CN117094182B - V2v交通场景构建方法及v2x虚实融合测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开V2V交通场景构建方法及V2X虚实融合测试系统。V2V交通场景构建方法通过V2V场景构建模块及VTD场景仿真模块自动实现，V2V场景构建模块，检测输入的场景构建参数，根据所述场景构建参数，自动生成用于自动触发VTD场景仿真模块实现交通场景自动构建的场景触发条件文件；VTD场景仿真模块，根据所述场景触发条件以及车辆动力学模型，构建V2V场景仿真测试的V2X测试场景，通过虚实融合技术将虚拟测试场景与真实的被测车辆融合，构建真实的被测车辆的虚拟交通场景。本发明可自动虚拟生成车辆测试用的网联环境信息，方便进行虚实融合测试场景的构建，方便V2X虚实融合测试。
Description
技术领域
本发明涉及V2X虚实融合测试技术领域，特别是涉及一种V2V交通场景构建方法及V2X虚实融合测试系统。
背景技术
随着汽车技术的迭代升级，汽车的安全性、智能化、以及舒适程度，越来越成为各大主机厂以及消费者关注的焦点和热点。若要加快智能网联车的产业落地，各类车载终端OBU的测试是智能网联车落地至关重要的一环，测试场景的搭建以及实际测试都是进行车载终端OBU功能验证的关键环节，也是促使智能网联汽车良好发展的关键。尤其是V2V复杂交通场景的构建，场景库是评价系统中十分重要的部分，是测试的基础，想要保障测试场景的有效性，须完成场景搭建，促使测试能够获得理想效果。
现有技术下，对智能网联车辆进行测试时，存在V2X外场测试成本高、危险性高以及对场地要求高的问题，因此，需要解决以克服。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种V2V交通场景构建方法及V2X虚实融合测试系统。V2V交通场景构建方法，能将背景车辆、路侧终端、行人以及交通标识在内的背景交通环境信息虚拟，与真实的被测车辆通过虚实融合技术进融合，实现V2V交通复杂场景的构建。
本发明第一方面，提供一种V2V交通场景构建方法，通过V2V场景构建模块及VTD场景仿真模块自动实现，包括以下步骤：
V2V场景构建模块，检测输入的场景构建参数，包括交通场景中背景车辆个数以及场景类型；根据所述场景构建参数，自动生成用于自动触发VTD场景仿真模块实现交通场景自动构建的场景触发条件文件；所述场景触发条件文件包含选定的场景及其优先级顺序、选定的场景的道路类型、选定的场景中被测车辆与背景车辆的相对位置关系、相对速度关系以及相对距离关系；
VTD场景仿真模块，根据所述场景触发条件以及车辆动力学模型，构建V2V场景仿真测试的V2X测试场景，为真实的被测车辆提供包括背景车辆信息、交通信号灯、交通标识信息的网联环境信息，并通过虚实融合技术将真实的被测车辆与背景车辆信息、交通信号灯、交通标识信息建立连接，将虚拟测试场景与真实的被测车辆融合，构建真实的被测车辆的虚拟交通场景。
其中，自动生成对应的场景触发条件文件时，按预先排列好优先级触发顺序的多个场景的优先级顺序对选定的场景进行优先级排序。
其中，每个场景预先匹配至少一个道路类型，所述道路类型包括十字路口、丁字路口、X型路口、长直道、弯道以及坡路。
其中，每个场景中被测车辆预先匹配至少一个背景车辆。
其中，所述背景车辆与被测车辆的相对位置关系、相对速度关系及相对距离关系由对应的场景预先确定；所述相对位置关系包括背景车辆在被测车辆前方、后方、对向邻车道、交叉路口左侧或者交叉路口右侧；所述相对速度关系按选定的场景的优先级顺序依次增加。
其中，所述场景按优先级由低到高，依次包括盲区预警BSW、紧急车辆提醒EVW、异常车辆提醒AVW、车辆失控预警CLW、逆向超车预警DNPW、变道预警LCW、左转辅助LTA、交叉路口碰撞预警ICW、前向碰撞预警FCW、紧急制动预警EBW。
其中，若所选场景包含交叉路口碰撞预警ICW、左转辅助LTA，所述道路类型须选择十字路口、丁字路口、X型路口；若所选场景不含交叉路口碰撞预警ICW、左转辅助LTA，则道路类型选中长直道、弯道、坡路。
其中，所述构建真实的被测车辆的虚拟交通场景时，采集真实被测道路的多个经纬度点、坡度、道路曲率、航向以及真实被测道路相对应的路网关系，将真实被测道路信息特征一一映射到VTD被测场景中，从而将虚拟测试场景与真实的被测车辆融合，构建真实的被测车辆的虚拟交通场景。
本发明第二方面，提供一种V2X虚实融合测试系统，包括：
V2V场景构建模块，用于生成场景触发条件文件；
VTD场景仿真模块，用于根据所述场景触发条件文件以及车辆动力学模型，构建V2V场景仿真测试的V2X测试场景，为真实的被测车辆提供包括背景车辆信息、交通信号灯、交通标识信息的网联环境信息，并通过虚实融合技术将真实的被测车辆与背景车辆信息、交通信号灯、交通标识信息建立连接，将虚拟测试场景与真实的被测车辆融合，构建真实的被测车辆的虚拟交通场景；
车载信息仿真设备，包括网联环境信息处理模块、V2X协议栈、V2X发送器、V2X接收器、声光报警处理模块、高精度定位模块以及多数据处理模块；所述网联环境信息处理模块用于接收VTD场景仿真模块输出的网联环境信息，经处理转化为协议栈可处理的V2X消息；所述V2X协议栈将网联环境信息编码，编码成标准V2X数据后经V2X发送器进行消息广播，与真实的被测车辆的车载终端OBU通信；所述车载终端OBU根据自身车辆信息以及接收到的虚拟网联环境信息，判断是否预警；所述V2X接收器用于接收真实的被测车辆的V2X信息并发送给多数据处理模块；所述高精度定位模块通过数据总线实时采集真实的被测车辆的定位信息后发送给多数据处理模块，所述声光报警处理模块采集真实的被测车辆的声光报警信号处理后形成预警信号发送到多数据处理模块；所述多数据处理模块对输入的多种数据进行处理，形成测试数据；
自动化测试分析模块，用于接收、处理、分析测试数据，生成V2X测试报告；同时触发VTD场景仿真模块，实现真实的被测车辆、车载信息仿真设备以及VTD场景仿真模块的时间同步。
其中，所述车载终端OBU内置GNSS模块、CAN模块、Radio模块以及协议栈；所述GNSS模块用于获取被测车辆定位信息；所述CAN模块通过总线获取被测车辆运动状态信息；所述Radio模块用于接收V2X射频信息到协议栈运行解析或者将被测车辆的V2X消息经协议栈封包的射频信号发送给车载信息仿真设备的V2X接收器。
本发明的V2V交通场景构建方法，可以实现自动生成V2V交通场景构建用的场景触发条件文件，然后将生成的场景触发条件文件导入到相应的场景仿真模块中，即可自动车辆测试用的网联环境信息，从而方便进行测试场景的虚拟自动构建，方便进行V2X虚实融合测试，能实现同一时刻同时触发n个V2V场景，验证被测车辆是否按照优先级触发预警，有效得解决了V2X功能开发验证过程中的痛点和难点问题，大大降低了因场景搭建而产生的时间成本和人力成本，有效避免了实车碰撞的危险。
本发明的V2V交通场景构建方法应用于V2X虚实融合测试时，只需在真实的被测车辆中部署虚车载信息仿真设备和车载终端OBU等硬件设备，基于虚实融合技术，采用V2V交通场景构建方法构建测试场景，即可完成相关场景的V2X测试，方便进行2X虚实融合测试。
附图说明
图1是本发明实施例的V2V场景构建方法的流程图。
图2是本发明实施例的场景触发条件文件的形成流程图。
图3是本发明实施例的V2X虚实融合测试系统示意图。
图4是本发明实施例的车载终端OBU的功能原理图。
图5是本发明实施例的车载信息仿真设备的功能原理图。
图6是本发明实施例的四个V2V场景构建示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例的第一方面，提供一种V2V交通场景构建方法，通过V2V场景构建模块及VTD场景仿真模块自动实现，包括以下步骤：
V2V场景构建模块，检测输入的场景构建参数，包括交通场景中背景车辆个数以及场景类型；根据所述场景构建参数，自动生成用于自动触发VTD场景仿真模块实现交通场景自动构建的场景触发条件文件；所述场景触发条件文件包含选定的场景及其优先级顺序、选定的场景的道路类型、选定的场景中被测车辆与背景车辆的相对位置关系、相对速度关系以及相对距离关系；
VTD场景仿真模块，根据所述场景触发条件以及车辆动力学模型，构建V2V场景仿真测试的V2X测试场景，为真实的被测车辆提供包括背景车辆信息、交通信号灯、交通标识信息的网联环境信息，并通过虚实融合技术将真实的被测车辆与背景车辆信息、交通信号灯、交通标识信息建立连接，将虚拟测试场景与真实的被测车辆融合，构建真实的被测车辆的虚拟交通场景。
其中，自动生成对应的场景触发条件文件时，按预先排列好优先级触发顺序的多个场景的优先级顺序对选定的场景进行优先级排序。
其中，每个场景预先匹配至少一个道路类型，所述道路类型包括十字路口、丁字路口、X型路口、长直道、弯道以及坡路。
其中，每个场景中被测车辆预先匹配至少一个背景车辆。
其中，所述背景车辆与被测车辆的相对位置关系、相对速度关系及相对距离关系由对应的场景预先确定；所述相对位置关系包括背景车辆在被测车辆前方、后方、对向邻车道、交叉路口左侧或者交叉路口右侧；所述相对速度关系按选定的场景的优先级顺序依次增加。
其中，所述场景按优先级由低到高，依次包括盲区预警BSW、紧急车辆提醒EVW、异
常车辆提醒AVW、车辆失控预警CLW、逆向超车预警DNPW、变道预警LCW、左转辅助LTA、交叉路
口碰撞预警ICW、前向碰撞预警FCW、紧急制动预警EBW共十个V2V测试场景，当然V2V测试场
景也可以不限此数量及类型，也可以更多。以上面所述十个V2V测试场景为例，随机选择其
中的n个V2V测试场景构建V2V复杂交通场景，即可产生测试用例，这样可以
大大丰富测试场景构建。
参见图2所示，所述V2V场景构建模块在处理形成场景触发条件文件通过以下步骤实现：
用户通过在V2V场景构建模块中输入选择的场景及背景车辆的个数（场景复杂等级）后，V2V场景构建模块首先对被选中的n个场景按照从高到低进行优先级排序；
根据所选择的n个V2V场景匹配相对应的道路类型：若所选场景包含ICW，LTA这两类V2V场景，则须选择含十字路口、丁字路口、X型路口等道路类型。若所选V2X场景中不含ICW、LTA这两类V2V测试场景，则选中长直道、弯道、坡路等道路类型。
匹配被测车辆与背景车辆的相对位置关系、相对速度关系以及相对距离关系：根据《智能网联汽车V2X系统预警应用功能测试与评价规程》场景设计规范，背景车辆在被测车辆前方的V2X场景有FCW、AVW、EBW以及CLW，在被测车辆后方的场景有LCW、EVW、BSW；对向邻车道的V2X场景有DNPW、LTA，交叉路口左或者交叉路口右的V2X场景有ICW。
以FCW、EVW、BSW、以及ICW 四个V2V测试场景为例，首先对四个场景优先级进行排
序，然后对测试场景进行道路类型选择，该场景中方包含
ICW，所以选择含十字路口道路类型，进一步匹配被测车辆与背景车辆的相对位置关系，构
建的测试场景如图6所示，主车（VUT）5位于场景下背景车辆3的正前方，并位于
场景下背景车辆1的正后方，场景下背景车辆4位于主车（VUT）5的右侧，场景下
背景车辆2位于十字路口的另一个道路上，与主车（VUT）5的行驶方向垂直。
根据V2X测试标准及V2X测试场景设计要求，对主车（VUT）和四个背景车辆运行速
度进行设置，设主车速度为，优先级1的背景车辆FCW的车速为，优先级2的背景车辆ICW的车速为，优先级3的背景车
辆EVW的车速为，优先级4的背景车辆BSW的车速为。
测试时，测试车辆加速至至车速，背景车辆FCW加速至，背景车辆ICW加速至,
背景车辆EVW加速至,背景车辆BSW加速至。
根据CSAE和YD/T标准，假设测试车辆静止在距离十字交叉路口处，由
选中的V2X场景以及其速度参数，确定四个背景车辆与主车相对距离关系，背景车辆FCW与
被测车辆相距；背景车辆ICW静止在距交叉路口；背景车辆
EVW与被测车辆相距；背景车辆BSW与被测车辆相距。
参见图3所示，本发明实施例第二方面，提供一种V2X虚实融合测试系统，包括：
V2V场景构建模块，用于生成场景触发条件文件；
VTD场景仿真模块，用于根据所述场景触发条件文件以及车辆动力学模型，构建V2V场景仿真测试的V2X测试场景，为真实的被测车辆提供包括背景车辆信息、交通信号灯、交通标识信息的网联环境信息，并通过虚实融合技术将真实的被测车辆与背景车辆信息、交通信号灯、交通标识信息建立连接，将虚拟测试场景与真实的被测车辆融合，构建真实的被测车辆的虚拟交通场景；
车载信息仿真设备，包括网联环境信息处理模块、V2X协议栈、V2X发送器、V2X接收器、声光报警处理模块、高精度定位模块以及多数据处理模块；参见图5所示，其功能主要有处理虚拟交通环境信息、发送被测车辆定位信息给VTD场景仿真模块和多数据处理模块、编码和解析V2X消息、发送标准的V2X消息、接收标准的V2X消息并转发给多数据处理模块、捕捉声光报警信并转发给多数据处理模块，汇总预警信号和V2X消息并转发给自动化测试分析模块；其中具体的，所述网联环境信息处理模块用于接收VTD场景仿真模块输出的网联环境信息，经处理转化为协议栈可处理的V2X消息；所述V2X协议栈将网联环境信息编码，编码成标准V2X数据后经V2X发送器进行消息广播，与真实的被测车辆的车载终端OBU通信；所述车载终端OBU根据自身车辆信息以及接收到的虚拟网联环境信息，判断是否预警；所述V2X接收器用于接收真实的被测车辆的V2X信息并发送给多数据处理模块；所述高精度定位模块通过数据总线实时采集真实的被测车辆的包括被测车辆姿态、航向、经纬度、高程、速度和传感器数据等信息的定位信息后发送给多数据处理模块，所述声光报警处理模块采集真实的被测车辆的声光报警信号处理后形成预警信号发送到多数据处理模块；所述多数据处理模块对输入的多种数据进行处理，形成测试数据；
自动化测试分析模块，用于接收、处理、分析、回放V2X虚实融合测试系统的测试数据，生成V2X测试报告；同时触发VTD场景仿真模块的仿真测试场景，实现真实的被测车辆、车载信息仿真设备以及VTD场景仿真模块的仿真测试场景的时间同步。
上述V2X虚实融合测试系统中，真实的被测车辆、车载终端OBU（on-board unit）、车载信息仿真设备，VTD场景仿真模块，V2X场景构建模块以及测试分析模块中，所述VTD场景仿真模块，V2X场景构建模块以及测试分析模块均为通过相应软件程序实现，如V2X复杂场景构建软件、VTD场景仿真软件以及自动化测试分析软件来实现，参见图3所示，软件均安装于电脑中实现相应功能。VTD场景仿真软件与真实的被测车辆，通过虚实融合技术将真实的被测车辆与其背景交通信息建立连接，VTD场景仿真软件为真实的被测车辆提供背景车辆信息、交通信号灯、交通标识等信息。
其中，形成场景触发条件文件后，将该场景触发条件文件其导入VTD场景仿真模块的处理软件中，VTD场景仿真软件自动识别场景触发条件参数，根据触发条件参数，车辆动力学模型等，构建V2X测试场景用于场景仿真测试。
其中，参见图4所示，所述车载终端OBU内置GNSS模块、CAN模块、Radio模块以及协议栈（优选为V2X协议栈）；所述GNSS模块用于获取被测车辆定位信息；所述CAN模块通过总线获取被测车辆运动状态信息；所述Radio模块用于接收V2X射频信息到协议栈运行解析或者将被测车辆的V2X消息经协议栈封包的射频信号发送给车载信息仿真设备的V2X接收器。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；
因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.V2V交通场景构建方法，其特征在于，通过V2V场景构建模块及VTD场景仿真模块自动实现，包括以下步骤：
V2V场景构建模块，检测输入的场景构建参数，包括交通场景中背景车辆个数以及场景类型；根据所述场景构建参数，自动生成用于自动触发VTD场景仿真模块实现交通场景自动构建的场景触发条件文件；所述场景触发条件文件包含选定的场景及其优先级顺序、选定的场景的道路类型、选定的场景中被测车辆与背景车辆的相对位置关系、相对速度关系以及相对距离关系；
VTD场景仿真模块，根据所述场景触发条件文件以及车辆动力学模型，构建V2V场景仿真测试的V2X测试场景，为真实的被测车辆提供包括背景车辆信息、交通信号灯、交通标识信息的网联环境信息，并通过虚实融合技术将真实的被测车辆与背景车辆信息、交通信号灯、交通标识信息建立连接，将虚拟测试场景与真实的被测车辆融合，构建真实的被测车辆的虚拟交通场景；
自动生成对应的场景触发条件文件时，按预先排列好优先级触发顺序的多个场景的优先级顺序对选定的场景进行优先级排序。
2.根据权利要求1所述V2V交通场景构建方法，其特征在于，每个场景预先匹配至少一个道路类型，所述道路类型包括十字路口、丁字路口、X型路口、长直道、弯道以及坡路。
3.根据权利要求1所述V2V交通场景构建方法，其特征在于，每个场景中被测车辆预先匹配至少一个背景车辆。
4.根据权利要求1所述V2V交通场景构建方法，其特征在于，所述背景车辆与被测车辆的相对位置关系、相对速度关系及相对距离关系由对应的场景预先确定；所述相对位置关系包括背景车辆在被测车辆前方、后方、对向邻车道、交叉路口左侧或者交叉路口右侧；所述相对速度关系按选定的场景的优先级顺序依次增加。
5.根据权利要求1所述V2V交通场景构建方法，其特征在于，所述场景按优先级由低到高，依次包括盲区预警BSW、 紧急车辆提醒EVW、异常车辆提醒AVW、车辆失控预警CLW、逆向超车预警DNPW、变道预警LCW、左转辅助LTA、交叉路口碰撞预警ICW、前向碰撞预警FCW、紧急制动预警EBW。
6.根据权利要求5所述V2V交通场景构建方法，其特征在于，若所选场景包含交叉路口碰撞预警ICW、左转辅助LTA，所述道路类型须选择十字路口、丁字路口、X型路口；若所选场景不含交叉路口碰撞预警ICW、左转辅助LTA，则道路类型选中长直道、弯道、坡路。
7.根据权利要求1所述V2V交通场景构建方法，其特征在于，所述构建真实的被测车辆的虚拟交通场景时，采集真实被测道路的多个经纬度点、坡度、道路曲率、航向以及真实被测道路相对应的路网关系，将真实被测道路信息特征一一映射到VTD被测场景中，从而将虚拟测试场景与真实的被测车辆融合，构建真实的被测车辆的虚拟交通场景。
8.V2X虚实融合测试系统，其特征在于，包括：
V2V场景构建模块，用于生成场景触发条件文件；检测输入的场景构建参数，包括交通场景中背景车辆个数以及场景类型；根据所述场景构建参数，自动生成用于自动触发VTD场景仿真模块实现交通场景自动构建的场景触发条件文件；所述场景触发条件文件包含选定的场景及其优先级顺序、选定的场景的道路类型、选定的场景中被测车辆与背景车辆的相对位置关系、相对速度关系以及相对距离关系；自动生成对应的场景触发条件文件时，按预先排列好优先级触发顺序的多个场景的优先级顺序对选定的场景进行优先级排序；
VTD场景仿真模块，用于根据所述场景触发条件文件以及车辆动力学模型，构建V2V场景仿真测试的V2X测试场景，为真实的被测车辆提供包括背景车辆信息、交通信号灯、交通标识信息的网联环境信息，并通过虚实融合技术将真实的被测车辆与背景车辆信息、交通信号灯、交通标识信息建立连接，将虚拟测试场景与真实的被测车辆融合，构建真实的被测车辆的虚拟交通场景；
车载信息仿真设备，包括网联环境信息处理模块、V2X协议栈、V2X发送器、V2X接收器、声光报警处理模块、高精度定位模块以及多数据处理模块；所述网联环境信息处理模块用于接收VTD场景仿真模块输出的网联环境信息，经处理转化为协议栈可处理的V2X消息；所述V2X协议栈将网联环境信息编码，编码成标准V2X数据后经V2X发送器进行消息广播，与真实的被测车辆的车载终端OBU通信；所述车载终端OBU根据自身车辆信息以及接收到的虚拟网联环境信息，判断是否预警；所述V2X接收器用于接收真实的被测车辆的V2X信息并发送给多数据处理模块；所述高精度定位模块通过数据总线实时采集真实的被测车辆的定位信息后发送给多数据处理模块，所述声光报警处理模块采集真实的被测车辆的声光报警信号处理后形成预警信号发送到多数据处理模块；所述多数据处理模块对输入的多种数据进行处理，形成测试数据；
自动化测试分析模块，用于接收、处理、分析测试数据，生成V2X测试报告；同时触发VTD场景仿真模块，实现真实的被测车辆、车载信息仿真设备以及VTD场景仿真模块的时间同步。
9.根据权利要求8所述V2X虚实融合测试系统，其特征在于，所述车载终端OBU内置GNSS模块、CAN模块、Radio模块以及协议栈；所述GNSS模块用于获取被测车辆定位信息；所述CAN模块通过总线获取被测车辆运动状态信息；所述Radio模块用于接收V2X射频信息到协议栈运行解析或者将被测车辆的V2X消息经协议栈封包的射频信号发送给车载信息仿真设备的V2X接收器。
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