CN115280125A - 用于测试自动化车辆的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种处理器响应于相对于第一局部参照格网描述一个或多个对象的位置或运动数据集而生成相对于不同于所述第一局部参照系的第二局部参照格网描述所述一个或多个对象的变换的位置或运动数据集，使得所述位置或运动数据集和所述变换的位置或运动数据集相对于全局参照格网是相同的。所述处理器还向车辆输出所述变换的位置或运动数据集，使得所述车辆响应于此而执行控制操作。

Description

用于测试自动化车辆的设备和方法

技术领域

本申请要求于2020年3月3日提交的美国临时申请序列号62/984,683的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

本公开涉及自主车辆控制系统的校准和其对主车辆的能效的影响以及其对具有自主车辆控制系统的内燃机车辆的废气排放的影响的测量。更具体地说，它涉及基于实验室测试来表征带有内燃机(ICE)的汽车(包括混合动力电动车辆(HEV))的真实世界的废气排放以及具备自主纵向速度控制或制动特征的任何汽车类型(包括纯电池电动车辆(BEV))的真实世界的能效和自动制动响应。

背景技术

现代化汽车可以在地球上发现的环境、道路坡度和驾驶条件的几乎任何组合下可靠地操作。这样的车辆在世界各地都很普遍，并且可以在从远低于0摄氏度到高于40摄氏度的环境温度下、从干燥的沙漠条件到潮湿雨林以及在拥堵的缓慢城市交通到德国高速公路的高速操作中规则而可靠地操作。

拥有大量汽车的许多国家具有汽车制造商必须遵守的废气排放或车辆效率标准。但经验表明，在已知影响真实世界中车辆的排放、燃料经济性或能效的各种各样的真实世界的环境、道路和驾驶条件下对车辆进行测试是困难且昂贵的。并且，众所周知，在较低的环境温度下，HEV的能效和单次充电的BEV的里程范围会降低。

基于实验室的尾管排放和能效测试在历史上是在有限范围的环境条件、车辆速度排程(schedule)和驾驶条件下进行的。由于近年来世界上的车辆数量急剧增加，并且由于车辆越来越受计算机控制，因此政府和汽车制造商有必要更好地了解车辆在更广泛的操作条件下的排放，因此国家环境空气质量(NAAQ)标准可以在“达标区”内继续得到满足，并最终可以在当前的“未达标区”内得到满足。车辆制造商还必须能够在更广泛的环境和操作条件下评估车辆排放控制和动力系校准的潜在变化的影响。

在自主车辆和半自主车辆(例如，具有纵向速度控制或自适应巡航控制(ACC)的那些车辆)的情况下，与研究和理解车辆的“真实世界”排放相关联的困难进一步复杂化。这是因为虽然实验室测功器在车辆上提供真实的真实世界负载，但是还不知道如何操作具有纵向速度控制的车辆使得它以与它在真实世界中控制速度相同的方式自主地控制其速度。能够以这种方式在实验室中操作车辆对于评估所作出的改变对纵向速度控制校准或对车辆的动力系校准的影响是特别有用的，并且是这里讨论的主题。

尽管已知实验室测试方法对于实际测试条件下的排放和效率测量非常准确且可重复，但真实世界的驾驶可能使车辆经历传统实验室测试方案不会使其经历的各种各样的条件。造成这种情况的原因有很多，包括难以在实验室中模拟真实世界温度和大气压力条件的全部范围、在实际交通状况下的真实世界的驾驶员行为的影响等。

目前不可能在实验室环境中“盲测”自主控制的车辆以测量这样的车辆与其他车辆自主交互时的废气排放、燃料经济性或车辆效率(盲测要求除了正在评估的变化之外不允许对对象车辆进行改变，并且不需要车辆控制系统的详细技术知识)。但是，自主特征很可能影响大多数车辆的排放和能效，尤其是在车辆动力系发展成采用的校准与在传统驾驶员控制下类似的真实世界驾驶所采用的校准相比不同时。

对于车辆和自主系统的开发人员所拥有的技术知识的深度，可以隔离并模拟真实世界交通中其他冲突车辆对自动车辆控制系统的影响，以获得系统在真实世界中操作的一些可信度，但这种类型的测试并不能证明完整的车辆系统在真实世界中的行为方式相同。完整的车辆系统测试将提供实验室结果准确且充分反映真实世界性能的最高可信度，并且将是适当且适合无法定期访问有关特定车辆品牌和型号的详细技术信息的监管机构。并且，尽管采用自动纵向控制可能会降低车辆的排放、效率和燃料经济特性，但采用这样的系统用于其改进也是可能的。然而，为了实现这些目标，汽车制造商和监管机构需要控制良好的、基于实验室的测试设备和相关联的方法，以最大程度提高测试精度。

用于排放和能效合规目的的传统实验室测试通常包括测量在测功器上以一个或多个车辆速度排程操作的对象车辆的废气排放或能效。各种车辆速度排程旨在代表各种类型的真实世界的车辆操作。例如，环境保护署(EPA)采用不同的速度排程来代表城市操作、高速公路操作和更激进的车辆操作。在每种情况下，驾驶员都会尽可能接近对应的速度排程来操作车辆。但是，越来越多的较新的车辆型号采用自主、动态的纵向速度控制作为便利特征。由于这些特征在从拥堵的城市交通到高速公路操作的任何操作条件下通过自动保持安全的车辆间距而真正是便利的，并且由于技术成本正在迅速下降，因此自主速度控制特征将来很可能可以在大多数车辆上发现并使用。并且，它们很可能继续是将来完全自主车辆的关键技术之一。

然而，随着自主车辆速度控制的可用性和使用的不断增加，尚不了解在实验室环境中、尤其是在基于使用测功器使对象车辆在特定的车辆速度排程下操作的传统测试方案内如何测试这样的车辆。不知道未来对于大部分时间控制其自身速度的车辆是否将使用标准车辆速度排程。例如，速度排程可以在每种情况下被简单地解释为对象车辆响应于以“交通速度”行驶的前车的速度而被迫遵循的速度，或替代地，可以被解释为“交通速度”本身(对象车辆被嵌入其中且必须遵循的交通)。

发明内容

这里，某些实施例可能涉及对自主车辆或具有自主纵向速度或加速度控制的车辆进行实验室测试以获得ICE车辆的情况下的准确而可重复的废气质量排放测量值，以及任何车辆类型的能效测量值和自动制动动作——代表适用时任何纵向控制的车辆型号在任何路线上以及在任何一组研究中的环境条件下的真实世界的能效和尾管排放的测量值和动作。这些实施例提供允许准确地确定排放和能效的影响以及自主纵向控制车辆功能的自动或紧急制动动作的设备和方法。此外，通过在受控环境中模拟或重现真实世界的交通事件，可以校准、评估和改进排放、能效和安全系统性能。

更具体地，某些实施例涉及一种用于通过创建表示这种交通和对象的存在的适当的车辆数据总线信号、基于车辆的传感器截取并移除表示对象的视图的实际数据总线信号并将所创建的信号代替原始信号“注入”或代入到数据总线上而模拟其他车辆交通和路边对象的设备。虽然所创建的信号不一定需要具有真实世界基础或起源，但是出于某些目的，有利的是从通过在实验室中模拟的先前道路驾驶期间记录信号而获得的真实世界数据总线信号导出所创建的信号。

在后一种情况下，具有纵向速度控制的车辆沿着真实世界中的期望路线操作，同时从车辆数据总线记录车辆速度和由速度控制传感器检测到的对象的相对位置或运动。然后将车辆或动力系带入实验室或指定的测试路线或轨道上，并在接合纵向速度控制的情况下操作。如果测试正在实验室中进行，则车辆将结合测功器来进行操作。在所有情况下，包含对象检测或运动的车辆数据总线信号被移除，并且用基于真实世界车辆速度与模拟的车辆速度历史之间的差异“变换的”数据总线信号替换。“变换的”信号表示如果真实世界速度已经与模拟的速度或测试期间的速度相同则将已经发现相同对象具有的相对位置和运动。以这种方式，具有纵向速度控制和动力系校准的车辆从一个测试到下一个测试改变(其不可避免地影响车辆的速度)可以被直接重新测试和比较，而不必重新创建完全相同的交通场景并且无需针对每个测试返回到真实世界。

公开了一种用于基于车辆速度传感器或测功器反馈来变换先前检测到的对象的相对位置和运动、截取并去除来自车辆的相关数据总线信号并在其适当位置代入变换的数据总线信号的设备。

还公开了一种用于将一组检测对象的位置或运动从一个参考格网(例如真实世界)变换到另一个参考格网(例如实验室测功器或测试轨道模拟)的方法。对象可以是静止的、动态的或两者的组合。

还公开了一种用于结合实验室测功器或道路或测试轨道并且基于依赖于来自车辆或测功器的速度反馈的变换或模拟的对象位置或运动测试具有自动纵向速度控制的车辆的测试方法。

如果可选地针对包括真实世界驾驶的那些测试方法收集便携式排放测量系统(PEMS)排放数据或能量消耗，则PEMS数据可以直接与在相同条件下进行的实验室或其他测试模拟期间收集的对应排放或能效数据进行比较，以确保在可接受的范围内的一致性。该可选的“验证”过程用于证明实验室或模拟测试和真实世界测量都是正确和可再现的高度置信度。

附图说明

图1是从车辆的先前真实世界驾驶记录的或创建为用于测试的模拟场景的相对真实世界对象检测位置的视场排程的描绘。

图2示出了用于记录、存储、变换和传输用于测试车辆的真实世界驾驶数据的设备。

图3示出了在真实世界中的道路上操作的具有纵向速度控制的车辆。在操作期间，记录来自纵向速度控制传感器的用于车辆速度和对象检测的数据总线信号。还由车载气象站记录天气信息。

图4示出了当模拟车辆负载和天气条件时正在实验室中测试的车辆。还示出了用于将“变换的”相对对象位置信号代替原始信号代入到车辆数据总线上的设备。

图5是与从其导出它们的真实世界相对对象位置相比的在实验室测试期间所代入的变换的相对对象位置和运动的视场描绘。

图6示出了用于将模拟车辆位置处的静态对象数据库位置数据与从相同模拟车辆位置所看到的变换的动态对象或目标数据库数据进行组合的过程。

具体实施方式

本文描述了本发明的各种实施例。然而，所公开的实施例仅是示例性的，并且其他实施例可以采用未被明确示出或描述的各种和替代的形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能会被放大或最小化以显示特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为教导本领域普通技术人员以各种方式采用本发明的代表性基础。本领域普通技术人员将理解的是，参照任何一个附图示出和描述的各种特征可以与在一个或多个其他附图中示出的特征组合以形成未被明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供了典型应用的代表性实施例。然而，对于特定的应用或实现方式，可以期望与本公开的教导相一致的特征的各种组合和修改。

图1是由纵向速度控制传感器检测到并且从先前的真实世界车辆测试中记录或作为用于在实验室中测试这种车辆的模拟场景创建的一组真实世界对象的相对位置的视场(FOV)时间排程的描绘。为了说明性目的，时间列70示出了三个连续的测试时间步长t＝t_n71、t＝t_n+1 72、t＝t_n+2 73和最终时间步长t＝t_f 74。

基础FOV列76示出了示例性FOV标绘图，其示出了分别在其相关联的时间步长t＝t_n 71、t＝t_n+1 72、t＝t_n+2 73和t＝t_f 74处由车辆的纵向速度控制系统检测到或被如此模拟的对象78、80、82、84的集合。每个FOV标绘图中的对象已经被编号以供参考，例如，在时间步长t＝t_n+2 73处，对应的FOV标绘图82示出了位于车辆前方的一组6个检测对象86。

此外，与每个测试时间步长71、72、73、74和每个相关联的FOV标绘图78、80、82、84相关联的分别是车辆速度阵列88、90、92、94，包括与测试时间(直到所考虑的测试时间)相关联的整个车辆速度历史。例如，在时间步长t＝t_n+2 73处，具有对应的t＝t_n+2FOV标绘图82，示出了位于车辆前方的一组6个检测对象86，该图示出了相关联的车辆速度阵列[v_n…v_n+2]92，包括与那些时间相关联的车辆速度的完整集合或排程。

为了示例性目的，t＝t_n FOV标绘图78示出了由车辆纵向速度控制系统检测到的四个对象，如图所示的那样编号为1-4。在随后的顺序时间步长中，示出了t＝t_n+1FOV标绘图80和t＝t_n+2FOV标绘图82，分别检测到5个对象和6个对象，并且也示出了编号为1-5和1-6。因为时间步长是顺序的，并且假设它们在时间上紧密间隔，由于对象1-4与彼此以及与车辆的相对位置几乎是静态的，对象1-4可能是所有三个FOV中的相同对象，而对象5和6可能分别是在时间步长t＝t_n+1和t＝t_n+2处新检测到的对象。如果在测试期间逝去大量时间，特别是如果车辆表现出道路车道改变，则t＝t_f FOV 84中所示的对象1-2可能是完全不同的对象。

图1中描绘的时间步长进展和相关联的FOV和车辆速度阵列表示可能已经在真实世界道路驾驶期间在纵向速度控制激活并且有时跟随在限制“跟随”测试车辆的速度的“前方车辆”后面的情况下从测试车辆记录的FOV和速度数据。纵向速度控制系统的驾驶员控制的设置可以包括如通常在现代化车辆中发现的速度设置点和不同跟随距离设置或校准的选择。并且，纵向速度控制系统可能已经结合“基础校准”或另一预设校准进行操作，驾驶员在正常情况下不能改变所述“基础校准”或另一预设校准。

如果驾驶员要改变生产车辆上的跟随距离设置，或如果车辆制造商要在车辆开发过程期间改变纵向速度控制系统校准或动力系校准，则结果可能是测试车辆在实现和维持设置点速度方面的性能或响应性的某种变化，或是车辆如何“积极地”或精确地试图根据车辆速度维持它在道路驾驶期间遇到的任意前方车辆后面的特定跟随距离。例如，车辆制造商可能希望对前方车辆的速度变化或对测试车辆所经历的道路坡度变化做出不太积极的响应，以便改善燃料经济性(在内燃机动力系的情况下)或能效(在BEV的情况下)。因此，有利的是，车辆制造商能够通过进行实验室测试来评估动力系和纵向速度控制系统的“试验校准”，以确定改变的校准对配备ICE的车辆的废气排放和燃料经济性的影响、以及对BEV的能效的影响。

对于随时间的一组固定的真实世界交通状况和路边对象位置，如上所述的略微不同的车辆动力系或纵向速度控制系统校准(即，采用“试验校准”)将导致相关FOV和车辆速度阵列的真实世界驾驶时间步长记录，其与第一时间步长t_n 71之后的所有时间步长的“基础校准”相关联的那些记录相比是不同的。图1示出了这种行为的示例。在初始时间步长t_n处，在具有不同校准的车辆所展示的运动差异之前，相关联的基础校准FOV 78和试验校准FOV 96是相同的，并且车辆速度阵列[v_n]78和[v’_n]100是相同的，如图所示。但是它们在随后的时间步长中是不同的。例如，如果v_n+1>v’_n+1并且v_n+1>～v’_n+1，则时间步长t_n+1基础FOV80可能示出与试验校准FOV 97相同的对象，但是它们看起来是从稍微靠近的有利位置观看的，如图所示。类似的推理解释了随后的时间步长FOV之间的差异，如图所示。

计算时间协调的基础校准车辆速度历史记录[v_n…v_f]94与试验校准车辆速度历史记录[v’_n…v’_f]99之间的差异允许通过对所记录的基础校准FOV 78、80、82、84的简单几何变换来导出试验校准FOV 96、97、98、99。对于沿着相同1维路径的行进，针对小小时间步长通过以下等式给出任何时刻t_n处的与速度历史阵列[v₁…v_n]相关联的真实位置d和与速度历史阵列[v’₁…v’_n]相关联的模拟的位置d’之间的差异：

d–d’＝[v₁…v_n]dot{[t₁…–t_n]–[t₀…–t_n-1]}

该值表示模拟车辆相对于真实或模拟测试车辆(基础车辆)的位置的微小变化，该真实或模拟测试车辆用于在例如具有ACC系统对象检测记录的真实世界驾驶期间创建相对对象位置和运动或虚拟创建的模拟对象位置和运动的数据库。模拟车辆相对于基础车辆的这种位置差异是为什么必须在任何给定时间步长内变换对象位置的原因。下面将详细描述变换过程。

图2示出了用于评估车辆的试验动力系和纵向速度控制系统校准的排放和燃料经济性或能效与基础校准相比影响并且与底盘、发动机或动力系测功器结合用于模拟车辆动力系上的真实世界负载的FOV模拟设备110。

FOV模拟设备或FOV模拟器110包括外壳116、处理器112、存储器存储设备114、用于选择操作模式的开关152、12伏电源144、以及用于从车辆数据总线接收数据、将数据发送到与车辆纵向速度控制系统相关联的车辆数据总线、或用于与计算机通信和传送数据的各种外部数据电缆。下面将更详细地描述各个部件的功能。

存储器模块114包括目标ID数据库存储器148、FOV帧存储器146和车辆速度历史存储器150，目标ID数据库存储器148用于存储车辆纵向速度控制系统目标对象识别总线消息识别符和相关联的消息结构，FOV帧存储器146用于存储所采集或模拟的检测对象的基于时间或位置的车辆纵向速度控制系统集合，车辆速度历史存储器150用于存储与存储在FOV帧存储器146中的FOV帧相关的所采集或模拟的车辆速度。

车辆纵向速度控制总线(VLSCB)电缆130将FOV模拟器110与车辆纵向速度控制系统总线连接，车辆纵向速度控制系统总线使用在一端到FOV模拟器连接器132的VLSCB电缆以及在到相对端的对象输出数据总线连接器136的VLSCB电缆提供检测对象信息。而且，在VLSCB电缆的相对端的是到对象输入数据总线连接器140的VLSCB电缆。车辆速度数据消息通过速度数据总线电缆118从车辆数据总线传送到FOV模拟器110，速度数据总线电缆118从车辆与车辆速度总线连接器122和在相对端的车辆速度FOV模拟器连接器120连接。

当正被测试的车辆与测功器一起操作时，测功器控制器速度信号电缆124可以可选地用于将速度信息从测功器传送到FOV模拟器。或者，测功器控制器速度信号电缆124使用测功器控制器连接器128和FOV模拟器测功器速度连接器126连接到测功器控制器(未示出)。这允许用户选择使用哪个速度信号。

电源144在电源输入线142上向FOV模拟器110提供12VDC电功率，因此它可以用作独立的装置，并且计算机接口电缆160用于通过将计算机与计算机接口连接器164和FOV模拟器计算机连接器162连接而与外部计算机(未示出)通信。现在将描述FOV模拟器设备的示例性使用。

首先识别配备有纵向速度控制设备172以测试或校准排放、燃料经济性或能效的车辆(例如，BEV)。FOV模拟器连接到主计算机，并且由处理器112将由车辆1类型使用的特定车辆目标对象识别消息识别符和格式的完整集合上传到FOV模拟器110并存储在目标ID数据库148中。由车辆1使用的特定车辆的车辆速度识别消息识别符和格式以类似的方式上传到FOV模拟器110并存储在目标ID数据库148中。使用计算机接口电缆160进行到外部计算机的连接，计算机接口电缆160在一端包括模拟器计算机连接器162并且在相对端包括计算机接口连接器164。如果要使用虚拟交通或模拟驾驶场景来代替真实世界记录的场景，模拟的FOV对象检测帧及其对应的车辆速度和相关联的时间戳分别上传到FOV帧存储器146和车辆速度历史存储器150。

使用真实世界对象检测场景和交通状况可以是有利的，因为根据定义，它们是真实且有意义的。并且使用情况或“最坏情况”场景可以基于真实世界操作。在这种情况下，开关152被设置为断开或“0”位置，从而引起FOV模拟器110记录来自车辆1的所有FOV对象检测帧和车辆速度帧。所记录的FOV帧数据和车辆速度历史数据以及相关联的时间戳由处理器112识别并分别存储在FOV帧存储器146和车辆速度历史存储器150中。

参考图3，基于测试的目的，车辆1可以在真实世界中在任何感兴趣的路线上驾驶，同时进行任何真实世界的交通或期望的对象场景。还可以可选地采集和存储车辆排放和燃料经济性数据或能效数据，例如，在ICE或混合动力车辆的排放和燃料经济性的情况下使用PEMS 4，或在BEV的能效的情况下使用电动率使用仪表(未示出)。PEMS气象站数据30的连续测量和记录(包括大气压力、环境空气温度和湿度)或使用另一气象站(未示出)是在驾驶期间收集以便在实验室中准确地复制和模拟驾驶的有利数据。

返回参考图2，在整个真实世界驾驶期间，例如由处理器112通过将在VLSCB电缆130上接收的输入消息与存储的目标ID数据库148进行比较来识别FOV对象检测帧消息，并且都被存储在FOV帧存储器146中。同样地，通过将车辆速度消息(例如，在速度数据总线电缆118上接收的那些消息)与存储在具有相关联的时间的车辆速度历史存储器150中的存储的车辆速度消息格式进行比较来识别车辆速度消息。关于上述设备，这可以通过将开关152设置在“0”位置并将车辆纵向速度控制总线输入数据线170连接到车辆纵向速度控制总线输出数据线156来实现。如果对象输入数据总线连接器140如上所述的那样连接到车辆1，则它携带来自对象输出数据总线连接器136的所有数据消息。替代地，如果VLSCB电缆130在安装期间没有被接合，则对象输入数据总线连接器140可以保持与车辆1断开连接。

无论FOV帧存储器146和车辆速度历史存储器150是被填充有使用单独计算机的模拟场景数据或者从真实世界驾驶采集的数据，即，遵循上述两个选项中的任一个，FOV模拟器110都将在存储器存储设备114中包含感兴趣的真实世界驾驶或交通场景的基线数据集。

如果FOV模拟器110已经用于在先前的真实世界驾驶期间记录基线数据集，则FOV模拟器110随后可以用于基于先前用气象站记录的真实世界大气条件结合测功器负载和模拟大气条件将相同的数据馈送回到车辆1。通过这样做，在实验室中复制真实世界驾驶期间动力系的先前真实世界控制。可以在实验室中(或在轨道上)实现在模拟驾驶或模拟驾驶场景或操纵期间对动力系的控制。

参照图2和图4，待测试或校准的车辆1或动力系以正常测试方式与测功器配合，或可以替代地在孤立的道路或测试轨道上进行测试。对于具有底盘辊12的底盘测功器10的情况，以与发动机、动力系和底盘测功器测试领域中已知的已知测功器加载方法一致的方式实现使用测功器的适当负载。如果期望复制真实世界的大气条件，则可以如本领域中已知的那样调整由测功器施加的道路负载，以校正由于真实世界的测量值与测试单元50内可用于测试的大气条件之间的大气压力、温度和湿度的任何差异而导致的空气动力学阻力的差异。在具有ICE的车辆的情况下，可以使用海拔/温度/湿度模拟器57来引起动力系像它那样或像它在真实世界中一样操作。一种资本密集的替代方案是使用封闭在环境受控室(未示出)中的测试单元50来模拟整个车辆或动力系的大气条件。

通过使用速度信号电缆124将FOV模拟器110连接到测功器控制器来将测功器速度信号(例如，滚动速度或等效车辆速度信号)从测功器控制器11输入到FOV模拟器110。传送由车辆纵向速度控制系统识别的单个传感器或传感器融合的FOV对象的车辆数据总线被定位(未示出)。VLSCB电缆130在一端连接到FOV模拟器110，并接合到车辆纵向速度控制系统总线中，该车辆纵向速度控制系统总线通过使用接合总线的数据源侧到对象输出数据总线连接器136的VLSCB电缆和接合总线的数据使用侧到对象输入数据总线连接器140的VLSCB电缆将双向VLSCB电缆130接合或连接到总线中来提供检测对象信息。以这种方式，在静态测试环境中生成的基于传感器的FOV数据可以由FOV模拟器110截取，并且由FOV模拟器110基于测功器控制器速度信号的历史与先前填充有真实世界或模拟场景数据的车辆速度历史存储器150之间的差异来替换为变换的FOV数据。传送车辆速度消息(未示出)的车辆数据总线被定位并使用车辆速度总线连接器122使用速度数据总线电缆118连接到FOV模拟器110，并且FOV模拟器110通过将它连接到来自车辆的12VDC电压源或独立电源来供电。

在开始测功器测试之前，开关152被设置为“导通”或“1”位置，从而引起FOV模拟器110用类似的消息替换如由目标ID数据库148所定义的从车辆1输入到FOV模拟器110的所有FOV对象检测帧，其中对象的相对位置已经由处理器112(图2)基于在速度数据总线线缆118上输入的速度数据帧的集合中包含的车辆速度历史的差异及其相关时间戳来变换。最终结果是，代替车辆动力系控制器基于车辆纵向速度控制系统传感器FOV或融合的FOV并且基于测试期间测试单元中的实际大气条件来控制动力系，引起动力系控制器控制分别基于先前记录或创建的真实世界FOV或模拟FOV以及基于等于先前记录的真实世界大气条件或模拟不同的期望环境测试条件的模拟大气条件来控制动力系。

如果实验室或轨道测试的目标是复制先前的道路驾驶，或评估与先前的道路驾驶期间使用的校准相比的动力系或纵向速度控制系统的校准变化，纵向速度控制系统的驾驶员控制的设置与真实世界驾驶设置匹配。否则，根据实验室或轨道测试测试的目的使用其他测试值。在前一种情况下，速度控制风扇25、大气模拟器57或包围测试单元的气候控制室以及测功器控制器都相对于FOV模拟器存储器模块114中的时间戳数据被设置为对应于测试开始的条件。按下启动开关(未示出)来启动测试序列。一旦被按下，就由处理器112按照其相关联的时间戳的顺序从存储器模块114提取FOV和车辆速度数据。由处理器112参考目标ID数据库存储器148识别由FOV模拟器116在VLSCB电缆130上接收的所有输入FOV帧。所有其他消息立即由FOV模拟器重新广播到VLSCB输出电缆134上。

不是简单地逐字重新广播FOV帧。按顺序并且根据其时间戳同步，从存储器模块114提取的FOV帧被变换以随着时间的推移考虑基础车辆和模拟车辆之间的位置差异(d-d’)。再次，这些位置差异是由于直到当前测试时间的所有瞬时车辆速度差异的累积影响。它们如上面示出的那样通过考虑存储在车辆速度历史存储器150中的时间对应的基础速度历史和在速度信号电缆124或车辆数据总线电缆118上输入的模拟速度历史来计算。更具体地，包含在存储的FOV帧中的检测对象的相对几何位置被变换以考虑沿着测试路线的位置的差异，然后将替换数据帧传播到FOV模拟器VLSCB输出电缆130上，并传播到车辆172，从而在模拟期间经由输入电缆138替换来自车辆172的原始数据帧。

在图5中更详细地在视觉上并且在图6中在方法上示出如上所述的来自基础车辆真实世界或模拟驾驶的记载(记录)数据的变换。

对于嵌入在控制交通中的自主车辆的重要情况，即，自主控制系统由于在车辆1前方并且在其预期路径中存在其他车辆而主动地限制车辆1的速度的情况，图5示出了用于变换由自主车辆控制系统在真实世界驾驶期间识别并记录的或为模拟创建的对象和/或目标的集合的位置的一般方法。为了说明性目的，考虑由对象符号207的一般集合表示的对象和/或目标的这种集合，所述对象符号207的一般集合包括在某个时刻来自自主车辆控制系统各个传感器或来自传感器融合的鸟瞰FOV(例如，鸟瞰FOV，当在所示的位置B 215处时的FOV_B 209)的输出对象。为了附图的简化，假设FOV_B 209包括内部移动目标FOV 201和外部对象FOV 217，内部移动目标FOV 201例如示出其他附近车辆的位置和速度，外部对象FOV 217例如示出静态对象的位置，静态对象包括但不限于道路标志和护栏。在这种简化的情况下，以图形方式并且如图所示的那样图示一般的变换方法是简单的。

图5描绘了在先前的真实世界驾驶中或在虚拟或模拟驾驶中通行的两个示例性车辆位置，位置A 213和位置B 215，在先前的真实世界或模拟道路驾驶期间，车辆1在到达与鸟瞰FOV_B 209相关联的位置B 215之前首先位于与鸟瞰FOV_A(未完全示出)相关联的位置A213。与每个位置相关联的真实世界记录或模拟参数定义如下。

位置A 213：

鸟瞰FOV_A(未完全示出)包括静态对象FOV_sj 225和移动对象FOV_mj(未示出)，即组合的静态和动态对象的相对位置和速度；

t_rj 221是车辆1到达位置A 213的时间；

d_rj 223是在去往位置A 213的途中行驶的累积距离；以及

229是车辆在位置A 213处的航向。

位置B 215：

鸟瞰FOV_B 209包括静态对象FOV_sj 217和移动对象FOV_mj 201，即组合的静态和动态对象的相对位置和速度；

t_ri 233是车辆1到达位置B 215的时间；

d_ri 235是在去往位置B 215的途中行驶的累积距离；以及

231是车辆在位置B 215处的航向。

下面定义了与位置A 213相对于位置B 215的位置差异相关联的计算和定义的变量。

AvB：

航向差异θ241由

给出；

位置A 213到位置B 215之间的直线被定义为r 243；以及

位置A 213与位置B 215之间的实际路线路径被定义为ΔS 247。

一旦真实世界驾驶完成或真实世界模拟完成，上述真实世界记录或模拟参数包括所有对象和目标的数据库301(图6)、以及由车辆1的自主控制系统针对整个真实世界驾驶或模拟检测到的其速度或运动。虽然参考局部参考格网检测数据库301对象中的每一个(无论是静态的还是动态的)，但是每个对象实际上也位于相对于全局坐标系的某个位置处，这是本领域普通技术人员容易计算的。无论对象及其运动是从当它们被感测到时车辆1的位置和航向观察的、还是从不同的或假想的车辆1位置观察的，其位置和位置随时间的变化必须在任何全局参考格网中是相同的。该事实可以极有利地用于测试具有自主巡航控制系统或自适应巡航控制系统的任何车辆，特别是用于评估自主控制系统的校准的变化，或用于创建数据库301的同一车辆1的动力系的变化，或对任一系统进行的其他小变化。这是因为对于车辆1总是由前方车辆位置和速度和/或驾驶员可选择的最大速度设置的相同组合控制的情况，车辆1的整体性能的微小变化(例如，校准变化)通常导致车辆的全局位置随时间的相对小的性能变化和相称的小变化。

本领域普通技术人员可以将由车辆1的自主系统在真实世界或模拟道路驾驶期间感测或观察到的并且参考局部参考格网的记录对象的集合的位置和速度或运动从不同的全局位置和坐标系取向变换为对象的相同集合的不同视图。例如，由在第一自主控制系统或动力系校准下操作的车辆1的自主控制系统在位置B 215处感测到的记录物体的位置和运动可以容易地被变换为在与第一自主控制系统或动力系校准不同的第二自主控制系统或动力系校准下操作的同一车辆1的自主控制系统将具有的视图，并且由此导致车辆1位置由于性能差异而在相同路线上的对应或相等的测试时间处为位置A。

上述变换可以象征性地表示为以下：

并且意味着自主控制车辆1的位置的小变化受其预期路径中的前方车辆限制(例如，由于自主控制系统或动力系的校准变化引起的位置变化)，并且在相同的驾驶员控制的自主控制设置下操作，包括沿着相同路线或相同模拟路线的车辆1的实际位置处的自主系统传感器或传感器融合的视场的视场FOVd可以通过将移动对象的视场从相同测试时间的原始真实世界驾驶或模拟变换到不太提前的实际位置来构建，以考虑车辆1航向和位置的差异。

图6图示了当配备有自主或自适应巡航控制的车辆1以试验或测试校准并且结合如上所述的实验室底盘、动力系或发动机测功器操作时由FOV模拟器110的处理器112执行的上述变换过程的具体示例。数据库301包括当开关152处于“记录”模式(即，位置“0”)时由FOV模拟器110在真实世界驾驶期间收集的所有自主车辆控制系统传感器数据或融合的传感器数据、或用于收集类似数据的任何其他设备、或如上所述的那样为模拟驾驶创建的数据。在FOV模拟器110切换到“1”位置的情况下，基于由测功器驱动距离d 303在一个维度上表示的车辆的实际位置之间的差异、基于如上所述的测功器或车辆速度反馈并且采用以下方式来进行变换。

对于在1.19英里的任意测功器驱动距离d 303处的试验校准测试情况，选择对应静态对象位置S_AS 203的集合。当车辆1利用基础校准在t＝4秒205处到达该位置时，车辆1利用试验校准在t’＝5秒处到达该相同位置。参考数据库301，对应于相同值的基础校准测试时间t(即t＝t’＝5秒)的位置为d＝1.23英里，其中动态对象位置和速度的对应集合被识别为S_Bd 207。S_Bd 207然后以上述方式被变换，并且与S_AS 203组合以形成对象和目标的完整集合，以便使用上述数据截取方法呈现给自主车辆控制系统，即，在静态实验室测试环境中生成的基于传感器的FOV数据由FOV模拟器110截取并且由FOV模拟器110用变换的FOV数据替换。

本领域普通技术人员众所周知，驾驶风格会影响所有类型的汽车动力系的能效和采用内燃机(ICE)的动力系的废气排放水平。加速器踏板移动、制动活动和动力系校准都会影响车辆的效率和排放。但是，在车辆自主操作时，车辆上的自主纵向速度控制特征(例如自适应巡航控制(ACC))取代驾驶员的正常加速器踏板的输入和制动活动，并且可能取决于一组不同的动力系校准。

测试实验室可以被容纳在压力、温度和湿度的环境空气条件可以被单独控制的气候控制室(未被示出)中。这样的实验室允许重现或模拟环境空气条件，以反映要在实验室中重现或模拟的先前真实世界的驾驶条件，或模拟研究中的特定的环境空气条件，以实现测试结果以及除了受控变量外旨在相同的测试之间的最大准确性。

替代地，用于重现和模拟动态环境空气条件的更具成本效益的实现方式采用最近可商购获得的“环境条件模拟器”52。它提供了一种用于在测试期间动态地改变动力系所经历的环境条件以及用于重现和模拟期望的环境空气条件，同时允许使用或继续使用标准排放测试实验室的资本密集度较低的手段。在这种情况下，环境空气压力、温度和湿度条件由环境条件模拟器52创建，并且通过将环境条件模拟器52通过进气软管56与对象车辆6的发动机进气系统(未被示出)连接并通过排气软管54与车辆的尾管24连接，这些条件仅应用于动力系和必要的车辆传感器。环境条件模拟器52将进气压力、排气背压和进气湿度控制为固定的、选定的值或根据需要以编程方式控制的动态值，或模仿真实世界测试期间与测功器组件12上的对象车辆6的速度适当同步记录的条件。

所示的任何示例性测试方法可以可选地采用环境大气条件模拟器，或用于在期望的天气状况与碰巧可用的实验室环境条件不同时进行准确测试的整车“环境测试室”。

在操作测功器上的车辆之前，选择测试车辆的适当的道路负载参数、路线的适当道路坡度参数和动态环境条件或将其编程到环境控制系统中，即相关联的环境室或动力系的“环境条件模拟器”的控制系统中。在实验室环境条件与期望的环境条件显著不同的情况下，例如在不同天气状况下控制交通来模拟真实世界的道路驾驶时，保持适当的环境条件对于使动力系在适当的校准空间中操作，从而产生代表性的排放并展示代表性的能效非常重要。

上述预期的变换数据可以被车辆用于执行各种控制操作(诸如制动、转向、加速等)，以便对道路进行导航(真实或模拟)，同时避免与其他对象(真实或模拟)接触。例如，如果变换数据指示接近的对象(真实或模拟)，则车辆可以以适当的制动和/或转向活动进行响应。

本文公开的过程、方法或算法可以由处理装置、控制器或计算机传递/实现，处理装置、控制器或计算机可以包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，过程、方法或算法可以以多种形式存储为可由控制器或计算机执行的数据和指令，这些形式包括但不限于永久存储在诸如只读存储器(ROM)装置的不可写存储介质上的信息以及可更改地存储在诸如软盘、磁带、光盘(CD)、随机存取存储器(RAM)装置以及其他磁性和光学介质的可写存储介质上的信息。过程、方法或算法也可以在软件可执行对象中实现。替代地，过程、方法或算法可以全部或部分地使用诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其他硬件部件或装置的合适的硬件部件或硬件、软件和固件部件的组合来实现。

说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，应当理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种变化。

如前所述，各种实施例的特征可以组合以形成可能未被明确描述或示出的另外的实施例。虽然各种实施例可能已被描述为在一个或多个所需的特性方面提供了优于其他实施例或现有技术的实现方式的优点或是优选的，但本领域普通技术人员认识到，可折衷一个或多个特征或特性来实现所需的整体系统属性，这取决于具体的应用和实现方式。这些属性包括但不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可维修性、重量、可制造性、组装容易性等。因此，对于一个或多个特性被描述为与其他实施例或现有技术的实现方式相比不太可取的实施例并不超出本公开的范围，并且对于特定应用可能是可取的。

Claims (19)

1.一种车辆测试设备，包括：

处理器，所述处理器被编程为(i)响应于相对于第一局部参照格网描述一个或多个对象的位置或运动数据集，基于测试车辆信号、测功器速度反馈信号、转向角信号或GPS航向信号生成相对于不同于所述第一局部参照格网的第二局部参照格网描述所述一个或多个对象的变换的位置或运动数据集，使得所述位置或运动数据集和所述变换的位置或运动数据集相对于全局参照格网是相同的，以及(ii)向车辆输出所述变换的位置或运动数据集，使得所述车辆响应于此而执行控制操作。

2.根据权利要求1所述的车辆测试设备，其中所述处理器还被编程为从一个或多个车辆传感器的输出导出所述位置或运动数据集，并且基于车辆速度信号或GPS信号记录所述测试车辆在外部参考格网中的对应位置或运动。

3.一种车辆测试设备，包括：

处理器，所述处理器被编程为(i)基于定义车辆在某时刻沿着路线的时间位置的数据和定义车辆在所述时刻沿着所述路线的排程位置的数据，将针对车辆行经真实或模拟路线的持续时间的多个时刻中的每个时刻定义对象在所述时刻沿着所述路线相对于所述排程位置的局部参考格网的排程方位的数据变换为定义所述对象相对于所述车辆的局部参考格网的实际时间方位的数据，使得对于所述多个时刻中的每个时刻，不管在所述时刻沿着所述路线的排程位置和在所述时刻沿着所述路线的车辆的时间位置如何，所述对象的排程方位和所述对象的实际方位位置相对于全局参照格网都是相同的，以及(ii)向所述车辆输出针对所述多个时刻中的每个时刻定义所述对象的所述实际时间方位的数据，使得所述车辆响应于此而执行控制操作。

4.根据权利要求3所述的车辆测试设备，其中所述处理器还被编程为基于来自一个或多个车辆传感器的输出记录与所述对象的所述排程方位相对应的数据，并且基于车辆速度信号或GPS信号记录与所述车辆在外部参考格网中的位置或运动相对应的数据。

5.根据权利要求3所述的车辆测试设备，其中所述处理器还被编程为(a)基于定义所述车辆在所述时刻沿着所述路线的所述时间位置的数据、定义所述车辆在所述时刻沿着所述路线的时间航向的数据、定义在所述时刻沿所述路线的所述排程位置的数据、以及定义在所述时刻沿所述路线的排程航向的数据，将针对所述多个时刻中的每个时刻定义所述对象在所述时刻沿所述路线相对于所述排程位置的局部参考格网的排程速度的数据变换为定义所述对象相对于所述车辆的局部参考格网的实际时间速度的数据，使得对于所述多个时刻中的每个时刻，不管在所述时刻沿所述路线的排程位置和航向以及所述车辆在所述时刻沿所述路线的时间位置和航向如何，所述对象的排程速度和所述对象的实际时间速度相对于全局参考格网都是相同的，以及(b)向所述车辆输出针对所述多个时刻中的每个时刻定义所述对象的所述实际时间速度的数据，使得所述车辆响应于此而执行控制操作。

6.根据权利要求3所述的车辆测试设备，其中所述排程方位和排程位置由在道路上驾驶循环期间收集的传感器数据定义。

7.根据权利要求3所述的车辆测试设备，其中所述车辆可操作地布置有测功器，并且所述车辆的局部参考格网由来自所述测功器或车辆的速度数据定义。

8.一种用于车辆的测试方法，包括：

基于定义车辆沿着真实或模拟路线的时间位置的数据和定义所述车辆沿着所述路线的排程位置的数据，将针对车辆行经真实或模拟路线的持续时间的多个时刻中的每个时刻定义对象沿着所述路线相对于所述排程位置的局部参考格网的排程方位的数据变换为定义所述对象相对于所述车辆的局部参考格网的实际时间方位的数据，使得不管沿着所述路线的排程位置和沿着所述路线的车辆的时间位置如何，在时间上对应的所述对象的排程方位和所述对象的实际方位位置相对于全局参照格网都是相同的；以及

向所述车辆输出定义所述对象的所述实际时间方位的数据，使得所述车辆响应于此而执行控制操作。

9.根据权利要求8所述的测试方法，还包括：(a)基于定义所述车辆沿着所述路线的所述时间位置的数据、定义所述车辆沿着所述路线的时间航向的数据、定义沿所述路线的所述排程位置的数据、以及定义沿所述路线的排程航向的数据，将所述对象沿所述路线相对于所述排程位置的局部参考格网的排程速度的数据变换为定义所述对象相对于所述车辆的局部参考格网的实际时间速度的数据，使得不管沿所述路线的排程位置和航向以及所述车辆沿所述路线的时间位置和航向如何，在时间上对应的各对所述对象的排程速度和所述对象的实际时间速度相对于全局参考格网都是相同的，以及(b)向所述车辆输出所述对象的所述实际时间速度的数据，使得所述车辆响应于此而执行控制操作。

10.根据权利要求8所述的测试方法，还包括：在道路上驾驶循环期间收集用于定义所述排程方位和排程位置的传感器数据。

11.根据权利要求8所述的测试方法，所述车辆可操作地布置有测功器，并且所述车辆的局部参考格网通过来自所述测功器或车辆的速度数据定义。

12.一种用于与在测功器或道路或轨道上操作所述车辆或所述车辆的一部分协调地进行测试的车辆纵向速度控制系统对象和目标模拟器，包括：

车辆数据总线输入通道，所述车辆数据总线输入通道用于接收数据；

处理器，所述处理器用于存储和处理所接收的数据；

车辆数据总线输出通道，所述车辆数据总线输出通道用于向所述车辆输出数据；以及

存储器存储设备，所述存储器存储设备用于存储对象速度或位置，其中所述输入通道连接到车辆通信总线并接收车辆数据，所述车辆数据至少包括由所述车辆纵向速度控制系统感测的对象数据以及车辆速度、位置或行进距离数据，其中在第一测试期间，所述车辆数据由所述处理器处理以建立对象位置排程，其中在后续测试期间，所述处理器基于车辆速度或导出的行进距离，将模拟的车辆位置或导出的所述车辆的沿着模拟路线的模拟位置相关联，其中所述对象位置排程基于时间或位置来定义相关对象集合，基于车辆速度、位置或行进距离历史来变换所述相关对象集合以定义所变换的相关对象集合，识别包括输入数据流的对象数据，用所变换的相关对象数据集代替所述对象数据以定义所变换的数据流，并向所述输出通道输出所变换的数据流，并且其中所述输出通道连接到所述车辆通信总线。

13.根据权利要求12所述的车辆纵向速度控制系统对象和目标模拟器，还包括第二输入通道，所述第二输入通道将GPS航向或车辆转向角信号传送到所述处理器，其中所述处理器还基于所述第二输入通道数据来变换所述相关对象集合。

14.一种用于校准自主车辆或动力系的测试方法，包括：

在测功器上测试自主车辆或自主车辆的一部分期间，向所述自主车辆协调地提供或模拟至少一个对象的所变换的位置排程，使得所述自主车辆基于所变换的排程控制运动，其中对象位置的第一排程和车辆运动参数或车辆控制参数的第二排程在先前的真实世界车辆测试期间被记录、或为模拟真实世界车辆测试场景而被创建，并且其中所变换的排程基于所述第一排程和包括所述第二排程的运动参数或车辆控制参数的差异、以及来自所述测功器或在所述测功器上操作的车辆的至少一个反馈参数。

15.根据权利要求14所述的测试方法，其中在记录或创建所述第二排程之后，运动参数的所述差异由纵向速度控制系统校准参数或动力系校准参数的变化引起。

16.一种测试方法，包括：

在其中纵向速度控制在道路驾驶期间利用第一车辆上的设置点激活的第一测试期间，记录用于指示真实世界动态动力系扭矩或车辆扭矩请求的车辆参数的值以定义负载排程，并记录车辆速度或发动机速度以定义速度排程；以及

在其中纵向速度控制在测功器上停用的第二车辆或所述第二车辆的一部分的第二测试期间，根据所述负载排程协调地控制(i)燃料喷射器、进气歧管压力、马达控制器或节流阀，并且根据所述速度排程协调地控制(ii)所述测功器，使得所述测功器施加引起所述第二车辆或所述第二车辆的一部分的动力系产生实验室动态动力系扭矩的动态扭矩，并且记录用于定义所述实验室动态扭矩、来自所述第二车辆的废气排放、或所述第二车辆的能量消耗的历史的值，或

在其中纵向速度控制在测功器上激活并且使用来自第一测试的设置点的第二车辆或第二车辆的一部分的第二测试期间，截取至少包括来自第二车辆的纵向速度控制系统的目标数据的车辆数据流，识别包括所述输入数据流的对象数据，使用相关且变换的对象设置数据代替所述对象数据，向输出通道输出所得到的数据流，并记录用于定义实验室动态扭矩、来自第二车辆的废气排放、或所述第二车辆的能量消耗的历史的值。

17.根据权利要求16所述的方法，其中与所述相关且变换的对象集合数据相关联的相关和变换是基于时间的。

18.根据权利要求16所述的方法，其中与所述相关且变换的对象集合数据相关联的相关性是基于时间的，并且与所述相关且变换的对象集合数据相关联的变换是基于在所述测功器上行进的距离的。

19.根据权利要求16所述的方法，其中所述第二车辆是所述第一车辆。

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