |
Family
ID=78976740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111012836.XA Pending CN113848749A (zh) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | 自动驾驶仿真测试系统、方法、电子设备及存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113848749A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114553755A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-05-27 | 深圳研控自动化科技股份有限公司 | 功能测试方法、系统、装置、终端设备以及存储介质 |
| CN115879323A (zh) * | 2023-02-02 | 2023-03-31 | 西安深信科创信息技术有限公司 | 自动驾驶仿真测试方法、电子设备及计算机可读存储介质 |
| CN117434916A (zh) * | 2022-07-15 | 2024-01-23 | 小米汽车科技有限公司 | 车辆功能测试系统、方法及存储介质 |
| CN117434916B (zh) * | 2022-07-15 | 2024-06-11 | 小米汽车科技有限公司 | 车辆功能测试系统、方法及存储介质 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109931937A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-06-25 | 北京经纬恒润科技有限公司 | 高精导航信息模拟方法及系统 |
| CN110793548A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-02-14 | 上海交通大学 | 基于gnss接收机硬件在环的虚实结合的导航仿真测试系统 |
| CN112130472A (zh) * | 2020-10-14 | 2020-12-25 | 广州小鹏自动驾驶科技有限公司 | 一种自动驾驶的仿真测试系统和方法 |
-
2021
- 2021-08-31 CN CN202111012836.XA patent/CN113848749A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109931937A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-06-25 | 北京经纬恒润科技有限公司 | 高精导航信息模拟方法及系统 |
| CN110793548A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-02-14 | 上海交通大学 | 基于gnss接收机硬件在环的虚实结合的导航仿真测试系统 |
| CN112130472A (zh) * | 2020-10-14 | 2020-12-25 | 广州小鹏自动驾驶科技有限公司 | 一种自动驾驶的仿真测试系统和方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 李克强: "《电动汽车工程手册 第6卷》", 北京：机械工业出版社, pages: 260 - 264 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114553755A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-05-27 | 深圳研控自动化科技股份有限公司 | 功能测试方法、系统、装置、终端设备以及存储介质 |
| CN114553755B (zh) * | 2022-01-26 | 2024-04-26 | 深圳研控自动化科技股份有限公司 | 功能测试方法、系统、装置、终端设备以及存储介质 |
| CN117434916A (zh) * | 2022-07-15 | 2024-01-23 | 小米汽车科技有限公司 | 车辆功能测试系统、方法及存储介质 |
| CN117434916B (zh) * | 2022-07-15 | 2024-06-11 | 小米汽车科技有限公司 | 车辆功能测试系统、方法及存储介质 |
| CN115879323A (zh) * | 2023-02-02 | 2023-03-31 | 西安深信科创信息技术有限公司 | 自动驾驶仿真测试方法、电子设备及计算机可读存储介质 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111897305B (zh) | 一种基于自动驾驶的数据处理方法、装置、设备及介质 | |
| CN109747659B (zh) | 车辆驾驶的控制方法和装置 | |
| US11802769B2 (en) | Lane line positioning method and apparatus, and storage medium thereof | |
| CN107328410B (zh) | 用于定位自动驾驶车辆的方法和汽车电脑 | |
| CN113945206A (zh) | 一种基于多传感器融合的定位方法及装置 | |
| CN110345951B (zh) | 一种adas高精度地图的生成方法及装置 | |
| CN111949544B (zh) | 一种自动驾驶车辆的定位模块的测试方法及相关装置 | |
| CN113848749A (zh) | 自动驾驶仿真测试系统、方法、电子设备及存储介质 | |
| CN114111775B (zh) | 一种多传感器融合定位方法、装置、存储介质及电子设备 | |
| CN112146682B (zh) | 智能汽车的传感器标定方法、装置、电子设备及介质 | |
| CN113899360B (zh) | 港口自动驾驶高精度地图的生成与精度评价方法及装置 | |
| CN113252022A (zh) | 一种地图数据处理方法及装置 | |
| EP3789797B1 (en) | Method and apparatus for evaluating data, device, and computer-readable storage medium | |
| CN107764273B (zh) | 一种车辆导航定位方法及系统 | |
| CN115290104A (zh) | 仿真地图生成方法、装置、设备及可读存储介质 | |
| CN112414415B (zh) | 高精度点云地图构建方法 | |
| CN109987097B (zh) | 一种调整目标车辆运动状态的方法和设备 | |
| CN116629000A (zh) | 一种针对矿区矿卡的软件在环仿真构建方法 | |
| CN116147605A (zh) | 一种车辆自动驾驶地图生成方法、装置、设备及存储介质 | |
| CN115291262A (zh) | 卫星定位数据校正方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| CN114838957A (zh) | 交通标识识别功能的测试方法、装置、系统和电子设备 | |
| CN117434916B (zh) | 车辆功能测试系统、方法及存储介质 | |
| CN117434916A (zh) | 车辆功能测试系统、方法及存储介质 | |
| CN116734892B (zh) | 行驶数据的处理方法、装置、设备和介质 | |
| CN109927726B (zh) | 一种调整目标车辆运动状态的方法和设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |