CN114911173A - 一种基于虚拟驾驶系统的车道保持测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种基于虚拟驾驶系统的车道保持测试系统及方法，测试系统包括SCALEXIO硬件系统和智能驾驶域控制器，上位机根据测试用例构建，将测试指令发送到SCALEXIO硬件系统，并生成测试报告；SCALEXIO硬件系统为模型载体并为智能驾驶域控制器电源。测试方法包括根据黑盒测试方法进行测试用例的设计；构建能执行测试过程的测试指令；进行虚拟场景以及仿真车辆的构建，仿真车辆为真实车辆的车辆动力学模型，配置车辆动力学模型的运行参数；仿真车辆基于车辆动力学模型运行参数在虚拟场景按照智能驾驶域控制器的操作指令以及所述的测试指令进行车道保持。本发明节约人力、避免产品缺陷造成重大事故、可复用性高等。
Description
技术领域
本发明属于自动驾驶技术领域，具体涉及一种基于虚拟驾驶系统的车道保持测试系统及方法。
背景技术
随着汽车电子产业的不断发展，智能化、网联化是汽车发展的主要方向，其重要目的是希望车辆能够主动预知与及时应对驾驶过程中的情况，通过主动安全手段提高交通安全性，并兼顾驾驶员与乘员的舒适性与安全性等。主动安全相关的控制系统应运而生，如车道保持系统，在交通事故发生之前它将对车辆进行不同程度的干预，与传统的被动安全技术相比较，可以从根源上预防事故发生，若这种干预出现错误将导致难以想象的结果。因此，先对车道保持系统进行仿真测试再进行实车测试避免因产品缺陷造成重大事故，仿真测试对产品显得尤为重要。车道保持系统及相关技术是目前汽车技术发展的趋势，该技术能大幅度提升车辆安全性、操控性及舒适性，减少驾驶员负担，让驾驶员变得更轻松，安全，也可以最大限度减少危险驾驶情况的发生，并给驾驶员带来更多的安全感。基于此，如能研发一种基于虚拟驾驶系统的车道保持测试系统及方法是非常必要的。
发明内容
本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于虚拟驾驶系统的车道保持测试系统，还提供一种基于虚拟驾驶系统的车道保持测试方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于虚拟驾驶系统的车道保持测试系统，包括SCALEXIO硬件系统和智能驾驶域控制器；
所述上位机与所述SCALEXIO硬件系统连接，所述上位机根据设计的测试用例构建，能够在执行测试过程将测试指令发送到所述SCALEXIO硬件系统，并在测试指令运行结束后生成测试报告；
所述SCALEXIO硬件系统为模型载体并为所述智能驾驶域控制器提供电源；
所述智能驾驶域控制器通过CAN线和所述SCALEXIO硬件系统连接。
进一步地，所述SCALEXIO硬件系统还包括电子控制单元和传感器控制单元；所述SCALEXIO硬件系统与所述智能驾驶域控制器通过CAN线保持相互通讯，所述CAN线设置为两路，一路为智能驾驶域控制器与电子控制单元相关交互的CAN线，另一路与传感器装置相关交互的CAN线。
进一步地，还包括测试模块，按照设计的测试用例进行构建能够执行测试过程的测试指令，所述测试模块构建在上位机；
仿真模块，用于构建按照设计的测试用例进行测试用的虚拟场景以及构建仿真车辆，所述仿真车辆为真实车辆的车辆动力学模型，配置所述车辆动力学模型的运行参数；
车辆状态参数传感模块，用于构建虚拟传感器，由车速传感器、方向盘转矩传感器、方向盘转角传感器、车辆位置传感器和车轮转角传感器组成；所述车速传感器用于获取车辆的实时车速并将其传输给信号处理模块；所述方向盘转矩传感器用于获取车辆方向盘的实时转矩并将其传输给信号处理模块；所述方向盘转角传感器用于获取车辆方向盘的实时转角并将其传输给信号处理模块；所述车辆位置传感器用于采集车辆在车道中的位置信息和道路信息并将其传输到信号处理模块，车辆位置信息包括当前车辆相对于车道的横向偏移量和偏航角，所述道路信息包括前方道路曲率；所述车轮转角传感器用于采集车轮转角并将其传输到信号处理模块；
信号处理模块，用于根据接收到的车辆状态参数和路面环境信息，判断当前时刻是否存在车辆行驶方向偏离，并将判断结果输送给控制单元模块；
控制单元模块，按照所述车辆动力学模型的运行参数设置虚拟控制单元，并根据接收到的判定结果，确定是否进行辅助车道保持，并根据接收到的车辆实时车速确定辅助车道保持方法，并将该方法输送至执行模块；
执行模块，用于根据接收的智能驾驶域控制器的输出指令，操控所述虚拟控制单元，完成虚拟场景车道保持动作；
显示调整模块，用于设置投屏环幕显示，可设置视角及分屏显示满足测试调试需求。
更进一步地，确定虚拟场景中的车辆状态参数及路面环境信息，并反馈智能驾驶域控制器，智能驾驶域控制器根据所述接收的信息，控制仿真车辆在模拟场景下车道保持。
更进一步地，测试指令与车辆动力学模型的运行参数生成仿真汽车的操控信号，传感器信息反馈给智能驾驶域控制器，智能驾驶域控制器控制模型车辆为车道保持。
更进一步地，所述虚拟控制单元包括：
方向控制单元，用于控制仿真车辆方向盘的转角；
速度控制单元，用于控制仿真车辆加速度和减速度；
故障控制单元，用于控制仿真车辆故障信号的反馈。
更进一步地，所述车辆动力学模型包括：
电源模块模型，搭建电源输出电压及电流模型，仿真可编程电源；
CAN通信模型，按照整车DBC文件，仿真被测控制器接收的报文，接收被测控制器发送报文的模型；
速度模型，响应被测控制器发出的加速度和减速度请求报文；
转向控制模型，搭建模型，配置车辆参数，无限接近于实车，当接收到被测控制器的转向信号时，做出相应的响应；
I/O配置模型，配置电源输出I/O端口及CAN输出I/O端口，可配置CAN端口的阻值；
车辆控制模型，搭建模型，配置车辆参数，无限接近于实车，当接收到被测控制器的控制信号时，做出相应的响应；
更进一步地，所述虚拟传感器及车辆模型配置包括：
3D传感器，用于检测目标物体速度，坐标；
传感器横向坐标配置，用于检测目标车辆横向坐标；
传感器纵向坐标配置，用于检测目标车辆纵向坐标；
传感器航向角配置，用于检测目标车航向角配置；
传感器速度配置，用于检测目标车辆速度；
一种基于虚拟驾驶系统的车道保持测试的方法，包括以下步骤：
A、根据黑盒测试方法进行测试用例的设计；
B、根据所述测试用例构建能够执行测试过程的测试指令；
C、按照设计的测试用例进行虚拟场景以及仿真车辆的构建，所述仿真车辆为真实车辆的车辆动力学模型，配置所述车辆动力学模型的运行参数；
D、所述仿真车辆基于车辆动力学模型运行参数在所述虚拟场景按照智能驾驶域控制器的操作指令以及所述的测试指令进行车道保持。
进一步地，所述车道保持包括：按照执行测试过程的所述测试指令，虚拟传感器实时采集车辆在所述虚拟场景中的车辆状态参数及路面环境信息，其中，所述车辆的状态参数为车辆的车速、方向盘转矩、方向盘转角和转向灯开启情况，所述路面环境信息为车辆两侧车道线的位置、车辆在车道中的位置和车轮转角；通过相对位移算法，反馈给所述的智能驾驶域控制器，所述智能驾驶域控制器发送指令操控所述仿真车辆进行车道保持；在测试指令运行结束后生成测试报告。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明基于虚拟驾驶系统的车道保持测试系统及方法，能够节约人力、避免产品缺陷造成重大事故、可复用性高、节约成本等。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为虚拟驾驶系统的车道保持测试系统示意图；
图2为整车动力学模型示意图；
图3为虚拟传感器模块示意图；
图4为虚拟控制单元示意图；
图5为显示调整模块示意图；
图6为虚拟驾驶系统的车道保持测试的方法步骤流程图；
图7为车道保持步骤流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，本发明基于虚拟驾驶系统的车道保持测试系统，包括上位机、SCALEXIO硬件系统和智能驾驶域控制器；优选地，上位机选用具有显示器的台式电脑，台式电脑配备ControlDesk、ModelDesk、MotionDesk、AutomationDesk、MATLAB、ConfigurationDesk等软件。
台式电脑与搭载SCALEXIO硬件系统的机柜通过以太网连接，所述上位机根据设计的测试用例构建的能够执行测试过程的测试指令发送到所述SCALEXIO硬件系统，并在测试指令运行结束后生成测试报告；
所述SCALEXIO硬件系统为硬件系统模型载体并为所述智能驾驶域控制器提供电源；
被测智能驾驶域控制器通过CAN线和所述SCALEXIO硬件系统连接；
所述无线信号转CAN设备通过CAN线连接所述智能驾驶域控制器，并通过所述无线信号收发终端中人机交互系统进行泊车控制，本实施例中优选用IPAD作为无线信号收发终端。
优选地，所述SCALEXIO硬件系统还包括电子控制单元和传感器控制单元；所述SCALEXIO硬件系统与所述智能驾驶域控制器通过CAN线保持相互通讯，所述CAN线设置为两路，一路为智能驾驶域控制器与电子控制单元相关交互的CAN线，另一路与传感器装置相关交互的CAN线。
优选地，还包括：
测试模块，按照设计的测试用例进行构建能够执行测试过程的测试指令，所述测试模块构建在上位机；
仿真模块，用于构建按照设计的测试用例进行测试用的虚拟场景以及构建仿真车辆，所述仿真车辆为真实车辆的车辆动力学模型，配置所述车辆动力学模型的运行参数；
传感器模块，用于构建虚拟传感器，所述虚拟传感器用于反馈仿真目标车辆在所述虚拟场景中的相对位置信息以及仿真车辆速度信息；
控制单元模块，按照所述车辆动力学模型的运行参数设置虚拟控制单元，并根据所述智能驾驶域控制器的输出指令操控所述虚拟控制单元于所述虚拟场景车道保持动作；
显示调整模块，用于设置投屏环幕显示，可设置视角及分屏显示满足测试调试需求。
优选地，确定所述虚拟场景中的所述仿真目标车辆位置及速度，并反馈智能驾驶域控制器，所述智能驾驶域控制器根据所述接收的信息，控制仿真车辆在所述模拟场景下车道保持。
优选地，所述测试指令与所述车辆动力学模型的运行参数生成仿真汽车的操控信号，所述传感器信息反馈给域控制器，域控制器控制模型车辆为所述车道保持。
如图4所示，优选地，使用ControlDesk，配置控制界面，包括方向盘转角、加减速度、故障信号等，所述虚拟控制单元包括：
方向控制单元，用于控制仿真车辆方向盘的转角；
速度控制单元，用于控制仿真车辆加速度和减速度；
故障控制单元，用于控制仿真车辆故障信号的反馈。
如图2所示，优选地，所述车辆动力学模型使用ConfigurationDesk编译下载，包括：
CAN通信模型，按照整车DBC文件，仿真被测控制器接收的报文，接收被测控制器发送报文的模型；
速度模型，响应被测控制器发出的加速度和减速度请求报文；
转向控制模型，搭建模型，配置车辆参数，无限接近于实车，当接收到被测控制器的转向信号时，做出相应的响应；
I/O配置模型，配置电源输出I/O端口及CAN输出I/O端口，可配置CAN端口的阻值；
车辆控制模型，搭建模型，配置车辆参数，无限接近于实车，当接收到被测控制器的控制信号时，做出相应的响应；
如图3所示，优选地，所述虚拟传感器以及车位场景搭建使用ModelDesk进行配置包括：3D传感器，用于检测目标物体速度，坐标，包括：
传感器横向坐标配置，用于检测目标车辆横向坐标；
传感器纵向坐标配置，用于检测目标车辆纵向坐标；
传感器航向角配置，用于检测目标车航向角配置；
传感器速度配置，用于检测目标车辆速度；
所述仿真车辆基于车辆动力学模型运行参数在所述虚拟场景按照智能驾驶域控制器的操作指令以及所述的测试指令进行车道保持；
车位场景搭建包括直道车道保持、弯道车道保持、跟随故障中的一种或者几种。
如图6所示，优选地，一种基于虚拟驾驶系统的车道保持测试的方法，包括以下步骤：
S100、根据黑盒测试方法进行测试用例的设计；
S110、根据所述测试用例构建能够执行测试过程的测试指令；
S120、按照设计的测试用例进行虚拟场景以及仿真车辆的构建，所述仿真车辆为真实车辆的车辆动力学模型，配置所述车辆动力学模型的运行参数；
S130、所述仿真车辆基于车辆动力学模型运行参数在所述测试用虚拟场景按照智能驾驶域控制器的操作指令以及所述的测试指令进行车道保持；
上述方法中，根据黑盒测试方法进行测试用例设计，如因果法、边界值法、列举法等，依照测试用例执行测试。
如图7所示，优选地，根据上述一种基于虚拟驾驶系统的车道保持测试的方法，所述车道保持包括以下步骤：
S200、执行测试过程的所述测试指令；
S210、虚拟传感器实时采集车辆在所述虚拟场景中的车辆状态参数及路面环境信息；
S220、根据虚拟传感器反馈给智能驾驶域控制器的车辆状态参数和路面环境信息，判断当前时刻是否存在车辆行驶方向偏离；
S230、智能驾驶域控制器发送指令操控所述虚拟车辆进行车道保持，使车辆行驶在车道中心线上；
S240、在测试指令运行结束后生成测试报告。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种基于虚拟驾驶系统的车道保持测试系统，其特征在于：包括SCALEXIO硬件系统和智能驾驶域控制器；
所述上位机与所述SCALEXIO硬件系统连接，所述上位机根据设计的测试用例构建，能够在执行测试过程将测试指令发送到所述SCALEXIO硬件系统，并在测试指令运行结束后生成测试报告；
所述SCALEXIO硬件系统为模型载体并为所述智能驾驶域控制器提供电源；
所述智能驾驶域控制器通过CAN线和所述SCALEXIO硬件系统连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟驾驶系统的车道保持测试系统，其特征在于：所述SCALEXIO硬件系统还包括电子控制单元和传感器控制单元；所述SCALEXIO硬件系统与所述智能驾驶域控制器通过CAN线保持相互通讯，所述CAN线设置为两路，一路为智能驾驶域控制器与电子控制单元相关交互的CAN线，另一路与传感器装置相关交互的CAN线。
3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟驾驶系统的车道保持测试系统，其特征在于，还包括：
测试模块，按照设计的测试用例进行构建能够执行测试过程的测试指令，所述测试模块构建在上位机；
仿真模块，用于构建按照设计的测试用例进行测试用的虚拟场景以及构建仿真车辆，所述仿真车辆为真实车辆的车辆动力学模型，配置所述车辆动力学模型的运行参数；
车辆状态参数传感模块，用于构建虚拟传感器，由车速传感器、方向盘转矩传感器、方向盘转角传感器、车辆位置传感器和车轮转角传感器组成；所述车速传感器用于获取车辆的实时车速并将其传输给信号处理模块；所述方向盘转矩传感器用于获取车辆方向盘的实时转矩并将其传输给信号处理模块；所述方向盘转角传感器用于获取车辆方向盘的实时转角并将其传输给信号处理模块；所述车辆位置传感器用于采集车辆在车道中的位置信息和道路信息并将其传输到信号处理模块，车辆位置信息包括当前车辆相对于车道的横向偏移量和偏航角，所述道路信息包括前方道路曲率；所述车轮转角传感器用于采集车轮转角并将其传输到信号处理模块；
信号处理模块，用于根据接收到的车辆状态参数和路面环境信息，判断当前时刻是否存在车辆行驶方向偏离，并将判断结果输送给控制单元模块；
控制单元模块，按照所述车辆动力学模型的运行参数设置虚拟控制单元，并根据接收到的判定结果，确定是否进行辅助车道保持，并根据接收到的车辆实时车速确定辅助车道保持方法，并将该方法输送至执行模块；
执行模块，用于根据接收的智能驾驶域控制器的输出指令，操控所述虚拟控制单元，完成虚拟场景车道保持动作；
显示调整模块，用于设置投屏环幕显示，可设置视角及分屏显示满足测试调试需求。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的一种基于虚拟驾驶系统的车道保持测试系统，其特征在于：确定虚拟场景中的车辆状态参数及路面环境信息，并反馈智能驾驶域控制器，智能驾驶域控制器根据所述接收的信息，控制仿真车辆在模拟场景下车道保持。
5.根据权利要求2或权利要求3所述的一种基于虚拟驾驶系统的车道保持测试系统，其特征在于：测试指令与车辆动力学模型的运行参数生成仿真汽车的操控信号，传感器信息反馈给智能驾驶域控制器，智能驾驶域控制器控制模型车辆为车道保持。
6.根据权利要求3所述的一种基于虚拟驾驶系统的车道保持测试系统，其特征在于，所述虚拟控制单元包括：
方向控制单元，用于控制仿真车辆方向盘的转角；
速度控制单元，用于控制仿真车辆加速度和减速度；
故障控制单元，用于控制仿真车辆故障信号的反馈。
7.根据权利要求3所述的一种基于虚拟驾驶系统的车道保持测试系统，其特征在于，所述车辆动力学模型包括：
电源模块模型，搭建电源输出电压及电流模型，仿真可编程电源；
CAN通信模型，按照整车DBC文件，仿真被测控制器接收的报文，接收被测控制器发送报文的模型；
速度模型，响应被测控制器发出的加速度和减速度请求报文；
转向控制模型，搭建模型，配置车辆参数，无限接近于实车，当接收到被测控制器的转向信号时，做出相应的响应；
I/O配置模型，配置电源输出I/O端口及CAN输出I/O端口，可配置CAN端口的阻值；
车辆控制模型，搭建模型，配置车辆参数，无限接近于实车，当接收到被测控制器的控制信号时，做出相应的响应。
8.根据权利要求3所述的一种基于虚拟驾驶系统的车道保持测试系统，其特征在于，所述虚拟传感器及车辆模型配置包括：
3D传感器，用于检测目标物体速度，坐标；
传感器横向坐标配置，用于检测目标车辆横向坐标；
传感器纵向坐标配置，用于检测目标车辆纵向坐标；
传感器航向角配置，用于检测目标车航向角配置；
传感器速度配置，用于检测目标车辆速度。
9.一种基于虚拟驾驶系统的车道保持测试的方法，其特征在于，包括：
A、根据黑盒测试方法进行测试用例的设计；
B、根据所述测试用例构建能够执行测试过程的测试指令；
C、按照设计的测试用例进行虚拟场景以及仿真车辆的构建，所述仿真车辆为真实车辆的车辆动力学模型，配置所述车辆动力学模型的运行参数；
D、所述仿真车辆基于车辆动力学模型运行参数在所述虚拟场景按照智能驾驶域控制器的操作指令以及所述的测试指令进行车道保持。
10.根据权利要求9所述的一种基于虚拟驾驶系统的车道保持测试的方法，其特征在于，所述车道保持包括：按照执行测试过程的所述测试指令，虚拟传感器实时采集车辆在所述虚拟场景中的车辆状态参数及路面环境信息，其中，所述车辆的状态参数为车辆的车速、方向盘转矩、方向盘转角和转向灯开启情况，所述路面环境信息为车辆两侧车道线的位置、车辆在车道中的位置和车轮转角；通过相对位移算法，反馈给所述的智能驾驶域控制器，所述智能驾驶域控制器发送指令操控所述仿真车辆进行车道保持；在测试指令运行结束后生成测试报告。
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|---|---|---|---|
| CN202210757657.7A CN114911173A (zh) | 2022-06-29 | 2022-06-29 | 一种基于虚拟驾驶系统的车道保持测试系统及方法 |
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| CN114911173A true CN114911173A (zh) | 2022-08-16 |
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| CN202210757657.7A Pending CN114911173A (zh) | 2022-06-29 | 2022-06-29 | 一种基于虚拟驾驶系统的车道保持测试系统及方法 |
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| CN (1) | CN114911173A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117234192A (zh) * | 2023-11-10 | 2023-12-15 | 联友智连科技有限公司 | 一种智能驾驶域控制器自动化hil仿真测试系统和方法 |
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2022
- 2022-06-29 CN CN202210757657.7A patent/CN114911173A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117234192A (zh) * | 2023-11-10 | 2023-12-15 | 联友智连科技有限公司 | 一种智能驾驶域控制器自动化hil仿真测试系统和方法 |
| CN117234192B (zh) * | 2023-11-10 | 2024-01-30 | 联友智连科技有限公司 | 一种智能驾驶域控制器自动化hil仿真测试系统和方法 |
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