[发明专利]一种实车与虚拟车交互映射的自动驾驶仿真测试方法

说明书

本发明针对自动驾驶车辆在真正落地之前必须经过大量的测试这一需求，提出了一种实车与虚拟车交互映射的自动驾驶仿真测试方法。首先按照真实测试场地测绘数据在仿真软件中搭建一套虚拟测试场景。当真实车辆在实验场地行进的同时，在虚拟场景中仿真出虚拟车辆同时运行，真实场景与虚拟场景交互映射。测试系统将虚拟场景中的虚拟车辆数据与真实测试车辆数据融合在一起，组成综合数据测试场景。在测试运行过程中，虚拟车辆会仿真真实车辆的动作，虚拟车辆与真实测试车辆之间相互影响，通过虚拟场景、虚拟车辆辅助完成真实测试车辆的测试过程。

技术领域

本发明涉及智能交通，自动驾驶、数字孪生、在环仿真领域，具体涉及一种实车与虚拟车交互映射的自动驾驶仿真测试方法

背景技术

近年来随着人工智能、无线通信、信息化等技术的迅速发展，对自动驾驶的发展起到极大的推动作用。但自动驾驶汽车要想真正的实现落地，必须经过大量的测试。目前，针对自动驾驶车辆的测试主要有三种方法，分别是软件虚拟测试、硬件在环仿真测试和真实道路测试。这几种方法都存在着一些缺点，软件虚拟测试需要构建大量的数学模型，但数学模型构建复杂，并且无法真实的反应车辆的动力学特性，硬件在环仿真测试主要是固定车辆在环；无法真实模拟车辆的加减速过程，测试平台造价昂贵。真实道路测试需要搭建道路测试场地，其经济成本和时间成本企业都无法承受。因此，自动驾驶技术要想最终实现应用亟需一些经济有效的测试方法。

数字孪生(Digital Twin，DT)，也被翻译为数字双生，数字双胞胎，数字镜像，或者数字化映射，是在新一代信息技术和制造技术驱动下，充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程，具有超逼真、多系统融合、高精度的特点，可实现监控、预测、数据挖掘等功能。数字孪生作为物理系统的一个数字副本，能够模拟运行系统的整个生命周期并与物理孪生进行同步的映射，并实时的将物理实体和数字实体的相关数据进行交互，从而支撑分析、预测、决策等仿真相关应用。数字孪生为符合交通问题的分析和解决提供了新的思路。

发明内容

本发明针对传统的自动驾驶车辆测试方法所存在的成本高、耗时长、精度低且重复实现同一场景较为困难等问题提供了一种实车与虚拟车交互映射的自动驾驶仿真测试方法用于自动驾驶车辆的测试。该方法创新性的引入了数字孪生技术，首先通过在仿真环境中按照真实测试场地的几何数据搭建一套与真实场景1:1匹配的虚拟测试场景。可选择一片开阔场地进行实验，当真实车辆在实际场地行进的同时，在仿真软件中构建出该实车的数字孪生体，同步运行。在测试过程中，虚拟车辆会仿真真实车辆的动作，并影响仿真环境中其他虚拟车辆的运行，仿真环境中的虚拟车辆同样会影响实车的运行状态，实现了真实场景与虚拟场景的交互映射，从而最终达到对自动驾驶车辆进行测试的目的。

为实现上述一种实车与虚拟车交互映射的自动驾驶仿真测试方法，采取以下技术方案：

步骤(1)首先根据自动驾驶测试需求，选择实际的测试道路并获得其几何数据，然后根据其几何数据在仿真软件中构造出一套与真实测试场景1:1匹配的仿真场景。在进行自动驾驶测试时，只需选择一片开阔场地即可，选择开阔场地中的两点并通过GPS获取其经纬度信息，之后将经纬度信息转化高斯平面坐标系中的坐标。获取仿真路网中对应的两点位置的坐标，并通过如下坐标系变换公式确定实际坐标和仿真坐标之间的坐标转换关系。

式中，(x_i,y_i)是指实际测试场景中第i个点在高斯平面坐标系中的坐标位置，(x,y)为在仿真场景中与实际测试场景中第i个点对应的坐标点在仿真坐标系下的坐标位置，(△x(i),△y(i),α(i))为高斯平面坐标系相对于仿真场景中xoy坐标系的位置以及旋转角。