[發(fā)明專利]一種基于數(shù)字孿生的自動(dòng)駕駛推演系統(tǒng)和推演方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211001635.4
• 申請(qǐng)日: 2022-08-19
• 公開（公告）號(hào): CN115392015A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳俊;奉現(xiàn);楊松燁;周揚(yáng)帆;徐熙朗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F119/02
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

本發(fā)明屬于自動(dòng)駕駛技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于數(shù)字孿生的自動(dòng)駕駛推演系統(tǒng)和方法。本發(fā)明系統(tǒng)包括數(shù)字孿生場(chǎng)景搭建模塊、環(huán)境感知模塊、仿真推演模塊和決策優(yōu)化模塊。數(shù)字孿生場(chǎng)景搭建模塊用于對(duì)物理實(shí)體建模并基于游戲引擎搭建數(shù)字孿生場(chǎng)景；環(huán)境感知模塊用于實(shí)時(shí)感知車輛周圍環(huán)境和估計(jì)車輛自身的狀態(tài)；仿真推演模塊用于將同一時(shí)刻的多個(gè)決策方案在數(shù)字孿生場(chǎng)景中進(jìn)行并行化的推演；決策優(yōu)化模塊用于評(píng)估仿真推演的結(jié)果，選擇當(dāng)前時(shí)刻下最優(yōu)的決策方案，并反向作用于物理實(shí)體。本發(fā)明將數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用于自動(dòng)駕駛的仿真推演，能夠?qū)ψ詣?dòng)駕駛決策進(jìn)行優(yōu)化，并且能夠有針對(duì)性的對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行處理，從而提高自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的安全性與可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于自動(dòng)駕駛技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自動(dòng)駕駛推演系統(tǒng)和推演方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著電子信息、人工智能和數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，帶動(dòng)了自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的發(fā)展。在真實(shí)自動(dòng)駕駛場(chǎng)景中，每一時(shí)刻都面臨著多種決策方案，尤其是在面對(duì)一些突發(fā)情況，決策稍有不慎就可能會(huì)帶來災(zāi)難性后果。因此，自動(dòng)駕駛需要真正實(shí)現(xiàn)落地，需要保證每個(gè)時(shí)刻決策的正確性；尤其是當(dāng)面對(duì)突發(fā)事件時(shí)，需要更迅速的做出正確的決策。

傳統(tǒng)的自動(dòng)駕駛仿真環(huán)境能夠?qū)ψ詣?dòng)駕駛場(chǎng)景進(jìn)行模擬和推演，但是環(huán)境細(xì)節(jié)均需要人為設(shè)定，不同環(huán)境下的多種行為演繹都需要手動(dòng)輸入大量參數(shù)，這要求操作者擁有嚴(yán)格的專業(yè)背景知識(shí)。在有限的人力資源下，真實(shí)世界的千變?nèi)f化顯然無(wú)法完全通過簡(jiǎn)單的重復(fù)調(diào)參模擬。并且傳統(tǒng)的自動(dòng)駕駛仿真環(huán)境只能夠在虛擬環(huán)境中進(jìn)行模擬和推演，其和物理世界并沒有直接的交互。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種基于數(shù)字孿生的自動(dòng)駕駛推演系統(tǒng)和推演方法，以解決目前自動(dòng)駕駛仿真環(huán)境中存在的問題。

本發(fā)明提出的基于數(shù)字孿生的自動(dòng)駕駛推演系統(tǒng)，包括：數(shù)字孿生場(chǎng)景搭建模塊、環(huán)境感知模塊、仿真推演模塊和決策優(yōu)化模塊，其中：

所述數(shù)字孿生場(chǎng)景搭建模塊，用于對(duì)物理實(shí)體建模并基于游戲引擎搭建數(shù)字孿生場(chǎng)景；

所述環(huán)境感知模塊，用于實(shí)時(shí)感知車輛周圍環(huán)境和估計(jì)車輛自身的狀態(tài)；

所述仿真推演模塊，用于將同一時(shí)刻的多個(gè)決策方案在數(shù)字孿生場(chǎng)景中進(jìn)行并行化的推演；

所述決策優(yōu)化模塊，用于評(píng)估仿真推演的結(jié)果，選擇當(dāng)前時(shí)刻下最優(yōu)的決策方案，并反向作用于物理實(shí)體。

其中：

所述數(shù)字孿生場(chǎng)景搭建模塊，包括孿生體模型庫(kù)、天氣系統(tǒng)和實(shí)時(shí)渲染可視化部分，其中：

所述孿生體模型庫(kù)，對(duì)真實(shí)的物理實(shí)體構(gòu)建數(shù)字孿生體，每個(gè)孿生體都由一系列真實(shí)子對(duì)象模塊組成，分別負(fù)責(zé)獨(dú)立的屬性定義，對(duì)應(yīng)真實(shí)世界中對(duì)象的復(fù)雜物理結(jié)構(gòu)；

所述天氣系統(tǒng)，能夠動(dòng)態(tài)模擬云，雨，雪，霧以及光照的真實(shí)效果以及相關(guān)物理量系數(shù)的影響；

所述實(shí)時(shí)渲染可視化部分，能夠基于物體實(shí)體的數(shù)據(jù)，將孿生體模型實(shí)例化與整合，并基于游戲引擎構(gòu)建動(dòng)態(tài)的數(shù)字孿生場(chǎng)景。

所述環(huán)境感知模塊，能夠?qū)崟r(shí)接收物理世界的傳感器數(shù)據(jù)，對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行感知，然后得到實(shí)時(shí)的路況信息和行人信息反饋，并且準(zhǔn)確有效的估計(jì)出自身狀態(tài)，同時(shí)更新到數(shù)字孿生場(chǎng)景里面。

所述仿真推演模塊，在數(shù)字孿生場(chǎng)景中，結(jié)合環(huán)境感知模塊所得到的信息反饋和自身狀態(tài)估計(jì)，并且根據(jù)多個(gè)可能的決策方案進(jìn)行并行化仿真推演；仿真推演在不同的進(jìn)程中進(jìn)行，互不影響，并能夠保證實(shí)時(shí)性；仿真推演結(jié)束之后，對(duì)不同決策方案下的行為與狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

所述仿真推演模塊，其中引入突發(fā)事件樣本庫(kù)；通過事先在突發(fā)事件樣本庫(kù)中推演模擬所有能考慮到的突發(fā)危險(xiǎn)情況搭建突發(fā)事件樣本庫(kù)；在真實(shí)情況下遇到突發(fā)事件時(shí)，首先對(duì)突發(fā)事件樣本庫(kù)進(jìn)行搜索，如果能夠檢索到類似突發(fā)事件，則直接采取對(duì)應(yīng)的決策方案，減少對(duì)突發(fā)事件的處理時(shí)間；否則，再進(jìn)行仿真推演，并將突發(fā)事件和對(duì)應(yīng)決策記錄到突發(fā)事件樣本庫(kù)。