一种基于车路协同的虚拟场景数据仿真方法及系统技术方案

本发明专利技术属于智能驾驶仿真测试技术领域，涉及一种基于车路协同的虚拟场景数据仿真方法及系统，包括如下步骤：1)利用软件程序生成场景配置文件，包括虚拟道路信息、虚拟主车信息和虚拟远车信息；2)将场景配置文件导入仿真程序，仿真程序根据场景配置文件计算出虚拟主车的实时状态和对应虚拟远车的实时状态；3)仿真程序根据虚拟远车的实时状态生成对应的BSM消息，仿真程序输出虚拟远车的实时BSM消息和虚拟主车的实时状态到车路协同程序，用于对OBU设备或车路协同算法进行测试。本发明专利技术可在电脑上进行开发，无需实车测试，节约成本，消除了实车测试的危险，能够快速适配多种道路和车辆模型，并能不断积累场景形成场景库。并能不断积累场景形成场景库。并能不断积累场景形成场景库。

【技术实现步骤摘要】
一种基于车路协同的虚拟场景数据仿真方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种基于车路协同的虚拟场景数据仿真方法及系统，属于智能驾驶仿真测试


技术介绍

[0002]车路协同为采用V2X技术实现面向交通安全、面向交通效率以及面向信息服务应用的统称。V2X(Vehicle to Everything)，即车连万物，是指在车辆上安装一种专用通信终端，可实现与其他车辆、道路、行人以及云端进行数据交互服务。车路协同应用对于提高车辆安全性，减少交通事故，实现智慧交通，支撑自动驾驶发展具有重要意义。
[0003]在车路协同仿真领域，目前并没有统一的仿真标准，各个厂商基于自身的理解进行仿真场景的搭建。目前市面上主流的仿真系统大都搭建比较复杂，虚拟的场景是否满足实际测试需求也无定论，车路协同仿真系统还处于早期的发展阶段。同时场景开发涉及到资源问题、实车环境安全保障问题、车型繁多等问题，如何在实验室全面有效模拟真实环境进行仿真测试一直是业界难题。
[0004]1)资源要求种类多且投入成本大，车路协同预警类场景测试需要司机、车辆和专门的场地才能进行测试，协调到所有的资源来满足调试开发需求，存在占用资源周期长，配置车辆特性困难和现场效率较低等困难。测试设备峰值参数时甚至需要数百台车辆去验证主车在大量背景车辆下的性能和指标情况，这种测试成本巨大难以承受。
[0005]2)实车安全保障问题，车路协同预警类场景开发的目的是为了避免各种路况下的交通事故，需要模拟各种复杂的场景来验证。采用实车测试的方式来验证，稍有不慎就会出现交通事故，有很大的安全隐患。
[0006]3)适配车辆类型繁多，实际道路上行驶的车辆种类繁多，那么在实验室测试时同样需要覆盖真实路况下的车辆，有三轮车、私家车、公共车、消防车、救护车等各种类型的车辆。
[0007]行业内车路协同应用仿真系统的特点是可视化、模型化和信息交互化，可实现对交通系统的仿真。在对交通系统仿真的基础上实现对车路协同应用场景的仿真，属于一体化的解决方案，虚拟场景下的每个元素，包括道路、车辆以及建筑物都是可视的，每个元素都是根据实际的场景进行建模。在信息交互方面，很多仿真场景支持信道接入和路由协议，支持多模式接入，例如Wi
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Fi和5G等，非常方便各种外部设备的集成和扩展。
[0008]此类仿真系统采购专业仿真工具费用高且不适用，目前行业内有专门的仿真工具进行车路协同相关的场景仿真开发，但是成本昂贵，动辄百万以上，且存在对技术演进过程中定制化响应困难等问题，为开发带来巨大的成本压力。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种基于车路协同的虚拟场景数据仿真方法及系统，用以解决现有技术中实车测试不安全和仿真程序开发成本高的问题。
[0010]为实现上述目的，本专利技术的方案包括：
[0011]本专利技术的一种基于车路协同的虚拟场景数据仿真方法，包括如下步骤：
[0012]1)利用软件程序生成场景配置文件，所述场景配置文件包括虚拟道路信息、虚拟主车信息、和虚拟远车信息；所述虚拟主车信息包括虚拟主车初始位置信息和虚拟主车的运行策略；所述虚拟远车信息包括虚拟远车初始位置信息和对应虚拟远车的运行策略；
[0013]2)将所述场景配置文件导入仿真程序中，仿真程序根据场景配置文件计算出虚拟主车的实时状态和对应虚拟远车的实时状态；
[0014]3)仿真程序根据虚拟远车的实时状态生成对应虚拟远车的BSM消息；仿真程序输出对应虚拟远车的BSM消息和虚拟主车的实时状态到车路协同程序，用于对OBU设备或车路协同算法进行测试。
[0015]本专利技术利用软件进行配置，模拟虚拟测试场景，生成场景配置文件。仿真程序导入场景配置文件后，根据虚拟场景生成实时仿真数据，基于实时仿真数据可以有效验证车路协同应用场景开发的准确性和可靠性。
[0016]利用计算机程序模拟出对人来说虚拟，但对于车路协同系统来说真实的道路交通场景，安全、低成本的进行车路协同算法的测试，也可以用于进行真实车路协同硬件(OBU)的在线测试。
[0017]进一步的，步骤1)中，所述虚拟道路信息包括车道数量、车道宽度和车道航向角。
[0018]进一步的，步骤1)中，所述虚拟主车初始位置信息包括虚拟主车所在的主车初始车道和虚拟主车的初始经纬度。
[0019]进一步的，步骤1)中，所述虚拟远车初始位置信息包括对应虚拟远车相对于主车初始车道的相对车道位置和对应虚拟远车与虚拟主车之间沿车道方向的距离。
[0020]虚拟道路模式下，车道仅是一个概念，所有元素(远车)的位置都可以根据虚拟主车的相对位置来计算，因此仅需定义主车经纬度信息。同时在标定好道路的车道数量、车道宽度和车道航向角以及主车所在车道，即可得到道路与主车位置关系；此时所有远车仅需标定对应远车与主车的车道相对位置关系和与主车沿车道方向的距离。方案在仿真中计算主车和远车位置时能够降低计算量，简化计算过程。
[0021]进一步的，步骤1)中，所述运行策略包括初始速度、匀速速度、加速度及不同速度状态下持续的时间。
[0022]进一步的，步骤2)中，虚拟主车或虚拟远车的实时状态包括对应虚拟车辆的实时经纬度信息、航向角、速度。
[0023]在标定好车道与主车位置关系后，所有在车道上运行的车辆的运行策略仅需关注车速变化，根据速度和时间的关系，得到一定时间后(例如对应采样间隔后)对应车辆行驶距离，再结合所在车道的航向角变化，即可得到该车辆在对应时间后的经纬度信息、航向角及速度等BSM信息。采集数据量小，计算简单，车辆运行策略设置简单可行，同时能够模拟多种道路交通情况。
[0024]进一步的，所述仿真程序和车路协同程序运行在同一终端，仿真程序和车路协同程序之间通过标准读取接口、共享内存或进程通信的方式进行交互。
[0025]通过同一计算机系统即可完成测试模拟，精简硬件设备，降低成本。
[0026]进一步的，计算虚拟主车实时状态的仿真程序和车路协同程序运行在主车终端，
计算虚拟远车实时状态的仿真程序运行在一个或多个远车终端；所述主车终端和远车终端通过PC5接口通信。
[0027]采用独立的计算机系统批量构建虚拟远车，能够模拟出大量的背景元素，可以测试车路协同系统极限情况下的预警反应是否能够达到指标。
[0028]本专利技术的一种基于车路协同的虚拟场景数据仿真系统，包括处理器，所述处理器运行如上所述任一项基于车路协同的虚拟场景数据仿真方法中的仿真程序和车路协同程序。
[0029]进一步的，包括一个或多个运算终端，所述运算终端包括处理器；计算虚拟主车实时状态的仿真程序、计算虚拟远车实时状态的仿真程序和车路协同程序运行在同一运算终端；或者，计算虚拟主车实时状态的仿真程序和车路协同程序运行在同一运算终端，计算虚拟远车实时状态的仿真程序运行在其他运算终端。
[0030]本专利技术所述的一种基于车路协同的虚拟场景数据仿真系统，可在实验室中的电脑上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于车路协同的虚拟场景数据仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：1)利用软件程序生成场景配置文件，所述场景配置文件包括虚拟道路信息、虚拟主车信息和虚拟远车信息；所述虚拟主车信息包括虚拟主车初始位置信息和虚拟主车的运行策略；所述虚拟远车信息包括虚拟远车初始位置信息和对应虚拟远车的运行策略；2)将所述场景配置文件导入仿真程序中，仿真程序根据场景配置文件计算出虚拟主车的实时状态和对应虚拟远车的实时状态；3)仿真程序根据虚拟远车的实时状态生成对应虚拟远车的BSM消息；仿真程序输出对应虚拟远车的BSM消息和虚拟主车的实时状态到车路协同程序，用于对OBU设备或车路协同算法进行测试。2.根据权利要求1所述的一种基于车路协同的虚拟场景数据仿真方法，其特征在于，步骤1)中，所述虚拟道路信息包括车道数量、车道宽度和车道航向角。3.根据如权利要求2所述的基于车路协同的虚拟场景数据仿真方法，其特征在于，步骤1)中，所述虚拟主车初始位置信息包括虚拟主车所在的主车初始车道和虚拟主车的初始经纬度。4.根据权利要求3所述的一种基于车路协同的虚拟场景数据仿真方法，其特征在于，步骤1)中，所述虚拟远车初始位置信息包括对应虚拟远车相对于主车初始车道的相对车道位置和对应虚拟远车与虚拟主车之间沿车道方向的距离。5.根据权利要求4所述的一种基于车路协同的虚拟场景数据仿真方法，其特征在于，步骤1)中，所述运行策略包括初始速度、匀速速度、加速度及不同速度状态下持续的时间。6.根据权利要求5所述的一种基于车路协同的虚拟场景数据仿真方法，其特征在于，步骤2)中，虚拟主车或虚拟远车的实时状态包括对应虚拟车辆的实时经纬度信息、航向角、速度。7.根据权利要求1所述的一种基于车路协同的虚拟场景数据仿真方法，其特征在于，所述仿真程序和车路协同程序运行在同一终端，仿真程序和车路协同程序之间通过标准读取接口、共享内存或进程通信的方式进行交互。8.根据权利要求1所述的一种基于车路协同的虚拟场景数据仿真方法，其特征在于，计算虚拟主车实时状态的仿真程序和车路协同程序运行在主车终端，计算虚拟远车实时状态的仿真程序运行在一个或多个远车终端，所述主车终端和远车终端通过PC5接口通信。9.一种基于车路协同的虚拟场景数据仿真系统，其特征在于，包括处理器，所述处理器运行如权利要求1～6任一项基于车路协同的虚拟场景数据仿真方法中的仿真程序和车路协同程序。10.根据权利要求9所述的一种基于车路协同的虚拟场景数据仿真系统，其特征在于，包括一个或多个运算终端，所述运算终端包括处理器；计算虚拟主车实时状态的仿真程序、计算虚拟远车实时状态的仿真程序和车路协同程序运行在同一运算终端；或者，计算虚拟主车实时状态的仿真程序和车路协同...

【专利技术属性】
技术研发人员：高猛，赵彩智，吴毅，
申请(专利权)人：宇通客车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：