本发明专利技术公开了一种矿卡自动驾驶软件在环仿真方法，采用分布式架构进行在环仿真平台，包括矿卡动力学模型模块、Simulink模块、场景构建系统和自动驾驶规划控制系统，所述矿卡动力学模型模块与Simulink模块、场景构建系统运行在windows系统，自动驾驶规划控制系统运行在ubuntu系统，Simulink模块向自动驾驶规划控制系统提供自车初始位置，接收自车控制后状态并传输至场景搭建模块和车辆动力学模块，循环更新环境数据作为自动驾驶软件系统的输入参数。本发明专利技术可以保证数据传输的快速可靠，快速适配所有车型和矿区环境，可不依赖硬件或者实物在环，进行各类矿区场景不同难度和精确度的仿真验证控制模块软件在环验证，满足控制模块对仿真验证的精确性需求，节省了验证成本。节省了验证成本。节省了验证成本。
【技术实现步骤摘要】
一种针对矿区矿卡的软件在环仿真构建方法
[0001]本专利技术涉及矿卡自动驾驶
，具体涉及一种针对矿区矿卡的软件在环仿真构建方法。
技术介绍
[0002]目前，无人驾驶技术处于高速发展阶段，其中，矿卡的无人驾驶技术是其中重要的分支。矿区因其地理条件特殊，容易存在海拔天气等极端环境因素，使用人工驾驶存在大量的安全隐患，也存在极高的人工成本。矿车行车速度较慢，矿区运输线路相对固定，车辆作业速度较慢。这些都使得矿区成为了最适合使用无人驾驶车辆的环境之一。然而，无人驾驶作为新兴产业，其技术并未完全成熟，发展需要时间。其安全性、稳定性、可靠性都有待验证。目前罕有高效率的利用矿区地图进行矿卡自动驾驶仿真模拟的软件在环仿真系统。
[0003]矿区的无人化采矿作业测试一般分为四种形式：实车矿区跑车测试、实车试验场跑车测试、硬件在环测试、软件在环测试。
[0004]对于实车矿区跑车测试：因为矿区存在地形特殊、矿卡运行速度慢等特点，此类测试效率极低且容易发生事故，造成安全隐患。
[0005]对于试验场跑车测试：试验场建造成本过高，且很难模拟矿区的极端环境。
[0006]对于硬件在环测试：依赖实物硬件，很难随时进行仿真工作；对矿卡进行控制规划等研发工作时很难随时进行验证工作。
[0007]故在上述测试方法之前先进行软件在环仿真是有必要的。利用仿真场景尽可能地还原矿区环境，尽可能地融合整个作业流程；可以对矿区无人驾驶运输作业的无人驾驶系统的功能性、安全性与稳定性以及整个单编组作业流程在仿真层面进行测试。从而完美规避实车矿区跑车测试、试验场跑车测试、硬件在环测试等测试存在的问题。
[0008]CN202010454269.2提出了一种自动驾驶的软件在环仿真方法，该方法将仿真器和控制算法建设在ubuntu环境中，将车辆动力学模型建立在windows环境中。整车动力学模型与自动驾驶软件系统采用时序触发技术，按所需频率触发整车动力学模型与自动驾驶软件系统，实现仿真过程的启停与同步控制。
[0009]CN114578709A提出了一种自动驾驶软件在环仿真系统，用于驱动验证自动驾驶软件，包括在环数据仿真软件、仿真接口模块；在环数据仿真软件包括车辆动力学仿真模块、虚拟环境与传感器仿真模块；仿真接口模块包括共享内存模块、LCM链路管控模块、UDP链路管控模块；自动驾驶软件包括感知、融合、规划、控制等模块；车辆动力学仿真模块通过LCM链路管控模块接收控制模块的控制指令，实时计算车辆的运动状态量，将运动状态量通过LCM链路管控模块发送给自动驾驶软件；虚拟环境与传感器仿真模块输出车辆传感器信号，其中，目标级传感器信号通过所述LCM链路数据传递给自动驾驶软件；图像数据通过共享内存模块共享给自动驾驶软件；点云数据则通过所述UDP链路共享给自动驾驶软件。
[0010]现有的仿真系统的硬件在环通常依赖硬件，很难独立进行仿真验证。少有针对矿卡进行动力学建模，对矿区环境这类场景路制作非结构化道路场景并能任意调整车辆动力
学模型的输入输出参数，进行无人驾驶仿真测试的能力；鲜有真正包含独立场景模拟系统的仿真方法的研究。且仿真无人驾驶矿用车辆的软件在环仿真工很难独立进行。
技术实现思路
[0011]针对现有的这些问题，本专利技术提供了一种针对矿区矿卡的软件在环仿真构建方法，能够针对矿卡进行软件在环仿真，具有足够真实的动力学模型并任意设置输入输出参数。并针对矿区的非结构化道路，具有导入高精度地图的能力和自由绘制场景的能力。以及对控制算法进行测试，具有与控制端收发信数据的能力。
[0012]本专利技术完整的技术方案包括：
[0013]一种矿卡自动驾驶软件在环仿真方法，所述仿真方法采用分布式架构进行在环仿真平台，包括矿卡动力学模型模块、Simulink模块、场景构建模块和自动驾驶规划控制系统，所述矿卡动力学模型模块与Simulink模块、场景构建系统运行在同一系统，自动驾驶规划控制系统运行在另一系统；具体包括如下步骤：
[0014]S1：对仿真平台环境进行初始化操作，依据待测试矿卡或宽体车的安装车型、操纵性能以及所装载的传感器类型和数量，完成对矿卡或宽体车的车辆模型的车辆基本参数及感知范围与内容的设定；根据真实露天矿区地图的信息或绘制的矿区地图信息在场景搭建模块中加载仿真矿区环境；设置矿卡或宽体车车辆模型在仿真矿区环境中的初始位置；设置露天矿区场景中存在的障碍物及动态障碍物运动轨迹；完成矿卡仿真平台环境初始化设定；
[0015]S2：在仿真平台中模拟矿卡的车辆线控控制器数据(采用simulink)、感知传感器数据(采用trucksim或Prescan)、导航数据；并在导航数据中融入时间同步模块(采用simulink)，模拟的当前时刻的GPS周、GPS周内秒数据；
[0016]S3：所述Simulink模块通过UDP通信将模拟的车辆线控控制器数据、感知传感器数据和车辆导航数据传输至矿卡控制模块；
[0017]S4：启动仿真，运行自动驾驶规划控制系统，并与场景搭建系统和车辆动力学模型进行通信，场景搭建系统和矿卡动力学模型将环境数据、车辆信息传输至规划控制系统的对应接收端；规划控制系统依据接收到的感知传感器数据、车辆导航数据进行决策，基于接收到的车辆线控控制器数据确定控制数据并传输至矿卡动力学模型模块，控制矿卡或宽体车车辆模型的行驶。前述车辆信息包括但不限于：车辆的坐标、车辆的速度矢量、车辆的方位角、车辆轮胎的中心位置坐标、车辆轮胎的转向角。
[0018]进一步的，所述矿卡动力学模型模块可以选择输出参数的类型与数量；对于不同类型的矿卡，修改其对应部分的动力学参数。
[0019]进一步的，所述整场景搭建模块可以建设任意类型的场景，也可以设定环境参数和道路状况；或导入对应的高精度地图来模拟矿区场景。
[0020]进一步的，其中，所述矿卡动力学模型模块包括s
‑
function模块和车辆传感器模块，所述自动驾驶软件系统包括数据传输模块和决策规划模块，所述数据传输模块与simulink模块中的UDP传输模块进行数据的传输交互。
[0021]进一步的，所述的矿卡动力学模型采用工程仿真软件TruckSim生成；矿卡动力学模型里的信息依照实际的车辆调整，将调好信息的矿卡动力学模型导入Matlab里，生成
Simulink模型，实现矿卡动力学模型在Matlab的Simulink环境里进行运算。
[0022]进一步的，所述的场景搭建系统采用工程仿真软件Prescan生成；生成的场景中的环境信息依照实际的车辆调整，将调好信息的场景环境数据导入Matlab里，经由UDP传输系统输入自动驾驶软件的决策规划系统，实现与Ubuntu环境的数据交互。
[0023]进一步的，所述自动驾驶决策规划模块反馈的控制量输出到矿卡动力学模型，在Matlab里实现，在Simulink模块中使用UDP接收模块接收控制量，将控制量实时传输到Simulink模型里Truc本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种矿卡自动驾驶软件在环仿真方法，其特征在于，所述仿真方法采用分布式架构进行在环仿真平台，包括矿卡动力学模型模块、Simulink模块、场景构建系统和自动驾驶规划控制系统，所述矿卡动力学模型模块与Simulink模块、场景构建系统运行在同一系统，自动驾驶规划控制系统运行在另一系统；具体包括如下步骤：S1：对仿真平台环境进行初始化操作，依据待测试矿卡或宽体车的安装车型、操纵性能以及所装载的传感器类型和数量，完成对矿卡或宽体车的车辆模型的车辆基本参数及感知范围与内容的设定；根据真实露天矿区地图的信息或绘制的矿区地图信息在场景搭建中加载仿真矿区环境；设置矿卡或宽体车车辆模型在仿真矿区环境中的初始位置；设置露天矿区场景中存在的障碍物及动态障碍物运动轨迹；完成矿卡仿真平台环境初始化设定；S2：在仿真平台中模拟矿卡的车辆线控控制器数据、感知传感器数据、导航数据；并在导航数据中融入时间同步模块，模拟的当前时刻的GPS周、GPS周内秒数据；S3：所述Simulink模块通过UDP通信将模拟的车辆线控控制器数据、感知传感器数据和车辆导航数据传输至规划控制系统；S4:启动仿真，运行自动驾驶规划控制系统，并与场景搭建系统和车辆动力学模型进行通信，场景搭建系统和矿卡动力学模型将环境数据、车辆信息传输至规划控制系统的对应接收端；规划控制系统依据接收到的感知传感器数据、车辆导航数据进行决策，基于接收到的车辆线控控制器数据确定控制数据并传输至仿真平台，控制矿卡或宽体车车辆模型的行驶。2.根据权利要求1所述的一种矿卡自动驾驶软件在环仿真方法，其特征在于，所述矿卡动力学模型模块可以选择输出参数的类型与数量；对于不同类型的矿卡，修改其对应部分的动力学参数。3.根据权利要求1所述的一种矿卡自动驾驶软件在环仿真方法，其特征在于，所述整场景搭建模块可以建设任意类型的场景，也可以设定环境参数和道路状况；或导入对应的高精度地图来模拟矿区场景。4.根据权利要求1所述的一种矿卡自动驾驶软件在环仿真方法，其特征在于，其中，所述矿卡动力学模型模块包括s
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function模块和车辆传感器模块，所述自动驾驶软件系统包括数据传输模块和决策规划模块，所述数据传输模块与simulink模块中的UDP传输模块进行数...
【专利技术属性】
技术研发人员：张旭，张鑫，李在友，李向波，张坤飞，
申请(专利权)人：国能北电胜利能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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