用于自动驾驶的虚拟仿真测试系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于自动驾驶的虚拟仿真测试方法和系统，该系统包括运行有车辆动力学模型的强实时仿真机、场景仿真装置和工控机；车辆动力学模型用于实现虚拟车辆的动力学响应，并将虚拟车辆的车辆信息发送给场景仿真装置和工控机；场景仿真装置根据虚拟车辆的车辆信息和场景仿真参数，构建虚拟车辆的自动驾驶场景，并将场景中的障碍物信息发送给工控机；工控机根据车辆信息和障碍物信息输出车辆控制信息。该方式中，通过复杂的车辆动力学模型模拟真实车辆的运行过程，能够响应输出接近真实车辆；同时，该方式可以实现场景、车辆动力学与自动驾驶的算法的闭环验证，从而提高了自动驾驶虚拟仿真测试的准确度。动驾驶虚拟仿真测试的准确度。动驾驶虚拟仿真测试的准确度。

【技术实现步骤摘要】
用于自动驾驶的虚拟仿真测试系统和方法


[0001]本专利技术涉及自动驾驶仿真
，尤其是涉及一种用于自动驾驶的虚拟仿真测试系统和方法。

技术介绍

[0002]目前，国内外都对自动驾驶领域的研究投入了大量精力，这无疑加速了整个行业的发展，并带来了更多的新观念和新技术。研究人员不仅研究较为传统的自动驾驶辅助功能技术，而且还深入到L3/L4级或者更高级的L5级自动驾驶技术中。在自动驾驶涉及的
中，虚拟仿真测试是支撑研发技术迭代的重要环节，尤其是规划与控制的研发，所以，建设虚拟仿真测试系统成为重中之重。
[0003]现有的大部分虚拟仿真测试系统涉及的硬件设备较多，系统复杂而且成本较高，限制了应用范围，难以大规模普及。众多仿真场景的组成要素单一，无法满足测试需求。而且用于计算的车辆动力学模型较为简单，如果选用复杂的车辆动力学模型，难以满足计算实时性要求。这些问题都严重影响了自动驾驶虚拟仿真测试的准确度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种用于自动驾驶的虚拟仿真测试系统和方法，以提高自动驾驶虚拟仿真测试的准确度。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种用于自动驾驶的虚拟仿真测试系统，该系统包括运行有车辆动力学模型的强实时仿真机、场景仿真装置和工控机；强实时仿真机分别与场景仿真装置和工控机通信连接；该场景仿真装置还与工控机通信连接；车辆动力学模型用于实现虚拟车辆的动力学响应，并将虚拟车辆的车辆信息发送给场景仿真装置和工控机；场景仿真装置用于根据虚拟车辆的车辆信息和预设的场景仿真参数，构建虚拟车辆的自动驾驶场景；场景仿真装置还用于将自动驾驶场景中的障碍物信息发送给工控机；工控机用于根据虚拟车辆的车辆信息和障碍物信息，输出车辆控制信息；其中，车辆控制信息包括虚拟车辆的方向盘转角、制动压力和节气门开度。
[0006]在可选的实施方式中，上述车辆动力学模型包括轮胎模型、动力传动模型、悬架模型、转向模型、制动模型、载荷模型、阻力模型和整车模型；其中，轮胎模型包括轮胎的外观尺寸、力学特性、瞬态的响应特性和迟滞损失；动力传动模型包括发动机的外特性曲线描述、离合器的参数信息、变速器的参数信息和减速器的参数信息；悬架模型包括独立悬架、非独立悬架、简化独立悬架和简化非独立悬架的参数信息；转向模型包括转向轴的轴距和转向轴的非线性特性描述；制动模型包括液压、气压制动和有无制动防抱死系统；载荷模型包括配重模块；阻力模型包括空气阻力和轮胎阻力；整车模型包括车辆位置坐标、尺寸、质量和转动惯量。
[0007]在可选的实施方式中，上述场景仿真装置包括自车虚拟仿真模块、静态道路要素仿真模块、静态道路设施仿真模块、动态道路要素仿真模块、交通参与者仿真模块和天气及
光照仿真模块；其中，自车虚拟仿真模块包括车辆位置信息、姿态信息及轮胎接地点；静态道路要素仿真模块包括车道线类别、车道宽度和车道数量；静态道路设施仿真模块包括红绿交通灯、交通标识牌、隔离带和护栏的位置信息；动态道路要素仿真模块包括道路施工情况、道路塌陷情况和道路拥堵情况；交通参与者仿真模块包括机动车、非机动车和行人的仿真信息；天气及光照仿真模块包括可见度、光照、湿度和温度。
[0008]在可选的实施方式中，上述场景仿真装置用于根据虚拟车辆的车辆信息，以及自车虚拟仿真模块、静态道路要素仿真模块、静态道路设施仿真模块、动态道路要素仿真模块、交通参与者仿真模块和天气及光照仿真模块中设置的场景仿真信息对场景进行图形渲染，得到虚拟车辆的自动驾驶场景。
[0009]在可选的实施方式中，上述障碍物信息包括障碍物的位置信息、速度信息、尺寸、类型和加速度；其中，障碍物为交通参与者仿真模块所包含的机动车、非机动车和行人。
[0010]在可选的实施方式中，上述强实时仿真机还包括输入输出接口；其中，强实时仿真机通过输入输出接口与场景仿真装置和工控机连接。
[0011]在可选的实施方式中，上述输入输出接口包括CAN总线接口、CAN
‑
FD总线接口、车载以太网接口、LIN总线接口和标准以太网接口中的一种或多种。
[0012]在可选的实施方式中，上述虚拟车辆的车辆信息包括虚拟车辆的车辆位置信息和速度信息；其中，车辆位置信息包括虚拟车辆所处的经纬度和海拔高度，速度信息包括虚拟车辆的线速度和加速度。
[0013]在可选的实施方式中，上述场景仿真装置包括高性能处理器、高性能显卡、内存、电源、主板和风扇；工控机包括全钢机箱或者全铝机箱，以及电源、底板、显卡、内存和风扇。
[0014]第二方面，本专利技术提供了一种用于自动驾驶的虚拟仿真测试方法，该方法应用于上述自动驾驶的虚拟仿真测试系统；该方法包括：通过运行有车辆动力学模型的强实时仿真机将虚拟车辆的车辆信息发送给场景仿真装置和工控机；其中，车辆动力学模型用于实现虚拟车辆的动力学响应；场景仿真装置根据虚拟车辆的车辆信息和预设的场景仿真参数，构建虚拟车辆的自动驾驶场景，并将自动驾驶场景中的障碍物信息发送给工控机；工控机根据虚拟车辆的车辆信息和障碍物信息，输出车辆控制信息；其中，车辆控制信息包括虚拟车辆的方向盘转角、制动压力和节气门开度。
[0015]本专利技术实施例带来了以下有益效果：
[0016]本专利技术提供的一种用于自动驾驶的虚拟仿真测试方法和系统，包括运行有车辆动力学模型的强实时仿真机、场景仿真装置和工控机；其中，车辆动力学模型用于实现虚拟车辆的动力学响应，并将虚拟车辆的车辆信息发送给场景仿真装置和工控机；场景仿真装置用于根据虚拟车辆的车辆信息和预设的场景仿真参数，构建虚拟车辆的自动驾驶场景；场景仿真装置还用于将自动驾驶场景中的障碍物信息发送给工控机；工控机用于根据虚拟车辆的车辆信息和障碍物信息，输出车辆控制信息。该方式中，通过复杂的车辆动力学模型模拟真实车辆的运行过程，能够响应输出接近真实车辆；同时，通过工控机可以实现车辆的自动驾驶功能，通过计算输出真实车辆的控制信号，还可以实现场景、车辆动力学与自动驾驶的算法的闭环验证，从而提高了自动驾驶虚拟仿真测试的准确度。
[0017]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本专利技术的上述技术即可得知。
[0018]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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。
[0020]图1为本专利技术实施例提供的相关技术中的原理框图；
[0021]图2为本专利技术实施例提供的一种用于自动驾驶的虚拟仿真测试系统的结构示意图；
[0022]图3为本专利技术实施例提供的另一种用于自动驾驶的虚拟仿真测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于自动驾驶的虚拟仿真测试系统，其特征在于，所述系统包括运行有车辆动力学模型的强实时仿真机、场景仿真装置和工控机；所述强实时仿真机分别与所述场景仿真装置和所述工控机通信连接；所述场景仿真装置还与所述工控机通信连接；所述车辆动力学模型用于实现虚拟车辆的动力学响应，并将所述虚拟车辆的车辆信息发送给所述场景仿真装置和所述工控机；所述场景仿真装置用于根据所述虚拟车辆的车辆信息和预设的场景仿真参数，构建所述虚拟车辆的自动驾驶场景；所述场景仿真装置还用于将所述自动驾驶场景中的障碍物信息发送给所述工控机；所述工控机用于根据所述虚拟车辆的车辆信息和所述障碍物信息，输出车辆控制信息；其中，所述车辆控制信息包括所述虚拟车辆的方向盘转角、制动压力和节气门开度。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车辆动力学模型包括轮胎模型、动力传动模型、悬架模型、转向模型、制动模型、载荷模型、阻力模型和整车模型；其中，所述轮胎模型包括轮胎的外观尺寸、力学特性、瞬态的响应特性和迟滞损失；所述动力传动模型包括发动机的外特性曲线描述、离合器的参数信息、变速器的参数信息和减速器的参数信息；所述悬架模型包括独立悬架、非独立悬架、简化独立悬架和简化非独立悬架的参数信息；所述转向模型包括转向轴的轴距和所述转向轴的非线性特性描述；所述制动模型包括液压、气压制动和有无制动防抱死系统；所述载荷模型包括配重模块；所述阻力模型包括空气阻力和轮胎阻力；所述整车模型包括车辆位置坐标、尺寸、质量和转动惯量。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述场景仿真装置包括自车虚拟仿真模块、静态道路要素仿真模块、静态道路设施仿真模块、动态道路要素仿真模块、交通参与者仿真模块和天气及光照仿真模块；其中，所述自车虚拟仿真模块包括车辆位置信息、姿态信息及轮胎接地点；所述静态道路要素仿真模块包括车道线类别、车道宽度和车道数量；所述静态道路设施仿真模块包括红绿交通灯、交通标识牌、隔离带和护栏的位置信息；所述动态道路要素仿真模块包括道路施工情况、道路塌陷情况和道路拥堵情况；所述交通参与者仿真模块包括机动车、非机动车和行人的仿真信息；所述天气及光照仿真模块包括可见度、光照、湿度和温度。4.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁奉军，蒋鑫，郑磊，王新竹，赵伟，张泽星，
申请(专利权)人：苏州挚途科技有限公司，
类型：发明
国别省市：