智能网联汽车仿真测试系统及方法与流程

本发明涉及智能网联汽车仿真测试领域，尤其是智能网联汽车仿真测试系统及方法。

背景技术：

智能网联汽车是指搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现车与人、车、路、云等智能信息交换、共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，可实现“安全、高效、舒适、节能”行驶，并最终可实现替代人来操作的新一代汽车，能够实现车辆自身的最优行驶及自动驾驶。智能网联汽车涉及更加复杂的功能和应用，也使开发测试面临诸多挑战。工况场景是无限的，严苛、复杂工况可遇不可求、亦不可重现，无法重复验证，那么，路测要历时多久才能验证自动驾驶功能在任何情况下的有效和可靠性，同时除了公共道路的测试，专门的测试验证场地国内外各地也在兴建，但在开发时间、成本、灵活性方面满足不了智能网联汽车复杂功能的开发验证需求。智能网联汽车的测试评价在于挖掘隐藏的功能缺陷，所以传统汽车测试方法已无法满足智能网联汽车测试认证需求。虚拟仿真技术成为解决智能网联汽车大规模测试验证的重要工具。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供智能网联汽车仿真测试系统及方法，可以提高验证场景的丰富性、降低智能网联汽车技术开发和检验检测的周期和成本。

第一方面，本发明实施例提供了一种智能网联汽车仿真测试系统，其中，包括：

车辆模拟系统，用于对车辆动力学模型进行运算，输出车辆运动状态；

环境模拟系统，用于根据所述车辆运动状态对环境模型进行运动变化，输出仿真画面和模拟目标信息；

驾驶模拟系统，用于获取所述仿真画面和所述车辆运动状态，根据所述车辆运动状态模拟实车的运动表现情况，并执行驾驶操作，根据驾驶操作控制所述车辆动力学模型的运动；

传感器模拟系统，用于根据所述仿真画面和所述模拟目标信息计算目标识别信息；

控制器系统，用于根据是目标识别信息计算车辆控制信息，并根据所述车辆控制信息控制所述车辆动力学模型的运动。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述车辆模拟系统包括车辆动力学建模单元和实时处理系统；

所述车辆动力学建模单元，用于建立所述车辆动力学模型；

所述实时处理系统，用于对所述车辆动力学模型进行运算，输出所述车辆运动状态。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述环境模拟系统包括环境建模单元和工业电脑；

所述环境建模单元，用于建立所述环境模型；

所述工业电脑，用于根据所述车辆运动状态信息对所述环境模型进行运动变化，输出所述仿真画面和所述模拟目标信息。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述驾驶模拟系统包括模拟运动机构单元、模拟驾驶舱单元、模拟视景单元和模拟音效单元：

所述模拟运动机构单元，用于根据所述车辆运动状态模拟实车的运动表现情况；

所述模拟驾驶舱单元，用于根据驾驶操作控制所述车辆动力学模型的运动；

所述模拟视景单元，用于实时显示所述仿真画面；

所述模拟音效单元，用于模拟车辆行驶中的声音。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述模拟目标信息包括目标对象和目标参数，所述传感器模拟系统包括摄像头模拟系统、雷达模拟系统、车对外界的信息交换v2x模拟系统；

所述摄像头模拟系统，用于根据所述仿真画面计算所述目标识别信息；

所述雷达模拟系统，用于将所述目标对象转换为对应的雷达回波信号，并通过发射装置发射给被测雷达，识别出所述目标识别信息；

所述车对外界的信息交换v2x模拟系统，用于将所述目标参数转换为射频信号后输出给所述控制器系统。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述控制器系统包括快速原型控制器、车载真实控制器。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述车辆模拟系统、所述环境模拟系统、所述驾驶模拟系统、所述传感器模拟系统和所述控制器系统之间通过控制器局域网络总线或以太网进行通信。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述车辆动力学模型包括体动力学模型、发动机悬置模型、转向系统模型、悬架系统模型、制动系统模型、轮胎模型、动力传动系统模型和空气动力学模型。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述环境模型包括道路、交通标志、目标车辆、目标行人和传感器。

第二方面，本发明实施例还提供一种智能网联汽车仿真测试方法，其中，包括：

对车辆动力学模型进行运算，输出车辆运动状态；

根据所述车辆运动状态对环境模型进行运动变化，输出仿真画面和模拟目标信息；

获取所述仿真画面和所述车辆运动状态，根据所述车辆运动状态模拟实车的运动表现情况，并执行驾驶操作，根据驾驶操作控制所述车辆动力学模型的运动；

根据所述仿真画面和所述模拟目标信息计算目标识别信息；

根据是目标识别信息计算车辆控制信息，并根据所述车辆控制信息控制所述车辆动力学模型的运动。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明提供的智能网联汽车仿真测试系统及方法，包括：对车辆动力学模型进行运算，输出车辆运动状态；根据车辆运动状态对环境模型进行运动变化，输出仿真画面和模拟目标信息；获取仿真画面和车辆运动状态，根据车辆运动状态模拟实车的运动表现情况，并执行驾驶操作，根据驾驶操作控制车辆动力学模型的运动；根据仿真画面和所述模拟目标信息计算目标识别信息；根据是目标识别信息计算车辆控制信息，并根据车辆控制信息控制车辆动力学模型的运动。本发明可以实现真实驾驶员、真实传感器、真实控制器在虚拟仿真环境下的深度集成，解决了智能网联汽车各开发环节的测试验证问题，达到了降低技术开发、检验检测的周期和成本的效果。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施方式，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。

图1为本发明实施例一提供的智能网联汽车仿真测试系统示意图；

图2为本发明实施例一提供的车辆模拟系统示意图；

图3为本发明实施例一提供的环境模拟系统示意图；

图4为本发明实施例一提供的驾驶模拟系统示意图；

图5为本发明实施例一提供的传感器模拟系统示意图；

图6为本发明实施例一提供的控制器模拟系统示意图；

图7为本发明实施例二提供的智能网联汽车仿真测试方法流程图。

图标：

101－车辆模拟系统；102－环境模拟系统；103－驾驶模拟系统；104－传感器模拟系统；105－控制器系统；201－车辆动力学建模单元；202－实时处理系统；301－环境建模单元；302－工业电脑；401－模拟运动机构单元；402－模拟驾驶舱单元；403－模拟视景单元；404－模拟音效单元；501－摄像头模拟系统；502－雷达模拟系统；503－v2x模拟系统；601－快速原型控制器；602－车载真实控制器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

智能网联汽车是指搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现车与人、车、路、云等智能信息交换、共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，可实现“安全、高效、舒适、节能”行驶，并最终可实现替代人来操作的新一代汽车，能够实现车辆自身的最优行驶及自动驾驶。智能网联汽车涉及更加复杂的功能和应用，也使开发测试面临诸多挑战。工况场景是无限的，严苛、复杂工况可遇不可求、亦不可重现，无法重复验证，那么，路测要历时多久才能验证自动驾驶功能在任何情况下的有效和可靠性，同时除了公共道路的测试，专门的测试验证场地国内外各地也在兴建，但在开发时间、成本、灵活性方面满足不了智能网联汽车复杂功能的开发验证需求。智能网联汽车的测试评价在于挖掘隐藏的功能缺陷，所以传统汽车测试方法已无法满足智能网联汽车测试认证需求。虚拟仿真技术成为解决智能网联汽车大规模测试验证的重要工具。

基于此，本发明实施例提供的智能网联汽车仿真测试系统及方法，可以实现真实驾驶员、真实传感器、真实控制器在虚拟仿真环境下的深度集成，解决了智能网联汽车各开发环节的测试验证问题，达到了降低技术开发和检验检测的周期和成本的效果。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的智能网联汽车仿真测试系统进行详细介绍。

实施例一：

图1为本发明实施例一提供的智能网联汽车仿真测试系统示意图。

参照图1，智能网联汽车仿真测试系统主要包括如下内容：

车辆模拟系统101，用于对车辆动力学模型进行运算，输出车辆运动状态；

环境模拟系统102，用于根据车辆运动状态对环境模型进行运动变化，输出仿真画面和模拟目标信息；

驾驶模拟系统103，用于获取仿真画面和车辆运动状态，根据车辆运动状态模拟实车的运动表现情况，并执行驾驶操作，根据驾驶操作控制车辆动力学模型的运动；

传感器模拟系统104，用于根据仿真画面和模拟目标信息计算目标识别信息；

控制器系统105，用于根据是目标识别信息计算车辆控制信息，并根据车辆控制信息控制车辆动力学模型的运动。

具体的，车辆模拟系统101、环境模拟系统102、驾驶模拟系统103、传感器模拟系统104和控制器系统105之间通过can(controllerareanetwork，控制器局域网络)总线或以太网(ethernet)进行通信。

进一步的，参照图2，车辆模拟系统101包括车辆动力学建模单元201和实时处理系统202。

车辆动力学建模单元201，用于建立车辆动力学模型；实时处理系统202，用于对车辆动力学模型进行运算，输出车辆运动状态。

具体的，车辆建模单元201选用建模软件carsim，建立车辆各个子系统的动力学模型，包括车体动力学模型、发动机悬置模型、转向系统模型、悬架系统模型、制动系统模型、轮胎模型、动力传动系统模型、空气动力学模型。建立好的车辆动力学模型通过ethernet下载到实时处理系统202。实时处理系统202包括实时处理器和数据采集板卡，数据采集板卡包含车载can总线和车载以太网通信板卡。实时处理系统202用于对车辆动力学模型进行运算，设置车辆模型的输入输出接口变量，车辆动力学模型输入变量包括油门踏板行程、制动踏板行程、方向盘转向角度等，输出变量包括主车位移、主车速度、主车加速度等，并通过网络协议下载到实时处理系统中，再通过配套软件veristand与环境模拟系统102、驾驶模拟系统103和控制器105系统进行连接。一方面，上述的车辆动力学模型输入变量传递给环环境模拟系统102，使得环境模拟系统102中的环境模型随着车辆动力学模型的运动而变化，另一方面上述的车辆动力学模型输入变量传递给驾驶模拟系统103，使得驾驶模拟系统103按照车辆动力学模型的计算情况进行相应的运动。

进一步的，参照图3，环境模拟系统102包括环境建模单元301和工业电脑302。环境建模单元，用于建立环境模型；工业电脑，用于根据车辆运动状态信息对环境模型进行运动变化，输出仿真画面和模拟目标信息。

具体的，环境建模单元301可以选用建模软件prescan，建立环境模型，包括主车模型、目标车模型、行人模型、植物模型、动物模型、建筑物模型、交通标志模型、传感器模型。其中，主车模型只用于画面显示，并不具备车辆动力学特性，在主车模型中添加传感器模型，包括摄像头模型、毫米波雷达模型、激光雷达模型、超声波雷达模型、v2x(vehicletox，车对外界的信息交换)射频收发器模型，调整各个传感器模型位置和角度与实车一致；添加道路模型，设置道路几何形状与特性参数；添加交通标志模型，设置红绿灯、标志牌等；添加植物、动物、建筑物等模型，设置逼真的动画显示效果，建立的环境模型运行在高性能工业电脑302中。工业电脑302用于根据车辆运动状态信息对环境模型进行运动变化，输出仿真画面和模拟目标信息，并通过数据接口usb转网络接口can接收车辆模拟系统101传输过来的车辆运动状态信息，通过高清视频接口hdmi为驾驶模拟系统103提供仿真画面，通过数字视频接口lvds为摄像头图像处理单元注入仿真动画。

进一步的，参照图4，驾驶模拟系统103包括模拟运动机构单元401、模拟驾驶舱单元402、模拟视景单元403和模拟音效单元404。

具体的，模拟运动机构单元401用于根据车辆运动状态模拟实车的运动表现情况；模拟运动机构单元401用以模拟车辆六个方向的运动情况，包括横向运动、纵向运动、垂向运动、侧倾运动、俯仰运动、横摆运动，通过can或ethernet接收来自车辆模拟系统101的位移、速度、加速度等信息，并通过计算模拟出实车的运动表现情况。模拟驾驶舱单元402用于根据驾驶操作控制车辆动力学模型的运动；模拟驾驶舱单元402与实车驾驶室内部结构相同，设置有仪表盘、方向盘、油门踏板、制动踏板、换挡机构、后视镜、座椅等，模拟驾驶舱单元402可以采集驾驶员的驾驶操作，并通过can或ethernet将驾驶操作输出给车辆模拟系统101，控制车辆模型的运动。模拟视景单元403由平幕、180度环幕或360度环幕组成，用于实时显示仿真画面，该仿真画面按照驾驶员的视角显示。模拟音效单元404用于根据车辆的运动状态模拟出车辆行驶中各个系统对应的声音，包括发动机声音、轮胎与地面摩擦的声音、车辆与空气摩擦的声音等。模拟视景单元403和模拟音效单元404由环境模拟系统102通过can与hdmi传输提供支持。

进一步的，参照图5，传感器模拟系统104包括摄像头模拟系统501、雷达模拟系统502、v2x模拟系统503。

具体的，模拟目标信息包括目标对象和目标参数。摄像头模拟系统501用于根据仿真画面计算目标识别信息，得到目标识别信息有两种方法，一种是将真实摄像头和显示器共同放在暗箱内，摄像头通过拍摄显示器并识别显示器中的目标对象，一种是将环境模拟系统中的仿真画面以视频流的方式通过视频注入板卡直接注入摄像头图像处理芯片内，图像处理芯片通过计算得到得到目标对象。雷达模拟系统502分为毫米波雷达、激光雷达、超声波雷达，用于将目标对象转换为对应的雷达回波信号，并通过发射装置发射给被测雷达，识别出目标识别信息。v2x模拟系统503用于将目标参数转换为射频信号后输出给控制器系统105。这里，对于毫米波雷达的目标模拟是利用毫米波雷达模拟设备接受真实雷达的发射信号，并通过一定的时延和多普勒频移处理模拟出目标的反射回波，真实雷达接受反射回波后便可得到模拟目标的相关信息；超声波雷达、激光雷达、v2x射频设备的目标模拟与毫米波雷达目标模拟方法类似，但不同传感器对应的模拟目标信号类型不一样，超声波目标模拟设备发射的是超声波信号，激光雷达目标模拟设备发射的是激光束，v2x目标模拟设备发射的是射频信号。

进一步的，参照图6，控制器系统105包括快速原型控制器601和车载真实控制器602。

具体的，快速原型控制器601和车载真实控制器602通过网络协议连接传感器模拟系统104并接收目标识别信息，经过计算将模拟目标信息发送到车辆模拟系统101。

实施例二：

基于上述实施例所提供的智能网联汽车仿真测试系统，参照图7，本实施例提供一种智能网联汽车仿真测试方法，该方法包括：

步骤s01，对车辆动力学模型进行运算，输出车辆运动状态；

步骤s02，根据所述车辆运动状态对环境模型进行运动变化，输出仿真画面和模拟目标信息；

步骤s03，获取所述仿真画面和所述车辆运动状态，根据所述车辆运动状态模拟实车的运动表现情况，并执行驾驶操作，根据驾驶操作控制所述车辆动力学模型的运动；

步骤s04，根据所述仿真画面和所述模拟目标信息计算目标识别信息；

步骤s05，根据是目标识别信息计算车辆控制信息，并根据所述车辆控制信息控制所述车辆动力学模型的运动。

本发明实施例所提供的方法，其实现原理及产生的技术效果和前述系统实施例相同，为简要描述，方法实施例部分未提及之处，可参考前述相同实施例中相应内容。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明提供的智能网联汽车仿真测试系统及方法，包括：对车辆动力学模型进行运算，输出车辆运动状态；根据所述车辆运动状态对环境模型进行运动变化，输出仿真画面和模拟目标信息；获取所述仿真画面和所述车辆运动状态，根据所述车辆运动状态模拟实车的运动表现情况，并执行驾驶操作，根据驾驶操作控制所述车辆动力学模型的运动；根据所述仿真画面和所述模拟目标信息计算目标识别信息；根据是目标识别信息计算车辆控制信息，并根据所述车辆控制信息控制所述车辆动力学模型的运动。本发明可以实现真实驾驶员、真实传感器、真实控制器在虚拟仿真环境下的深度集成，解决了智能网联汽车各开发环节的测试验证问题，达到了降低技术开发和检验检测的周期和成本的效果。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例提供的智能网联汽车仿真测试方法的步骤。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述实施例的智能网联汽车仿真测试方法的步骤。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

本发明实施例所提供的智能网联汽车仿真测试系统及方法的计算机程序产品，包括存储了处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。