仿真测试系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种仿真测试系统和方法，驾驶模拟器控制虚拟车辆行驶，并将虚拟车辆的控制信号发送给仿真机；车辆动力学模型根据控制信号对虚拟车辆建模，并将建模后得到的车辆信息发送给场景仿真模块；场景仿真模块根据控制信号和车辆信息构建虚拟车辆的自动驾驶场景，同时将记录的虚拟车辆在自动驾驶场景中行驶时的方向盘转角和摄像头数据发送给深度学习工具，以使深度学习工具根据接收的数据训练初始模型，得到测试模型。该方式可实现对虚拟车辆的制动控制，且通过场景仿真模块提供的摄像头数据、测试模型以及车辆动力学模型能够实现虚拟车辆的自动转向功能。另外，该方式通过联合仿真能够实现场景、动力学模型和测试模型的闭环仿真测试。闭环仿真测试。闭环仿真测试。

【技术实现步骤摘要】
仿真测试系统和方法


[0001]本专利技术涉及自动驾驶测试
，尤其是涉及一种仿真测试系统和方法。

技术介绍

[0002]用于自动驾驶功能测试的实车场地难以覆盖各种工况，尤其是复杂特殊工况和危险工况。而且，实车测试场地存在测试时间长、场景要素单一、资源有限的问题。这些问题无疑限制了技术研发和迭代。虚拟仿真测试技术作为实车测试场景的重要补充内容，虚拟仿真测试系统也成为了自动驾驶研究的必经之路。
[0003]目前，自动驾驶的虚拟仿真测试技术主要面向的是感知
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规划
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控制序列式的技术架构，这种架构主要包括高精地图、定位与感知、决策规划和自车车辆控制等众多模块，主要任务是将感知融合信息转换成量化的语义信息，然后基于知识库或规则进行车辆的决策和路径规划。近些年来，自动驾驶端到端技术空前火热，它主要优势是通过卷积神经网络将感知信息与控制量进行直接关联。因此，搭建能够测试端到端算法的仿真系统有迫切的需求。
[0004]相关技术中提供的众多的自动驾驶虚拟仿真系统，主要面向的是序列式架构技术的验证，无法与端到端技术进行集成，难以进行仿真端的数据训练和模型的测试，也难以覆盖针对人工智能技术的仿真测试需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种仿真测试系统和方法，以实现自动驾驶端到端的测试模型的训练和测试。
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种仿真测试系统，该系统包括：驾驶模拟器，以及与驾驶模拟器通信连接的仿真机；其中，该仿真机中运行有场景仿真模块、车辆动力学模型和深度学习工具；驾驶模拟器用于控制虚拟车辆进行车辆行驶，并将虚拟车辆的控制信号发送给仿真机；其中，控制信号包括转向信号、驱动信号和制动信号；车辆动力学模型用于根据接收的控制信号，对虚拟车辆进行建模，并将建模后得到的车辆信息发送给场景仿真模块；场景仿真模块用于根据控制信号和车辆信息，构建虚拟车辆的自动驾驶场景；场景仿真模块还用于记录虚拟车辆在自动驾驶场景中行驶时的方向盘转角和摄像头数据，并将方向盘转角和摄像头数据发送给深度学习工具；深度学习工具用于根据接收的方向盘转角和摄像头数据，训练初始模型，得到用于自动驾驶仿真测试的测试模型。
[0007]在可选的实施方式中，上述摄像头数据包括正前向摄像头数据；得到测试模型后，场景仿真模块还用于将正前向摄像头数据发送给测试模型；测试模型根据输入的正前向摄像头数据输出方向盘转角数据，并将方向盘转角数据发送给车辆动力学模型；车辆动力学模型根据方向盘转角数据，得到虚拟车辆的位置信息和姿态信息，并将位置信息和姿态信息发送给场景仿真模块；场景仿真模块根据位置信息和姿态信息得到虚拟车辆的正前向摄像头数据。
[0008]在可选的实施方式中，上述车辆动力学模型包括虚拟车辆的轮胎单元、动力传动单元、悬架单元、转向单元、制动单元、载荷单元、阻力单元和整车单元；其中，轮胎单元包括轮胎尺寸大小、稳态的力学特性、瞬态的响应特性及迟滞损失；动力传动单元包括发动机的外特性曲线描述、离合器参数、变速器参数和减速器参数；悬架单元包括独立悬架、非独立悬架、简化独立悬架和简化非独立悬架；转向单元包括转向轴和转向轴的非线性特性描述；制动单元包括液压、气压制动和有无制动防抱死系统；载荷单元包括配重模块；阻力单元包括空气阻力和轮胎阻力；整车单元包括车辆位置坐标、尺寸、质量及转动惯量。
[0009]在可选的实施方式中，上述场景仿真模块还用于进行自车车辆仿真建模、静态要素仿真建模、动态道路要素仿真建模、交通参与者仿真建模以及动态气象和光影的仿真建模。
[0010]在可选的实施方式中，上述仿真机还包括车辆总线类通讯板卡，该仿真机通过该板卡与驾驶模拟器连接；该板卡包括CAN总线通讯板卡、LIN总线通讯板卡、标准以太网通讯板卡、标准以太网通讯板卡和FlexRay通讯板卡中的一种或者多种。
[0011]在可选的实施方式中，上述深度学习工具包括Caffe、Caffe2、Tensorflow、MXNet、PyTorch和PaddlePaddle中的一种或多种。
[0012]在可选的实施方式中，上述驾驶模拟器包括车辆驾驶舱、座椅、仪表、中控屏、方向盘、油门、制动踏板和离合器。
[0013]第二方面，本专利技术提供了一种仿真测试方法，该方法应用于上述仿真测试系统；该方法包括：通过驾驶模拟器控制虚拟车辆进行车辆行驶，并将虚拟车辆的控制信号发送给仿真机；其中，控制信号包括转向信号、驱动信号和制动信号；仿真机中运行有场景仿真模块、车辆动力学模型和深度学习工具；车辆动力学模型根据接收的控制信号，对虚拟车辆进行建模，并将建模后得到的车辆信息发送给场景仿真模块；场景仿真模块根据控制信号和车辆信息，构建虚拟车辆的自动驾驶场景，并记录虚拟车辆在自动驾驶场景中行驶时的方向盘转角和摄像头数据，将记录的方向盘转角和摄像头数据发送给深度学习工具；深度学习工具根据接收的方向盘转角和摄像头数据，训练初始模型，得到用于自动驾驶仿真测试的测试模型。
[0014]在可选的实施方式中，上述测试模型通过下述方式训练得到：将记录的方向盘转角和摄像头数据作为训练集，以使深度学习工具基于该训练集对初始模型进行训练，得到测试模型；其中，摄像头数据包括虚拟车辆的正前向摄像头数据、左侧摄像头数据和右侧摄像头数据。
[0015]在可选的实施方式中，上述得到用于自动驾驶仿真测试的测试模型后，上述方法还包括：场景仿真模块将正前向摄像头数据发送给测试模型；测试模型根据输入的正前向摄像头数据输出方向盘转角数据，并将方向盘转角数据发送给车辆动力学模型；车辆动力学模型根据方向盘转角数据，得到虚拟车辆的位置信息和姿态信息，并将位置信息和姿态信息发送给场景仿真模块；场景仿真模块根据位置信息和姿态信息得到虚拟车辆的正前向摄像头数据。
[0016]本专利技术实施例带来了以下有益效果：
[0017]本专利技术提供的一种仿真测试系统和方法，首先驾驶模拟器控制虚拟车辆进行车辆行驶，并将虚拟车辆的控制信号发送给仿真机；进而车辆动力学模型根据接收的控制信号，
对虚拟车辆进行建模，并将建模后得到的车辆信息发送给场景仿真模块；场景仿真模块根据控制信号和车辆信息，构建虚拟车辆的自动驾驶场景，同时记录虚拟车辆在自动驾驶场景中行驶时的方向盘转角和摄像头数据，并将方向盘转角和摄像头数据发送给深度学习工具；深度学习工具根据接收的方向盘转角和摄像头数据训练初始模型，得到用于自动驾驶仿真测试的测试模型。该方式可以实现对虚拟车辆的制动控制，同时能够记录方向盘转角和虚拟车辆的摄像头数据；同时通过场景仿真模块提供的摄像头数据、测试模型以及车辆动力学模型能够实现虚拟车辆的自动转向功能。
[0018]另外，该方式通过联合仿真的方法，可以实现场景、动力学模型和测试模型的闭环测试的仿真系统，适用于自动驾驶端到端模型的测试。
[0019]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本专利技术的上述技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿真测试系统，其特征在于，所述系统包括：驾驶模拟器，以及与所述驾驶模拟器通信连接的仿真机；其中，所述仿真机中运行有场景仿真模块、车辆动力学模型和深度学习工具；所述驾驶模拟器用于控制虚拟车辆进行车辆行驶，并将所述虚拟车辆的控制信号发送给所述仿真机；其中，所述控制信号包括转向信号、驱动信号和制动信号；所述车辆动力学模型用于根据接收的所述控制信号，对所述虚拟车辆进行建模，并将建模后得到的车辆信息发送给所述场景仿真模块；所述场景仿真模块用于根据所述控制信号和所述车辆信息，构建所述虚拟车辆的自动驾驶场景；所述场景仿真模块还用于记录所述虚拟车辆在所述自动驾驶场景中行驶时的方向盘转角和摄像头数据，并将所述方向盘转角和所述摄像头数据发送给所述深度学习工具；所述深度学习工具用于根据接收的所述方向盘转角和所述摄像头数据，训练初始模型，得到用于自动驾驶仿真测试的测试模型。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述摄像头数据包括正前向摄像头数据；得到所述测试模型后，所述场景仿真模块还用于将所述正前向摄像头数据发送给所述测试模型；所述测试模型根据输入的所述正前向摄像头数据输出方向盘转角数据，并将所述方向盘转角数据发送给所述车辆动力学模型；所述车辆动力学模型根据所述方向盘转角数据，得到所述虚拟车辆的位置信息和姿态信息，并将所述位置信息和所述姿态信息发送给所述场景仿真模块；所述场景仿真模块根据所述位置信息和所述姿态信息得到所述虚拟车辆的正前向摄像头数据。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车辆动力学模型包括虚拟车辆的轮胎单元、动力传动单元、悬架单元、转向单元、制动单元、载荷单元、阻力单元和整车单元；其中，所述轮胎单元包括轮胎尺寸大小、稳态的力学特性、瞬态的响应特性及迟滞损失；所述动力传动单元包括发动机的外特性曲线描述、离合器参数、变速器参数和减速器参数；所述悬架单元包括独立悬架、非独立悬架、简化独立悬架和简化非独立悬架；所述转向单元包括转向轴和所述转向轴的非线性特性描述；所述制动单元包括液压、气压制动和有无制动防抱死系统；所述载荷单元包括配重模块；所述阻力单元包括空气阻力和轮胎阻力；所述整车单元包括车辆位置坐标、尺寸、质量及转动惯量。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述场景仿真模块还用于进行自车车辆仿真建模、静态要素仿真建模、动态道路要素仿真建模、交通参与者仿真建模以及动态气象和光影的仿真建模。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述仿真机还包括车辆...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁奉军，蒋鑫，郑磊，赵伟，王新竹，张泽星，
申请(专利权)人：苏州挚途科技有限公司，
类型：发明
国别省市：