一种智能网联汽车在环仿真、测试验证系统与方法技术方案

本发明专利技术请求保护一种智能网联汽车在环仿真、测试验证系统与方法，主要由IPG CarMaker、CarSIM等工具对智能小车运行场景模拟，Simulink对数据仿真计算、将仿真场景参数传给智能小车模拟真实场景、智能小车图像采集与显示、测试分析等功能组成；智能小车端主要负责智能网联汽车的环境感知与控制算法验证，由小车与控制模块、驱动模块、通信模块、传感器模块等组成，作为搭载测试算法软件以及需要测试的传感器、通信模块的载体。该系统既降低了智能网联汽车试验测试的成本和危险性，又能在真实的场地中进行智能车系统的实地验证，对在不同的模拟交通场景中进行车路协同等应用进行建模、仿真和控制等方面的研究工作，从而为智能网联汽车的研究提供大量的数据支持。

An intelligent network link simulation and test verification system and method for automobile

The invention requests protection of an intelligent network vehicle in-loop simulation, test and verification system and method, mainly by IPG CarMaker, CarSIM and other tools to simulate the running scene of intelligent car, Simulink to data simulation calculation, simulation scene parameters to simulate the real scene of intelligent car, intelligent car image acquisition and display, measurement. The intelligent car end is mainly responsible for the verification of the environment sensing and control algorithm of the intelligent network vehicle. It is composed of the car and control module, drive module, communication module, sensor module and so on. It is used as the carrier of the test algorithm software and the sensor and communication module to be tested. This system not only reduces the cost and danger of the test of the intelligent network on-line vehicle, but also can be used to verify the intelligent vehicle system in the real field. It also can be used to study the modeling, simulation and control of the application of vehicle-road coordination in different simulated traffic scenarios, so as to study the intelligent network on-line vehicle. Provide a lot of data support.

【技术实现步骤摘要】
一种智能网联汽车在环仿真、测试验证系统与方法
本专利技术属于智能网联汽车
，具体属于一种智能网联汽车在环仿真测试系统，
技术介绍
随着当今智能网联汽车的发展，鉴于实际智能车辆的复杂性，大多数研究仅仅是将算法通过相关软件进行仿真验证，由于难以充分考虑实际中车车通信、机械性能等因素，这些算法在应用于实际智能车辆时会存在很多问题。从目前来看，智能驾驶安全性还是受到大众的质疑，特斯拉已在国内外发生过几次因智能驾驶导致的重大人员伤亡事故。对智能汽车的测试评价问题越来越受到关注，各国各研究机构以及高校都在对此展开研究，由此就需要进行大量的测试。如果把智能驾驶系统的评价测试看成一个预备驾驶员参加驾驶考试的过程，首先就要做好系统的考试前体检准备，对系统的控制系统，传感器系统进行检查；检查通过后，才能开始对交通规则的遵守验证；然后需要特定的场地验证智能驾驶的功能；最终考试就是让搭载智能驾驶设备的汽车在开发的道路上进行实地测试，就相当于驾驶员考试的路考。从国内目前的实际情况来看，一方面智能汽车本身实现智能化，通过高性能的传感器设计，可靠且高效的控制系统等来实现，但目前来说我国的高性能传感器主要依靠国外进口，我国的智能汽车还不能适应较复杂的场景，特别是在感知行驶环境这一方面，国内的研究进展和国外著名实验室相比差距较大；另一方面是实现智能网联汽车运行的电子产品模块，国内已对其中的核心算法展开研究，但还没有较好的测试验证平台。根据目前对智能网联汽车的研究进展看，智能汽车、车联网的相关研究实验已取得了不错的效果，已经能对单个汽车进行智能控制。智能汽车的研究包含非常多的部分，就目前的进度来说，大多数研究还集中在对算法的软件仿真验证工作，对实际的车车通信、实际传感器应用、机械性能等方面还没有进行充分的验证和测试，这会导致目前研究的算法在达到实际应用这个阶段，还有非常长的路需要走。目前国内对智能网联汽车的测试主要采用三种方式进行，采用软件仿真进行验证、通过测试实验场采用真实车辆进行实验以及建立微缩交通环境采用微缩智能小车进行半实物仿真实验。这些方式是目前智能网联汽车研究测试的的主要方式，下面就对这三种方式进行对比分析。(1)真实测试实验场测试。采用实际智能车辆作为实验平台在现实道路上进行测试还具有危险性较大，测试成本高，测试效率低等问题。由于这些缺陷带来不足，让该测试方法很难被广泛采用。国内目前已在政府的支持下开始建设大型封闭式测试场。2015年6月，中国在上海试点示范区建成第一个智能网联汽车试验场。由此可见实地测试场地的建设是非常不易，不能满足各大厂商、研究机构以及高校的需求；并且使用场地进行测试的费用也相对较高。(2)软件仿真测试。如果采用软件仿真测试可以直接模拟车辆的运行，模拟智能车在行驶路面上遇到的各种交通状况和突发事件，软件仿真同时可以模拟车辆的加速、减速、超车和变道等操作，和真实实验场相比测试相对灵活，不会受到场地影响，测试安全性也有保障，测试所花费的成本和时间最少；但是软件模拟的环境却和真实场地有一定的差距，有较大的局限性。(3)如果采用微缩实验场进行智能汽车测试，它一般是由智能小车、微缩交通场景、通信网络和操作控制平台四个部分组成。它也是需要规划一个较大的室内场地来建立实验平台，建设成本比较高，建设周期长，而且微缩场景建设完成后不易更换，如需更新实验场景或实验内容，又需要新一轮的建设，耗时耗力。虽然和大型真实车辆测试场地相比占用的场地较小，测试安全性相对要高，但由于采用智能小车的设计，和在实际道路中遇到的问题还是有所差别。本专利技术建立了一个仿真测试平台和实际智能小车相结合的在环仿真测试平台，由仿真终端虚拟出交通场景，并通过将智能小车运行环境参数和控制命令通过无线网络发送给智能小车，智能小车实时处理传感器数据和虚拟运行环境参数相结合，来实现小车的智能驾驶、避障等功能，从而验证智能网联汽车控制算法的性能，并能和仿真数据及时进行比对，为以后的改进收集宝贵的数据。这种在环仿真测试平台既控制了成本又满足对真实场景的测试。
技术实现思路
本专利技术针对真实交通场景中进行车路协同等测试验证，存在的系统建设成本高、维护复杂、实验危险性高等问题，提出了一种降低了实验测试的成本和危险性，又能在真实的场地中进行智能车系统的实地验证的智能网联汽车在环仿真、测试验证系统与方法。本专利技术的技术方案如下：一种智能网联汽车在环仿真、测试验证系统，其通过场景仿真平台、Simulink工具及智能小车端共同构建了一个完整的车联网在环仿真系统，其中，场景仿真平台负责搭建车联网仿真场景，通过该平台提供的场景模型、车辆模型、交通灯模型，搭建各种测试验证场景，配置车辆数目、车辆类型及优先级、车辆的行驶路径；Simulink工具，负责与场景仿真平台之间建立输入输出关联模型，使在仿真场景中对包括交通灯、行人、仿真车辆在内的交通对象的参数配置数据在Simulink环境中进行运算、处理以及建模并将其传给智能小车模拟真实场景，以及将仿真道路转化为真实道路GPS信息并实时传递给智能小车指导小车运行；其次，Simulink还负责实现控制算法仿真结果的输出；智能小车主要负责智能网联汽车的环境感知与决策控制算法验证，智能小车由小车、控制模块、驱动模块、通信模块及传感器模块组成，小车是用于直接测试的载体，驱动模块用于驱动小车运动，通信模块用于小车和仿真平台通信，传感器模块用于感知周围环境信息，作为搭载测试算法软件以及需要测试的传感器、通信模块的载体。进一步的，所述场景仿真平台的仿真场景搭建包含以下三个部分：1)针对不同的测试场景需求调用仿真平台的建筑物模型库和道路物模型库建立不同的道路类型和道路信息，其中道路类型包括城市道路、乡村道路、高速公路等，道路信息包含直道、弯道、丁字路口、十字路口；2)针对交通对象的选择调用仿真平台的交通对象模型库和交通灯模型库建立不同的交通对象，主要交通对象有车辆、行人、交通灯、绿化、房屋、电子设备，这些交通对象可以根据实际需要放置在场景中指定的位置，设定相应的功能；3)设定仿真车辆的行驶路径范围，智能小车根据仿真平台下发的路径进行行走，并把控制车辆操作指令上发给仿真平台，控制仿真车辆行驶，形成实时映射。进一步的，所述场景仿真平台采用IPGCarmaker或CarSIM，根据平台提供的场景模型、车辆模型、交通灯模型，可以在仿真场景中设置直道、弯道、丁字路口、十字路口、斜坡，场景仿真平台可以根据需求，增添建筑物、房屋、路灯、树木、施工道路、泥泞在内的静止对象，还可以设置仿真车辆的型号、起始出发距离、偏移、正向行驶还是反向行驶，车辆的行驶速度、加速度、驾驶模式在内的参数，形成测试所需求的真实交通场景，仿真场景里车辆、行人、交通灯、树木以及房屋等对象的参数可传输到Simulink环境中搭建模型，获得仿真结果，并和智能小车的反馈信息进行对比。进一步的，所述Simulink与场景仿真平台之间建立输入输出关联模型具体包括：在Simulink中建立一个仿真平台实现仿真对象与验证对象数据输入输出的关联，配置场景中仿真对象与Simulink模型之间的输入输出关联接口，建立场景仿真环境和Simulink环境之间的数据传输通道，为仿真环境中对参数的运算、处理和建模提供基础并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能网联汽车在环仿真、测试验证系统，其特征在于，通过场景仿真平台、Simulink工具及智能小车端共同构建了一个完整的车联网在环仿真系统，其中，场景仿真平台负责搭建车联网仿真场景，通过该平台提供的场景模型、车辆模型、交通灯模型，搭建各种测试验证场景，配置车辆数目、车辆类型及优先级、车辆的行驶路径；Simulink工具，负责与场景仿真平台之间建立输入输出关联模型，使在仿真场景中对包括交通灯、行人、仿真车辆在内的交通对象的参数配置数据在Simulink环境中进行运算、处理以及建模并将其传给智能小车模拟真实场景，以及将仿真道路转化为真实道路GPS信息并实时传递给智能小车指导小车运行；其次，Simulink还负责实现控制算法仿真结果的输出；智能小车主要负责智能网联汽车的环境感知与决策控制算法验证，智能小车由小车、控制模块、驱动模块、通信模块及传感器模块组成，小车是用于直接测试的载体，驱动模块用于驱动小车运动，通信模块用于小车和仿真平台通信，传感器模块用于感知周围环境信息，作为搭载测试算法软件以及需要测试的传感器、通信模块的载体。

【技术特征摘要】
1.一种智能网联汽车在环仿真、测试验证系统，其特征在于，通过场景仿真平台、Simulink工具及智能小车端共同构建了一个完整的车联网在环仿真系统，其中，场景仿真平台负责搭建车联网仿真场景，通过该平台提供的场景模型、车辆模型、交通灯模型，搭建各种测试验证场景，配置车辆数目、车辆类型及优先级、车辆的行驶路径；Simulink工具，负责与场景仿真平台之间建立输入输出关联模型，使在仿真场景中对包括交通灯、行人、仿真车辆在内的交通对象的参数配置数据在Simulink环境中进行运算、处理以及建模并将其传给智能小车模拟真实场景，以及将仿真道路转化为真实道路GPS信息并实时传递给智能小车指导小车运行；其次，Simulink还负责实现控制算法仿真结果的输出；智能小车主要负责智能网联汽车的环境感知与决策控制算法验证，智能小车由小车、控制模块、驱动模块、通信模块及传感器模块组成，小车是用于直接测试的载体，驱动模块用于驱动小车运动，通信模块用于小车和仿真平台通信，传感器模块用于感知周围环境信息，作为搭载测试算法软件以及需要测试的传感器、通信模块的载体。2.根据权利要求1所述的一种智能网联汽车在环仿真、测试验证系统，其特征在于，所述场景仿真平台的仿真场景搭建包含以下三个部分：1)针对不同的测试场景需求调用仿真平台的建筑物模型库和道路物模型库建立不同的道路类型和道路信息，其中道路类型包括城市道路、乡村道路、高速公路等，道路信息包含直道、弯道、丁字路口、十字路口；2)针对交通对象的选择调用仿真平台的交通对象模型库和交通灯模型库建立不同的交通对象，主要交通对象有车辆、行人、交通灯、绿化、房屋、电子设备，这些交通对象可以根据实际需要放置在场景中指定的位置，设定相应的功能；3)设定仿真车辆的行驶路径范围，智能小车根据仿真平台下发的路径进行行走，并把控制车辆操作指令上发给仿真平台，控制仿真车辆行驶，形成实时映射。3.根据权利要求1所述的一种智能网联汽车在环仿真、测试验证系统，其特征在于，所述场景仿真平台采用IPGCarmaker或CarSIM，根据平台提供的场景模型、车辆模型、交通灯模型，可以在仿真场景中设置直道、弯道、丁字路口、十字路口、斜坡，场景仿真平台可以根据需求，增添建筑物、房屋、路灯、树木、施工道路、泥泞在内的静止对象，还可以设置仿真车辆的型号、起始出发距离、偏移、正向行驶还是反向行驶，车辆的行驶速度、加速度、驾驶模式在内的参数，形成测试所需求的真实交通场景，仿真场景里车辆、行人、交通灯、树木以及房屋等对象的参数可传输到Simulink环境中搭建模型，获得仿真结果，并和智能小车的反馈信息进行对比。4.根据权利要求1所述的一种智能网联汽车在环仿真、测试验证系统，其特征在于，所述Simulink与场景仿真平台之间建立输入输出关联模型具体包括：在Simulink中建立一个仿真平台实现仿真对象与验证对象数据输入输出的关联，配置场景中仿真对象与Simulink模型之间的输入输出关联接口，建立场景仿真环境和Simulink环境之间的数据传输通道，为仿真环境中对参数的运算、...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋建春，白杰文，刘红东，杨允新，邱宝梅，张号，杨成成，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50