自动驾驶系统驾驶员接管能力监测系统的测试系统及方法与流程

1.本发明属于自动驾驶系统领域，尤其是涉及一种自动驾驶系统驾驶员接管能力监测系统的测试系统及方法。


背景技术：

2.随着自动驾驶技术的发展，量产产品的驾驶自动化等级正在逐渐提高。工信部发布《汽车驾驶自动化分级》推荐性国家标准报批公示。3级为有条件自动驾驶，3级驾驶自动化系统在其设计运行条件下持续地执行全部动态驾驶任务。并且对于3级驾驶自动化，动态驾驶任务后援用户应以适当的方式执行接管。在对3级驾驶自动化的要求中指出自动驾驶系统应能够识别动态驾驶任务接管用户的接管能力。故3级自动驾驶系统需要对驾驶员的接管能力进行实时地监控，以保证其能够在自动驾驶系统执行动态驾驶任务期间仍具备接管动态驾驶任务的能力。驾驶员与自动驾驶系统之间的控制权切换阶段对车辆的安全至关重要，而对于驾驶员接管能力的监测则是控制权切换中非常关键的一环。若自动驾驶系统驾驶员接管能力监测系统的监测能力不过关，则会对3级驾驶自动化车辆带来的巨大的安全隐患。
3.因此亟需一种用于自动驾驶系统驾驶员接管能力监测系统的测试系统及方法。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在提出一种自动驾驶系统驾驶员接管能力监测系统的测试系统及方法，提出一种针对自动驾驶系统驾驶员接管能力监测系统的测试系统及测试方法，在自动驾驶系统模拟执行动态驾驶任务的情况下，对驾驶员接管能力监测系统对驾驶员的接管能力的功能和性能开展评价。本发明的目的提供种可获得精确、可重复测试数据的针对驾驶员接管能力监测系统的测试系统及测试方法。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
6.第一方面本方案公开了自动驾驶系统驾驶员接管能力监测系统的测试系统，包括上位机软件系统，以及与上位机软件系统连接的光照模拟装置、仿真机器人电机驱动系统、数据采集分析系统；
7.仿真机器人电机驱动系统用于控制仿真机器人的姿态动作；
8.光照模拟装置用于模拟行车过车中的光照；
9.上位机软件系统还连接有自动驾驶系统，自动驾驶系统通过采集仿真机器人的姿态动作信息判断仿真机器人是否处于异常状态，如果判断仿真机器人处于异常状态则发出警告信息；
10.数据采集分析系统用于记录自动驾驶系统对仿真机器人执行的行为动作所发出的警告信息情况及警告信息发出时间。
11.进一步的，上位机软件系统包括用于控制光照模拟装置的光源上位机模块、用于控制仿真机器人的机器人上位机模块、用于控制自动驾驶系统的自动驾驶系统信号模拟模
块。
12.进一步的，自动驾驶系统模拟模块用于提供车辆激活自动驾驶系统的前置信号以及在过程中持续为车辆提供自动驾驶功能运行中所需信号的模拟模块。
13.进一步的，通过头部前后转动电机、头部左右转动电机、嘴部控制电机、眼睑控制电机、上半身左右转动电机、上半身前后转动电机控制仿真机器人电机驱动系统的不同部位的姿态动作变化。
14.进一步的，数据采集分析系统还用于采集仿真机器人电机驱动系统、光照模拟装置和被测车辆的数据信息。
15.进一步的，光照模拟装置包括弧形杆、水平滑轨和竖直滑轨，光照模拟灯设置在竖直滑轨上，竖直滑轨上设置有第一驱动电机，用于带动光照模拟灯在竖直滑轨上上下移动；
16.竖直滑轨顶部与水平滑轨滑动连接，水平滑轨上设置有第二驱动电机，用于带动竖直滑轨以及光照模拟灯在水平面移动；
17.光照模拟装置设置有用于控制第一驱动电机、第二驱动电机的光源电机驱动模块。
18.进一步的，水平滑轨包括环形轨道，待测车辆设置在环形轨道内；
19.竖直滑轨包括弧形轨道，弧形轨道的内弧面朝向待测车辆设置。
20.第二方面本方案公开了自动驾驶系统驾驶员接管能力监测系统的测试方法，基于自动驾驶系统驾驶员接管能力监测系统的测试系统，包括功能测试方法：
21.在白天环境和夜晚环境的分别开展试验，当自动驾驶系统处于激活状态且正常运行时，根据整车制造商提供的所有监测方式和判定条件阈值，试验人员规定的行为动作，对于每个行为动作，监测对象可单一执行或组合执行；
22.试验过程中，每名试验人员进行多种不同的行为动作和/或行为动作组合以触发自动驾驶系统的警告信息，并设置行为动作的间隔时间，通过数据采集分析系统的同步摄像头来监控并记录除试验人员手动记录是否存在行为动作已满足不具备接管能力的判定条件，但系统没有发出警告信息的情况；
23.根据在白天和夜晚的试验中系统发出的警告信息，判定功能测试是否合格。
24.进一步的，包括性能测试方法：
25.根据整车制造商提供的所有监测方式和判定条件阈值，执行预设的行为动作，对于每种行为动作，可设定为单一执行或组合执行，同时设定执行次数以及执行行为动作的间隔时间；
26.通过数据采集系统自动记录自动驾驶系统对监测对象行为动作执行所发出的警告信息情况及警告信息发出时间，将满足要求发出正确警告信息的事件记为正检；早于规定的时间或警告信息内容错误记为误检；晚于规定的时间范围内或未发出警告信息记为漏检。
27.相对于现有技术，本发明所述的自动驾驶系统驾驶员接管能力监测系统的测试系统及方法具有以下有益效果：
28.一种针对自动驾驶系统驾驶员接管能力监测系统的测试系统及测试方法，在自动驾驶系统模拟执行动态驾驶任务的情况下，对驾驶员接管能力监测系统对驾驶员的接管能力的功能和性能开展评价，基于本测试系统及测试方法可获得精确、可重复的针对驾驶员
接管能力监测系统的测试数据及评价结果。
附图说明
29.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
30.图1为本发明实施例所述的自动驾驶系统驾驶员接管能力监测系统的测试系统及方法示意图；
31.图2为本发明实施例所述的测试系统架构图及信号流程(包括图2a)、图2b))；
32.图3为本发明实施例所述的仿真机器人电机驱动系统框图；
33.图4为本发明实施例所述的头部转轴以及角度定义示意图(包括图4a)、图4)、图4c)、图4d))；
34.图5为本发明实施例所述的上半身转轴以及角度定义示意图(包括图5a)、图5b))。
具体实施方式
35.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
36.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
37.本发明的目的是通过如下措施来达到实现一种精确的针对驾驶员接管能力监测系统的测试系统及测试方法。
38.1.基于仿真机器人的自动驾驶系统驾驶员接管能力监测系统的整体测试系统：
39.基于仿真机器人的整体测试系统包括上位机软件系统、光照模拟装置、仿真机器人电机驱动系统、数据采集系统。
40.(1)光照模拟装置
41.因目前的自动驾驶系统驾驶员接管能力监测系统中大多包含摄像头视觉识别模块，故光源的变化会对系统造成不可忽略的影响。故本试验装置可模拟太阳光的变化，以车内驾驶员头部靠背为中心，可实现360度环形的光源摄入位置的变化以及纵向高度的变化。光照模拟装置依靠电机驱动。通过此套光源模拟系统能够满足不同入射角的光源模拟。
42.光照模拟系统中带有电机，在图2中a)中虚线部分以及图2中b)中装置有竖直杆上滑轨和转轴，通过驱动电机可实现光源的水平角度模拟和垂向入射角模拟。可实现光照模拟系统中光源的水平入射角移动以及纵向入射角的变化，以实现模拟在不同入射角的光源模拟。
43.表1推荐光源点位
[0044][0045]
(2)仿真机器人电机驱动系统
[0046]
仿真机器人的面部及上半身躯体特征满足gb/t 10000中国成年人人体尺寸要求。仿真机器人需要实现眨眼、头部转动、嘴部开合、身体前倾等动作。根据眼睑闭合时长在特定时间周期内的占比、特定时间周期内的眨眼次数、单次闭眼的持续时长、单次打哈欠持续时长、驾驶员连续两次头部转动动作的间隔时长可以体现驾驶员的疲劳状况。驾驶员的头部异常状态-头部偏转处于异常角度的持续时长、驾驶员的上半身异常状态-上半身偏转处于异常角度的持续时长可体现驾驶员的身体状态。
[0047]
z该套仿真机器人电机驱动系统需控制事先驾驶员眼睑闭合、开合嘴部、头部转动、前后倾斜、左右倾斜的电机模块。
[0048]
眼睑控制电机用于控制眼部闭合，用于模拟眼睑闭合时长在特定时间周期内的占比、特定时间周期内的眨眼测试、单次闭眼的持续时长。嘴部控制电机用于模拟单次打哈欠持续时长。头部左右转动电机与头部前后转动电机用于模拟驾驶员的头部异常状态，仿真机器人坐标系及转动角度定义见图4。上半身前后转动电机和上半身左右转动电机可模拟驾驶员的上半身异常状态，上半身坐标系及转动角度见图5。
[0049]
(3)上位机软件系统
[0050]
上位机软件系统信息流图见图1，上位机软件中包含光源上位机模块、机器人上位机模块、动态驾驶任务信号模拟模块三部分。
[0051]
光源参数输入模块根据测试流程输入水平入射角和垂向入射角，并通过光源上位机中的解算模块通过光源沿导轨的移动角度以及垂向光源沿垂向导轨移动的角度计算出光源的各方向位移移动位置。
[0052]
机器人上位机模块将分为两个子模块-动作定义库以及执行用例模块。子模块一为动作定义库，即在本模块中定义各类动作序号、动作名称以及内含详细参数包含持续时间、眨眼频率、单次眨眼时长、头部两轴转动角度、嘴部开合角度、上半身前后左右两轴倾斜角度。模块二执行用例模块则设置执行时间点以及动作，并将对应待执行信号发送至仿真机器人电机驱动系统执行。
[0053]
自动驾驶系统模拟模块则是用于提供车辆激活自动驾驶系统的前置信号以及在过程中持续为车辆提供自动驾驶功能运行中所需信号的模拟模块。
[0054]
(4)数据采集分析系统
[0055]
数据采集分析系统将采集时间戳、光源模块回传的位置数据、仿真机器人的执行
动作数据、车内报警信号数据(can/串口/以太网)、驾驶位与交互界面同步摄像头采集数据。
[0056]
2.针对自动驾驶系统驾驶员接管能力监测系统的测试方法
[0057]
针对驾驶员接管能力监测系统的测试分为功能测试和性能测试，测试内容应包含驾驶员在驾驶位、驾驶员驾驶注意力、驾驶员驾驶能力的多维度测试。
[0058]
2.1功能测试
[0059]
(1)监测对象
[0060]
此处监测对象主要指代测试人员。
[0061]
监测对象应为[3]名成年人，均熟悉自动驾驶试验规程，掌握自动驾驶试验操作方法，具备自动驾驶车辆安全操控及紧急状态下应急处置能力。且监测对象不得为参与监测系统设计开发的人员。
[0062]
(2)测试流程
[0063]
在白天和夜晚的封闭场地分别开展一次试验，当自动驾驶系统处于激活状态且正常运行时，根据整车制造商提供的所有监测方式和判定条件阈值，试验人执行表1-1所规定的行为动作。对于每个行为动作，监测对象可单一执行或组合执行。
[0064]
试验过程中，每名监测对象应进行[5种]不同的行为动作和/或行为动作组合以触发系统的警告信息，单次行为动作间隔至少[10s]，通过数据采集分析系统的同步摄像头来监控并记录除试验人员手动记录是否存在行为动作已满足不具备接管能力的判定条件，但系统没有发出警告信息的情况。
[0065]
表1-1功能要求试验人员行为动作单次执行完成定义
[0066]
(原则是动作设计要明显超过判定驾驶员状态正常阈值/处于驾驶员异常阈值范围内)
[0067]
[0068][0069]
(3)评价指标
[0070]
在白天和夜晚的试验中，若系统分别发出[5次]警告信息，则合格。若系统未发出满足次数的信息，则不合格。
[0071]
2.1性能测试
[0072]
(1)监测对象
[0073]
试验监测对象应为自动驾驶系统驾驶员接管能力监测系统的测试系统中的仿真机器人。
[0074]
(2)试验过程
[0075]
在试验室中进行试验。根据整车制造商提供的所有监测方式和判定条件阈值，通过表1-1设定监测对象应执行的行为动作。对于每种行为动作，可设定为单一执行或组合执行。具体执行次数应满足表2要求，单次行为动作间隔至少[10s]。
[0076]
通过数据采集系统自动记录自动驾驶系统对监测对象行为动作执行所发出的警告信息情况及警告信息发出时间，将满足要求发出正确警告信息的事件记为正检；早于规定的时间或警告信息内容错误记为误检；晚于规定的时间范围内或未发出警告信息记为漏检。
[0077]
(3)评价指标
[0078]
检出率为正检数与真实事件数(漏检数+正检数)之间的百分比。
[0079]
准确率为正检数与检出事件数(正检数+误检数)之间的百分比。
[0080]
表2性能要求试验人员行为动作单次执行完成定义
[0081]
(原则是动作设计要明显超过判定驾驶员状态正常阈值/处于驾驶员异常阈值范围内)
[0082][0083][0084]
a.参照表1推荐光源水平点位。
[0085]
b.参照表1推荐光源垂向点位。
[0086]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单
元及方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0087]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所述单元的划分，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，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。上述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发明实施例方案的目的。
[0088]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
[0089]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。