[发明专利]智能网联汽车“硬件在环”加速加载仿真测试系统

说明书

本发明涉及一种用于智能网联汽车的“硬件在环”加速加载仿真测试系统，涉及智能车自动驾驶和交通仿真技术领域，旨在通过丰富且逼真的交通场景对智能车规划决策设备进行更高级、“真实”、全面的快速测试。该仿真测试系统包含交通仿真层、数据传输层以及智能车层，这三层共同制约着系统的运行速度，其中交通仿真层主要基于交通仿真软件生成“真实”的交通场景并模拟智能车对周围环境的感知与反应情况，可实现多场景自动加载及场景加速运行；智能车层包含由不同机构研制的智能网联汽车；数据传输层则通过软/硬件接口，将交通仿真软件与实际一辆或多辆智能车规划决策设备进行连接，实现感知信息和车辆控制信息在交通仿真层与智能车层之间的传递。

技术领域

本发明属于智能车自动驾驶和交通仿真技术领域，更具体的说，本发明涉及一种用于智能网联汽车的“硬件在环”加速加载仿真测试系统，应用于智能车上路前的科学预评估，同时可作为提升智能车自动驾驶水平的训练工具。

背景技术

根据中国汽车工业协会对智能网联汽车的定义，智能网联汽车为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X（人、车、路、后台等）智能信息交换共享，具备复杂的环境感知、智能决策、协同控制和执行等功能，可实现安全、舒适、节能、高效行驶，并最终可替代人来操作的新一代汽车。由于智能网联汽车在解决交通安全、道路拥堵以及改善驾乘体验上具有较大潜力，已受到世界各国的高度重视并成为未来交通的发展趋势及核心。目前国内外无论是互联网公司还是传统车企都在积极探索自动驾驶领域的相关技术并相继推出不同自动化程度的智能网联汽车（如特斯拉Model S，Google汽车以及百度无人车等），但智能汽车要达到量产阶段仍需经历严格且漫长的测试过程。同时，智能汽车实现车辆的自动驾驶需经历环境感知、规划决策和车辆控制三个阶段，其中环境感知阶段主要依赖于车上所搭载的各式传感器（如激光雷达、摄像头、GPS等），完成对交通标志、标线、信号灯的识别以及自身、周围车辆位置、速度等信息的获取；规划决策阶段的核心是规划决策设备模块（以下亦称为智能车“驾驶脑”），其内部决策模块的优劣决定着智能汽车的“驾驶水平”，依据所采集的感知信息决定车辆的下一步动作（包括车道选择，跟驰、换道、汇入行为的选择，多车交互情况下的决策等）；车辆控制阶段则依据智能车“驾驶脑”下发的控制指令驱动相关执行器完成车辆的转向以及加减速等操作。

目前，对智能汽车的测试评价方法可以归纳为三类：仿真测试、试验场地测试和实车路试。实车路试是最全面且真实的，涉及自动驾驶过程的各个方面，但往往受到法律、安全和人力物力等因素限制，在智能汽车早期发展阶段，难以大规模展开。试验场地测试往往针对单车进行简单且有限交通场景下的功能测试，无法在精确的受控交通流场景下进行重复实验，更无法搭建较真实的交通流场景（如我国特有的机动车-非机动车混杂环境、快速路高密度车流环境等），且场地实验仍存在耗时耗力、费用高昂、有一定安全隐患等问题。仿真测试在汽车工业中主要用于智能车“驾驶脑”决策模块的开发与调试阶段，借助相关汽车仿真软件（如PRESCAN，dSPACE等）完成对决策模块的离线虚拟测试或在线硬件在环测试，其中汽车仿真软件以汽车仿真模型为主并侧重于汽车动力传动、电气以及动力学模拟，适合用于智能车“驾驶脑”决策模块的前期开发与校正，但在“真实”交通场景的生成与模拟上无法满足后期更高的测试需求。交通仿真软件以交通流仿真模型（车辆跟驰、换道等）为主，并不侧重车辆本身的动力学模拟，但在“真实”交通场景生成与模拟上具有显著优势，故本发明提出了基于交通仿真软件的智能网联汽车“硬件在环”加速加载仿真测试系统，通过提供丰富且高仿真精度的交通场景来对智能车“驾驶脑”中的决策模块进行更高级、更“真实”、更全面的快速测试，来弥补目前试验场地测试以及实车路试所存在的不足与不便，从而为智能车的真正上路做准备。

发明内容

基于上述情况，本发明的目的在于提出一种用于智能网联汽车的“硬件在环”加速加载仿真测试系统，可对智能车“驾驶脑”中的决策模块进行更高级、更“真实”且更全面的快速测试，克服目前智能车测试存在的测试场景单一、交通流环境不真实且费时、成本高、不安全等缺点。