一种基于场景仿真软件的路面模拟仿真方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于场景仿真软件的路面模拟仿真方法和系统，方法包括：使用场景仿真软件搭建路面环境虚拟场景；采用外部传感器识别虚拟传感器模型渲染出的特定视角画面，并传至域控制器；采用随机噪声模拟不同路面情况，获得随机噪声信号，将随机噪声信号与阶跃信号叠加，获得不同路面的不平模拟信号；建立车辆系统动力学模型，将不同路面的不平模拟信号与路面环境虚拟场景中设置的路面基础垂向高度叠加，获得路面不平信号；将路面不平信号与控制信号实时传至车辆系统动力学模型，获取当前车辆模型的姿态和晃动信息，将该信息同时传输至内置的仿真系统车辆模型和域控制器，实现数据的闭环反馈控制。本发明专利技术可精确模拟真实路面实际情况。路面实际情况。路面实际情况。

【技术实现步骤摘要】
一种基于场景仿真软件的路面模拟仿真方法和系统


[0001]本专利技术涉及汽车智能驾驶系统
，具体涉及一种基于场景仿真软件的路面模拟仿真方法和系统。

技术介绍

[0002]随着近年来汽车工业的高速发展，人们对车辆的安全性、功能性要求越来越高，相应的汽车智能辅助驾驶成了汽车行业发展的趋势。仿真测试技术借助相关的仿真软件对智能辅助驾驶产品进行测试，相比实车测试安全风险低可以模拟更加丰富多样的工况，且可以大幅的加快测试效率、降低成本，因此在各大供应商和车企中得到了广泛的应用。但汽车产品的安全性与功能性还是要经过实车的检验，因此让仿真系统能更加真实的反应实车的状态，如何在开发过程中让仿真系统能够更加真实的模拟实际车辆的行驶情况(包括环境、路面、驾驶员操作)一直是仿真测试技术最需要解决的问题。
[0003]目前仿真系统中对虚拟路面的设置方法主要有：
[0004](1)采用场景仿真软件自带的方式设置的方法，完全按照场景仿真软件搭建虚拟场景的流程进行，对路面的附着系数、贴图画面等参数进行设置，该方法受场景仿真软件的限制较大，大部分场景仿真软件(比如Prescan、VTD等)按照其既定的设置流程，只能对路面的附着系数、画面贴图这些进行设置。道路在虚拟场景中其实是完全平整的，不能模拟出实际路面那种噪声般随机的不平整的感觉。仿真时车辆的摄像头在完全平整的路面会保持稳定，不会出现因道路不平而引起的摄像头画面晃动，与实际情况不符。
[0005](2)采用专业设备对实际路面信息进行采集的方法，该方法需要采用专业的采集设备对一段真实路面的不平度、附着系数、材质等各项信息进行采集，再将这些信息移植到仿真系统中，该方法虽然能很好的还原出该路面的真实特性参数，但通常采集设备的成本较高，且对不同材质的碎石路面、水泥路面、柏油路面均要进行多次采集，效率交底，耗时间较多，且对随机出现在路面上的杂物也不能很好的模拟。受到上述因素的影响，该方法适用性不足。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本申请实施例提供一种基于场景仿真软件的路面模拟仿真方法和系统，解决目前仿真过程中虚拟场景的路面不平度与实际路面存在较大差异的问题，以达到真实模拟实际路面情况的目的。
[0007]本申请实施例提供以下技术方案：一种基于场景仿真软件的路面模拟仿真方法，包括：
[0008]使用场景仿真软件搭建路面环境虚拟场景；所述路面环境虚拟场景包括静态场景、动态场景和虚拟传感器模型，所述静态场景指虚拟路面中处于静止状态的场景，所述动态场景指虚拟路面中处于活动状态的场景，所述虚拟传感器模型用于渲染出所述路面环境虚拟场景中的特定视角画面；
[0009]采用外部传感器对所述虚拟传感器模型渲染出的所述特定视角画面进行识别，并将识别出的画面信息传递至域控制器，用于使所述域控制器产生控制信号；
[0010]采用随机噪声模拟不同路面的凹凸情况，获得随机噪声信号，将该随机噪声信号与阶跃信号进行叠加，获得不同路面的不平模拟信号；所述阶跃信号用于表征路面垂向高度的变化；
[0011]模拟实际车辆建立车辆系统动力学模型，将所述的不同路面的不平模拟信号与所述路面环境虚拟场景中设置的路面基础垂向高度叠加，获得路面的不平信号；
[0012]将所述路面的不平信号与所述域控制器产生的所述控制信号实时传递至所述车辆系统动力学模型，实时计算获取当前车辆模型的姿态和晃动信息，所述车辆系统动力学模型将该当前车辆模型的姿态和晃动信息传输至所述场景仿真系统内置的车辆模型，同时将该当前车辆模型的姿态和晃动信息传输至所述域控制器，实现数据的闭环反馈控制。
[0013]根据本申请一种实施例，采用外部传感器对所述虚拟传感器模型渲染出的所述特定视角画面进行识别前，还包括：
[0014]对所述外部传感器的识别环境进行设置，使所述外部传感器可采集到完整的所述特定视角画面；
[0015]根据所述虚拟传感器模型对所述外部传感器进行标定，使所述外部传感器的识别信息与所述虚拟传感器模型的真值信息之间的误差在特定范围内。
[0016]根据本申请一种实施例，所述域控制器同时接收所述车辆系统动力学模型发送的当前车辆模型的姿态和晃动信息，和所述外部传感器发送的画面信息，根据所述域控制器内置的控制算法计算后，发出预警提醒或者输出控制信号对所述车辆系统动力学模型进行控制。
[0017]根据本申请一种实施例，采用随机噪声模拟不同路面的凹凸情况，获得随机噪声信号的过程具体包括：
[0018]先根据路面的材质与等级定义以及相应的实际路面，得到基础的道路高程信息与路面行程之间的二维对应关系数据；
[0019]再根据该道路高程信息与路面行程之间的二维对应关系数据，确定对应的随机噪声信号系数，采用随机噪声模拟因路面材质和道路等级导致的路面不平情况，获得所述随机噪声信号。
[0020]根据本申请一种实施例，将所述随机噪声信号与阶跃信号进行叠加，获得不同路面的不平模拟信号的过程具体包括：
[0021]将实际路面横向高度和坡度信息与所述随机噪声信号和阶跃信号结合，获取虚拟路面的高程与路面纵向、横向坐标间的三维对应关系；
[0022]根据车辆在虚拟路面上的初始位置及车辆模型的轮距和轴距，得到车辆模型各个车轮接地点在虚拟道路上的横向、纵向坐标；
[0023]根据该虚拟路面的高程与路面纵向、横向坐标间的三维对应关系，和该车辆模型各个车轮接地点在虚拟道路上的横向、纵向坐标，计算得到仿真过程中实时的各车轮接地点道路高程信息。
[0024]根据本申请一种实施例，将实际路面横向高度和坡度信息与所述随机噪声信号和阶跃信号结合，获取虚拟路面的高程与路面纵向、横向坐标间的三维对应关系的过程具体
包括：
[0025]将虚拟路面网格化，使用所述随机噪声信号和阶跃信号计算在该虚拟道路上每一个网格点处的高程信息，得到虚拟路面的高程与路面纵向、横向坐标间的三维对应关系。
[0026]本专利技术还提供一种基于场景仿真软件的路面模拟仿真方系统，包括：
[0027]路面场景仿真系统，所述路面场景仿真系统中包括仿真虚拟场景模块、仿真车辆模型模块、仿真路面模块；
[0028]所述仿真虚拟场景模块用于搭建路面环境虚拟场景；所述路面环境虚拟场景包括静态场景、动态场景和虚拟传感器模型，所述静态场景指虚拟路面中处于静止状态的场景，所述动态场景指虚拟路面中处于活动状态的场景，所述虚拟传感器模型用于渲染出所述路面环境虚拟场景中的特定视角画面；
[0029]外部传感器，所述外部传感器用于对所述虚拟传感器模型渲染出的所述特定视角画面进行识别，并将识别出的画面信息输出；
[0030]域控制器，所述域控制器连接所述外部传感器的输出端，以接收所述画面信息，产生控制信号；
[0031]随机噪声信号和阶跃信号产生模块，用于根据不同路面情况模拟产生不同路面的不平模拟信号；
[0032]车辆系统动力学模型系统，所述车辆系统动力学模型系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于场景仿真软件的路面模拟仿真方法，其特征在于，包括：使用场景仿真软件搭建路面环境虚拟场景；所述路面环境虚拟场景包括静态场景、动态场景和虚拟传感器模型，所述静态场景指虚拟路面中处于静止状态的场景，所述动态场景指虚拟路面中处于活动状态的场景，所述虚拟传感器模型用于渲染出所述路面环境虚拟场景中的特定视角画面；采用外部传感器对所述虚拟传感器模型渲染出的所述特定视角画面进行识别，并将识别出的画面信息传递至域控制器，用于使所述域控制器产生控制信号；采用随机噪声模拟不同路面的凹凸情况，获得随机噪声信号，将该随机噪声信号与阶跃信号进行叠加，获得不同路面的不平模拟信号；所述阶跃信号用于表征路面垂向高度的变化；模拟实际车辆建立车辆系统动力学模型，将所述的不同路面的不平模拟信号与所述路面环境虚拟场景中设置的路面基础垂向高度叠加，获得路面的不平信号；将所述路面的不平信号与所述域控制器产生的所述控制信号实时传递至所述车辆系统动力学模型，实时计算获取当前车辆模型的姿态和晃动信息，所述车辆系统动力学模型将该当前车辆模型的姿态和晃动信息传输至所述场景仿真系统内置的车辆模型，同时将该当前车辆模型的姿态和晃动信息传输至所述域控制器，实现数据的闭环反馈控制。2.根据权利要求1所述的基于场景仿真软件的路面模拟仿真方法，其特征在于，采用外部传感器对所述虚拟传感器模型渲染出的所述特定视角画面进行识别前，还包括：对所述外部传感器的识别环境进行设置，使所述外部传感器可采集到完整的所述特定视角画面；根据所述虚拟传感器模型对所述外部传感器进行标定，使所述外部传感器的识别信息与所述虚拟传感器模型的真值信息之间的误差在特定范围内。3.根据权利要求1所述的基于场景仿真软件的路面模拟仿真方法，其特征在于，所述域控制器同时接收所述车辆系统动力学模型发送的当前车辆模型的姿态和晃动信息，和所述外部传感器发送的画面信息，根据所述域控制器内置的控制算法计算后，发出预警提醒或者输出控制信号对所述车辆系统动力学模型进行控制。4.根据权利要求1所述的基于场景仿真软件的路面模拟仿真方法，其特征在于，采用随机噪声模拟不同路面的凹凸情况，获得随机噪声信号的过程具体包括：先根据路面的材质与等级定义以及相应的实际路面，得到基础的道路高程信息与路面行程之间的二维对应关系数据；再根据该道路高程信息与路面行程之间的二维对应关系数据，确定对应的随机噪声信号系数，采用随机噪声模拟因路面材质和道路等级导致的路面不平情况，获得所述随机噪声信号。5.根据权利要求4所述的基于场景仿真软件的路面模拟仿真方法，其特征在于，将所述随机噪声信号与阶跃信号进行叠加，获得不同路面的不平模拟信号的过程具体包括：将实际路面横向高度和坡度信息与所述随机噪声信号和阶跃信号结合，获取虚拟路...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢云，杨斐，段凯成，程建伟，
申请(专利权)人：武汉极目智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：