CN114415621A - 基于虚拟场景的自动驾驶实车混合测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了基于虚拟场景的自动驾驶实车混合测试系统及方法，包括：监测机械装置、车辆状态监测模块、测试评估模块及仿真系统；监测机械装置上用于放置待测实车；车辆状态监测模块与待测实车相连，用于获取待测实车的测试数据信息并传输至测试评估模块；待测实车通过物理接口模块与仿真系统通信，所述仿真系统用于生成不同的测试场景，用于对待测实车的功能及安全性测试；测试评估模块将车辆状态监测模块输出的测试数据信息与仿真系统仿真的测试场景下的车辆信息进行比对，并获得评估结果。
Description
技术领域
本发明属于自动驾驶测试技术领域，尤其涉及基于虚拟场景的自动驾驶实车混合测试系统及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
随着汽车智能化技术的迅猛发展，自动驾驶汽车相关技术得到迅速的发展。近年来，随着机器视觉等技术的广泛应用，自动驾驶车辆的感知、决策和控制技术得到了飞跃式的提高，车辆的自动驾驶功能也越来越成熟。目前，国内外等研究机构和各大车辆厂商已经对自动驾驶技术进行了大量的研究，通过对其自动驾驶功能的充分测试，来确保车辆自身和公众的安全。
现有的自动驾驶功能的测试方法主要是基于计算机软件仿真虚拟场景测试，封闭道路下固定场景的测试，以及在公开道路上随机场景测试。
其中，公开道路上的行驶测试可以有效的反应车辆的真实情况和覆盖尽可能多的场景，但安全风险性较高，同时自动驾驶汽车至少在公开道路上行驶数亿公里和经过数十年才能达到等同于人类驾驶员的驾驶水平，这显然是不切实际的。
封闭道路下的自动驾驶车辆测试能够很好的避免在公开道路上测试的安全风险，但是能够测试提供测试的场景非常有限，变化性差，不能覆盖所有可能发生的情况。
因此，计算机软件仿真测试变成了当前最重要的功能测试手段，其不仅能够提供丰富和复杂多变的虚拟测试场景，而且能够对自动驾驶车辆在各种场景下进行功能性安全测试。
然而，在计算机软件仿真测试平台中的测试车辆，不是真正行驶在公开道路上，实车的真实反应无法从软件平台中获取。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供了基于虚拟场景的自动驾驶实车混合测试系统，能够获得实车的真实反应，继而进行全面准确的测试。
为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
第一方面，公开了基于虚拟场景的自动驾驶实车混合测试系统，包括：
监测机械装置、车辆状态监测模块、测试评估模块及仿真系统；
所述监测机械装置上用于放置待测实车；
所述车辆状态监测模块与待测实车相连，用于获取待测实车的测试数据信息并传输至测试评估模块；
所述待测实车通过物理接口模块与仿真系统通信，所述仿真系统用于生成不同的测试场景，用于对待测实车的功能及安全性测试；
所述测试评估模块将车辆状态监测模块输出的测试数据信息与仿真系统仿真的测试场景下的车辆信息进行比对，并获得评估结果。
进一步的技术方案，所述待测实车通过物理接口模块与仿真系统通信，将车辆的各种信息同步到仿真系统中。
进一步的技术方案，所述物理接口模块通信方式包括有线或无线方式；
优选的，通信方式为LAN、WLAN和/或CAN通信。
进一步的技术方案，所述仿真系统的测试场景中，待测实车等同于测试场景的其他虚拟车辆，可以同周围行驶或者停着的车辆、人和其他目标进行信息交互。
进一步的技术方案，所述待测实车在测试场景中进行加速、减速、改变方向、停止操作，并且仿真系统将测试场景中的待测实车的信息实时通过物理接口传递给监测机械装置的待测实车上。
进一步的技术方案，所述待测实车在所述仿真系统测试完毕后，实时获取测试的信息，所述测试评估模块将待监测机械装置上的待测实车信息与仿真系统中的车辆数据信息相比较，以评估待测实车在仿真系统和监测机械装置上对场景响应的一致性。
进一步的技术方案，所述仿真系统包括测试场景库，所述测试场景库存储有多个测试场景，所述测试场景为仿真系统生成或者从从其他设备传输而来。
进一步的技术方案，所述监测机械装置包括有平台本体，所述平台本体上设置有固定装置及所述平台本体上还安装有升降装置，固定装置用于固定待测实车，所述升降装置可以使得平台本体高度可调。
第二方面，公开了基于虚拟场景的自动驾驶实车混合测试方法，包括：
在测试的过程中，待测实车停放在监测机械装置平台上，待测实车将车辆的各种信息同步到仿真系统中；
仿真系统将待测实车在不同场景下进行通行测试，模拟各种场景下车辆的运行情况，获得待测实车的实时信息，仿真系统将待测实车的信息同步到机械装置上的待测实车中；
车辆状态监测模块实时监测机械装置上待测实车的各种数据信息，同时发送给测试评估模块进行评估；
测试评估模块通过对比待测实车在仿真系统里和监测机械装置上的相应数据，验证和评估待测实车的自动驾驶功能和在各种场景下的安全性。
以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
本发明提出的基于虚拟场景的自动驾驶实车混合测试技术克服了计算机仿真虚拟平台中缺乏实车测试的问题，同时又可利用丰富的虚拟场景测试车辆，获得全面的测试功能。
本发明基于虚拟场景的自动驾驶实车混合测试平台，以克服或者至少部分地解决现有自动驾驶车辆封闭道路区域场景测试的单一性，降低了公开道路下实车测试的安全隐患，同时利用计算机软件仿真平台中生成的丰富场景，对实车进行测试，获取到实车的真实响应数据。因此，此发明避免了公开道路上实车测试的安全隐患，同时实车可以在软件仿真平台中尽可能多的测试各种场景，以验证自动驾驶的功能和车辆的反应性能等。
与传统自动驾驶的测试相比较，本发明避免了车辆在封闭道路或者公开道路下测试的安全隐患，同时又可以利用计算机软件仿真平台下可以生成丰富的场景库的优势进行对自动驾驶车辆功能和安全性的各种测试。最重要的是，在此监测机械装置上的测试车辆如同行驶在公开道路上一样，通过物理接口的数据通信，能够将测试场景下的真实情况反馈到待测车辆上。因此具备了实车验证的功能。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明的一种基于虚拟场景的自动驾驶实车混合测试系统的系统图；
图2是本发明的一种基于虚拟场景的自动驾驶实车混合测试系统的结构框图；
图3是本发明的一种基于虚拟场景的自动驾驶实车混合测试方法实施案例的步骤流程图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
本实施例公开了基于虚拟场景的自动驾驶实车混合测试系统，包括：
监测机械装置、车辆状态监测模块、测试评估模块及仿真系统；
监测机械装置上用于放置待测实车；
车辆状态监测模块与待测实车相连，用于获取待测实车的测试数据信息并传输至测试评估模块；
车辆状态监测模块是自定义和自主设计的硬件模块，其中包含CAN总线的物理通信模块，用于采集测试实车的数据信息，例如：车辆行驶的里程数、车辆启动或者制动状态、当前车辆的速度、当前车辆的转速、发动机、变速箱等信息。车辆状态监测模块固定于监测机械装置上，通过物理连接，读取待测实车OBU的数据，采集和读取待测实车传感器的各种信息。
待测实车通过另一个物理接口模块与仿真系统通信，所述仿真系统用于生成不同的测试场景，用于对待测实车的功能及安全性测试；
测试评估模块将车辆状态监测模块输出的测试数据信息与仿真系统仿真的测试场景下的车辆信息进行比对，并获得评估结果。
测试评估模块是自主研发的计算机软件模块，通过对比车辆状态监测模块中读取到的待测实车的数据信息和软件仿真系统中的车辆信息，获得评估结果。如果二者数据一致，可证明待测实车与软件仿真系统中的车辆信息一致，即可证明此待测实车可以通过此虚拟场景下的自动驾驶功能验证。如果二者数据不一致，那么证明此待测实车无法通过此虚拟场景下的自动驾驶功能验证。
具体实施例子中，参见附图1所示，整个系统分为三部分：附图的上半部分为实际物理设备，附图的下半部分为构建虚拟的测试场景的仿真系统和测试评估模块。
上半部分为监测机械装置，在该混合测试系统中，理解为真实的实际物理设备。待测自动驾驶实车放置在监测机械装置的平台上，待测自动驾驶实车通过物理接口模块分别和车辆状态监测模块以及仿真系统连接。
下半部分为仿真系统，具体实现时为计算机，计算机上安装有可以执行的软件，在该混合测试系统中，理解为形成的虚拟世界。在此仿真系统上，可以生成无数个测试场景以供测试。此仿真系统可以为自研平台，也可以利用第三方提供的自动驾驶仿真系统，但场景库需要根据需要生成不同的测试场景，目前第三方只能提供有限的场景库。
将待测车辆放置在监测机械装置上之后，车辆的数据信息通过车辆状态监控模块同步到仿真系统中。在选定的测试场景下进行自动驾驶车辆功能及安全性测试，测试过程产生的数据实时通过物理接口同步给待测车辆。
测试完毕后，测试评估模块对车辆状态监控模块输出的信息和仿真系统中的车辆信息进行比对，以验证仿真系统的科学性和自动驾驶车辆的功能安全性。
具体系统模块说明，参见附图2所示：
监测机械装置，作为自动驾驶车辆测试机械装置平台，用来放置待测自动驾驶车辆，在测试的过程中，将拥有自动驾驶功能的车辆停放在此机械装置平台上，同时利用此平台上固定的车辆状态监测装置对待测车辆进行物理连接，读取车辆的各种传感器数据，例如车辆里程数等。
计算机软件测试场景库。此测试场景库包括计算机软件生成用来测试的各种不同场景。
计算机软件仿真测试系统，此软件仿真系统可以模拟各种场景下车辆的运行情况，将车辆状态监测装置中读取的待测车辆数据信息，通过物理连接，读取到计算机软件中(例如Autoware等)。此软件系统嵌入在仿真系统的仿真软件中，即可认为仿真系统读取到了待测车辆的数据信息，也就是在仿真系统中模拟出了一台待测实车。接下来将待测车辆在虚拟出来的软件场景下进行通行测试，用来测试其自动驾驶功能和安全性。软件仿真测试系统还能将待测车辆的信息同步到机械装置上的待测车辆中。
车辆状态监测模块，此模块实时监测机械装置上待测实车的各种数据信息，包括但不限于里程数、车辆状态信息、发动机状态信息等。同时发送给测试评估模块进行评估。
测试评估模块，通过对比待测车辆在软件仿真系统里和机械装置平台上的相应数据，验证数据的一致性和评估自动驾驶车辆的自动驾驶功能和在各种场景下的安全性。
实施例二
本实施例的目的是提供了基于虚拟场景的自动驾驶实车混合测试方法，包括：
在测试的过程中，待测实车停放在监测机械装置平台上，待测实车将车辆的各种信息同步到仿真系统中；
仿真系统将待测实车在不同场景下进行通行测试，模拟各种场景下车辆的运行情况，获得待测实车的实时信息，仿真系统将待测实车的信息同步到机械装置上的待测实车中；
车辆状态监测模块实时监测机械装置上待测实车的各种数据信息，同时发送给测试评估模块进行评估；
测试评估模块通过对比待测实车在仿真系统里和监测机械装置上的相应数据，验证和评估待测实车的自动驾驶功能和在各种场景下的安全性。
具体在实现时，将计算机软件仿真的虚拟场景和实车验证二者相结合，参见附图3所示，包括：
步骤一：将具有自动驾驶功能的车辆放置在一个固定的机械装置平台上，通过物理接口的连接(例如LAN、WLAN和CAN等通信方式)，将待测的自动驾驶车辆接入仿真系统中，使得车辆和仿真系统之间能够进行数据通信。
步骤二：在仿真系统生成各种所需的测试的场景，将待测车辆在仿真系统中进行功能性和安全性测试。在仿真系统中，此待测车辆等同于其他虚拟车辆，可以同周围行驶或者停着的车辆、人和其他目标进行信息交互。待测车辆可以在虚拟仿真场景中进行加速、减速、改变方向、停止等操作。并且虚拟仿真场景中会将待测车辆的信息实时通过物理接口传递给监测机械装置的实车上，例如LAN、WLAN和CAN等通信方式。
步骤三：当仿真系统场景测试完毕后，监测机械装置上的车辆实时获取到了待测车辆的信息(例如行驶里程、是否停车等车辆运行数据)。随后，测试评估模块将待监测机械装置上的待测车辆信息与仿真系统中的车辆数据信息相比较，以评估待测车辆在仿真系统和机械装置上对场景响应的一致性。
本领域技术人员应该明白，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.基于虚拟场景的自动驾驶实车混合测试系统，其特征是，包括：
监测机械装置、车辆状态监测模块、测试评估模块及仿真系统；
所述监测机械装置上用于放置待测实车；
所述车辆状态监测模块与待测实车相连，用于获取待测实车的测试数据信息并传输至测试评估模块；
所述待测实车通过物理接口模块与仿真系统通信，所述仿真系统用于生成不同的测试场景，用于对待测实车的功能及安全性测试；
所述测试评估模块将车辆状态监测模块输出的测试数据信息与仿真系统仿真的测试场景下的车辆信息进行比对，并获得评估结果。
2.如权利要求1所述的基于虚拟场景的自动驾驶实车混合测试系统，其特征是，所述待测实车通过物理接口模块与仿真系统通信，将车辆的各种信息同步到仿真系统中。
3.如权利要求1所述的基于虚拟场景的自动驾驶实车混合测试系统，其特征是，所述物理接口模块通信方式包括有线或无线方式；
优选的，通信方式为LAN、WLAN和/或CAN通信。
4.如权利要求1所述的基于虚拟场景的自动驾驶实车混合测试系统，其特征是，所述仿真系统的测试场景中，待测实车等同于测试场景的其他虚拟车辆，可以同周围行驶或者停着的车辆、人和其他目标进行信息交互。
5.如权利要求1所述的基于虚拟场景的自动驾驶实车混合测试系统，其特征是，所述待测实车在测试场景中进行加速、减速、改变方向、停止操作，并且仿真系统将测试场景中的待测实车的信息实时通过物理接口传递给监测机械装置的待测实车上。
6.如权利要求1所述的基于虚拟场景的自动驾驶实车混合测试系统，其特征是，所述待测实车在所述仿真系统测试完毕后，实时获取测试的信息，所述测试评估模块将待监测机械装置上的待测实车信息与仿真系统中的车辆数据信息相比较，以评估待测实车在仿真系统和监测机械装置上对场景响应的一致性。
7.如权利要求1所述的基于虚拟场景的自动驾驶实车混合测试系统，其特征是，所述仿真系统包括测试场景库，所述测试场景库存储有多个测试场景，所述测试场景为仿真系统生成或者从从其他设备传输而来。
8.如权利要求1所述的基于虚拟场景的自动驾驶实车混合测试系统，其特征是，所述监测机械装置包括有平台本体，所述平台本体上设置有固定装置及所述平台本体上还安装有升降装置，固定装置用于固定待测实车，所述升降装置可以使得平台本体高度可调。
9.基于虚拟场景的自动驾驶实车混合测试方法，其特征是，包括：
在测试的过程中，待测实车停放在监测机械装置平台上，待测实车将车辆的各种信息同步到仿真系统中；
仿真系统将待测实车在不同场景下进行通行测试，模拟各种场景下车辆的运行情况，获得待测实车的实时信息，仿真系统将待测实车的信息同步到机械装置上的待测实车中；
车辆状态监测模块实时监测机械装置上待测实车的各种数据信息，同时发送给测试评估模块进行评估；
测试评估模块通过对比待测实车在仿真系统里和监测机械装置上的相应数据，验证和评估待测实车的自动驾驶功能和在各种场景下的安全性。
10.如权利要求9所述的基于虚拟场景的自动驾驶实车混合测试方法，其特征是，待测实车在测试场景中进行加速、减速、改变方向、停止操作，并且仿真系统将测试场景中的待测实车的信息实时通过物理接口传递给监测机械装置的待测实车上。
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