[發明專利]用于自動駕駛車輛車載計算單元的硬件在環仿真測試系統

有效

• 申請號: 202110055590.8
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112783006B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 余貴珍;倪浩原;周彬;郭雅馨;廖亞萍
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02;G05B23/02
• 代理公司: 北京航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11668
• 代理人: 黃川;史繼穎

1.一種用于自動駕駛車輛車載計算單元的硬件在環仿真測試系統，其特征在于，包括：仿真測試平臺和模擬車載計算單元；其中，

所述仿真測試平臺包括依次搭建的環境設置層、設備模擬層、通信連接層和仿真分析層四個層次；其中，

所述環境設置層，用于搭建結構化道路的交通環境，導入真實自動駕駛車輛的期望路線，設置天氣、仿真頻率和仿真自動駕駛車輛的起始點；

所述設備模擬層，用于模擬GPS、激光雷達傳感器、毫米波雷達傳感器、視覺傳感器、人工/自動駕駛切換裝置和線控系統的設備功能和生成數據形式；

所述通信連接層，用于將所述設備模擬層所模擬設備的數據信息按照實車通信方式與所述模擬車載計算單元或實車車載計算單元進行通信交互，將所述設備模擬層所模擬設備的數據信息傳輸給所述模擬車載計算單元或所述實車車載計算單元的硬件設備，并接收所述模擬車載計算單元或所述實車車載計算單元的車輛控制與執行命令信息；

所述仿真分析層，用于在仿真測試結束后，對所述模擬車載計算單元或所述實車車載計算單元的運行記錄進行讀取，并結合仿真測試過程中輸出的信息，自動生成包含仿真測試信息和仿真自動駕駛車輛錯誤行為信息的仿真報告；

所述模擬車載計算單元，用于對所述實車車載計算單元進行模擬，測試所述仿真測試平臺；

所述仿真測試平臺包括裝有Prescan仿真軟件與Matlab軟件的計算機主機；

所述設備模擬層，包括：在Matlab軟件中生成的Self模塊和S-function數據模擬模塊；其中，

所述Self模塊，用于獲取仿真自動駕駛車輛的實時位置和狀態信息，并輸出給所述S-function數據模擬模塊；其中，所述仿真自動駕駛車輛的實時狀態信息包括緯度、經度、高程、車速、航向角和姿態角；

所述S-function數據模擬模塊，用于根據真實自動駕駛車輛所用GPS硬件設備的數據傳輸格式進行GPS傳輸數據模擬，編寫模擬GPS數據和輸出數據的代碼過程；

所述用于自動駕駛車輛車載計算單元的硬件在環仿真測試系統，還包括：在Matlab軟件中生成的串口通信模塊，用于將所述S-function數據模擬模塊模擬的GPS數據發送至所述模擬車載計算單元或所述實車車載計算單元；

所述仿真測試平臺通過RS232串口線與所述模擬車載計算單元或所述實車車載計算單元連接；

所述設備模擬層，包括：在Matlab軟件中生成的點云傳感器輸出模型和第一數據模擬模塊；其中，

所述點云傳感器輸出模型，用于模擬真實自動駕駛車輛所用激光雷達傳感器的功能，并輸出點云數據至所述第一數據模擬模塊；

所述第一數據模擬模塊，用于根據真實自動駕駛車輛所用激光雷達傳感器硬件設備的數據傳輸格式進行激光雷達傳感器傳輸數據模擬；

所述用于自動駕駛車輛車載計算單元的硬件在環仿真測試系統，還包括：在Matlab軟件中生成的數據打包模塊和UDP傳輸模塊；其中，所述數據打包模塊用于將模擬的激光雷達傳感器傳輸數據打包；所述UDP傳輸模塊用于所述仿真測試平臺與所述模擬車載計算單元或所述實車車載計算單元進行UDP通信，將模擬的激光雷達傳感器傳輸數據傳輸至所述模擬車載計算單元或所述實車車載計算單元；

所述仿真測試平臺通過網線與所述模擬車載計算單元或所述實車車載計算單元連接；

所述設備模擬層，包括：在Matlab軟件中生成的Radar傳感器輸出模型和第二數據模擬模塊；其中，

所述Radar傳感器輸出模型，用于模擬真實自動駕駛車輛所用毫米波雷達傳感器的工作方式，輸出所探測到物體的信息至所述第二數據模擬模塊；

所述第二數據模擬模塊，用于根據真實自動駕駛車輛所用毫米波雷達傳感器硬件設備的數據傳輸格式進行毫米波雷達傳感器傳輸數據模擬；

所述用于自動駕駛車輛車載計算單元的硬件在環仿真測試系統，還包括：在Matlab軟件中生成的第一CAN通信模塊，用于所述仿真測試平臺與所述模擬車載計算單元或所述實車車載計算單元進行CAN通信，將模擬的毫米波雷達傳感器傳輸數據傳輸至所述模擬車載計算單元或所述實車車載計算單元；

所述仿真測試平臺通過CAN設備與所述模擬車載計算單元或所述實車車載計算單元連接；

所述設備模擬層，包括：在Matlab軟件中生成的Object Camera輸出模型和第三數據模擬模塊；其中，

所述Object Camera輸出模型，用于輸出在仿真環境中添加的各種障礙物的相對距離、相對速度和障礙物類型至所述第三數據模擬模塊；其中，輸出的相對距離為障礙物到視覺傳感器坐標系原點的最小值；

所述第三數據模擬模塊，用于根據真實自動駕駛車輛所用視覺傳感器硬件設備的數據傳輸格式進行視覺傳感器傳輸數據模擬；

所述用于自動駕駛車輛車載計算單元的硬件在環仿真測試系統，還包括：在Matlab軟件中生成的第二CAN通信模塊，用于所述仿真測試平臺與所述模擬車載計算單元或所述實車車載計算單元進行CAN通信，將模擬的視覺傳感器傳輸數據傳輸至所述模擬車載計算單元或所述實車車載計算單元；

所述仿真測試平臺通過CAN設備與所述模擬車載計算單元或所述實車車載計算單元連接；

所述設備模擬層，包括：在Matlab軟件中生成的車輛動力學模塊、數據解析模塊和第四數據模擬模塊；其中，

所述車輛動力學模塊，用于提供仿真自動駕駛車輛的油門量程輸入接口、制動壓力輸入接口、方向盤轉角值輸入接口和擋位狀態輸入接口，將所述模擬車載計算單元或所述實車車載計算單元發送的油門踏板量程連接至油門量程輸入接口，將所述模擬車載計算單元或所述實車車載計算單元發送的方向盤轉角數據連接至方向盤轉角值輸入接口，將所述模擬車載計算單元或所述實車車載計算單元發送的制動踏板量程或減速度進行壓力值轉換后連接至制動壓力輸入接口，將所述模擬車載計算單元或所述實車車載計算單元發送的擋位數據連接至擋位狀態輸入接口；輸出仿真自動駕駛車輛的狀態信息至所述第四數據模擬模塊后，反饋至所述模擬車載計算單元或所述實車車載計算單元，實現所述模擬車載計算單元或所述實車車載計算單元對仿真自動駕駛車輛運行狀態的控制；

所述數據解析模塊，用于對所述實車車載計算單元與所述模擬車載計算單元的控制指令數據進行解析；

所述第四數據模擬模塊，用于根據真實自動駕駛車輛所用線控系統的數據傳輸格式進行車身反饋數據模擬；

所述用于自動駕駛車輛車載計算單元的硬件在環仿真測試系統，還包括：在Matlab軟件中生成的第三CAN通信模塊，用于所述仿真測試平臺與所述模擬車載計算單元或所述實車車載計算單元進行CAN通信，將模擬的仿真自動駕駛車輛狀態信息傳輸數據傳輸至所述模擬車載計算單元或所述實車車載計算單元，同時接收所述模擬車載計算單元或所述實車車載計算單元發送的仿真自動駕駛車輛的控制信息；

所述仿真測試平臺通過CAN設備與所述模擬車載計算單元或所述實車車載計算單元連接。