[发明专利]一种面向多ICU的无人驾驶虚拟仿真测试系统

说明书

一种无人驾驶仿真测试系统，整体系统框架包括虚拟城市场景参数化生成模块、仿真服务器模块、交通流仿真模块、多ICU及人机交互模块、动力学仿真模块和数据交互中间件；虚拟城市场景参数化生成模块可实现虚拟城市场景的参数化自动生成，模拟不同风格的大规模路测场景；仿真服务器模块实现仿真过程中的各类传感器以及场景物理交互行为仿真，实现多ICU多传感器的恒定帧率异步仿真机制；交通流仿真模块实现虚拟交通流的混合注入，实现仿真场景中的大规模背景车流的生成和动态交互；多ICU及人机交互模块实现多ICU和“人机”混合的无人驾驶仿真；动力学仿真模块实现被测车辆的真实车辆动力学仿真；数据交互中间件模块实现上述仿真模块之间的信息同步和传输。

技术领域

本发明涉及无人驾驶技术领域，具体涉及一种面向多智能驾驶控制器(ICU)的无人驾驶虚拟仿真测试系统的构建。

背景技术

无人驾驶系统在部署运营之前必须通过大规模的测试验证。然而，在较小规模的真实道路环境测试中，难以验证无人驾驶系统在面向各类城市环境中的性能；另一方面，驾驶过程中的复杂危险交通场景难以在真实道路测试中再现。因此，采用虚拟仿真环境对无人驾驶系统进行测试就成为无人驾驶系统研发的必要基础。然而，现有的无人驾驶仿真测试系统常存在如下缺陷：

1.场景单一且构建代价高昂

现有仿真测试系统主要面向高级驾驶辅助系统(ADAS)的测试需求，大多包含单条或者多条街道的简单固定城市场景。而无人驾驶系统测试需要基于复杂的城市场景，目前通常需要基于真实采集数据进行大量人工交互式构建，代价高昂。

2.无法实现交通流的个体控制

现有无人驾驶仿真测试系统要么依赖于对采集的真实交通流的回放，要么基于交通流仿真系统根据路网生成的车流，并将其映射到无人驾驶仿真环境中。均不支持对背景车流中部分车辆的主动交互式控制，从而无法实现仿真无人驾驶系统与背景车辆进行v2v主动交互的需求。

3.无法满足多ICU以及人机“共时空”测试的高性能需求

现有仿真测试系统往往面向单个ICU独立进行测试。由于多传感器实时仿真的性能制约，难以支持多种类型的多个ICU在同一个场景中的“共时空”高性能快速测试；并且，其也难以支持人类驾驶员与ICU的“共时空”测试。

发明内容

本发明提供了基于城市环境随机生成和虚拟交通流注入的无人驾驶仿真测试系统，能够支持多类ICU以及ICU与人类驾驶员的“共时空”高性能测试。

本发明所采用的技术方案是：

一种无人驾驶仿真测试系统，特征是，从整体系统框架上(架构如图1所示)包括虚拟城市场景参数化生成模块、仿真服务器模块、交通流仿真模块、多ICU及人机交互模块、动力学仿真模块和数据交互中间件；虚拟城市场景参数化生成模块可实现虚拟城市场景的参数化自动生成，模拟不同风格的大规模路测场景；仿真服务器模块实现仿真过程中的各类传感器以及场景物理交互行为仿真，以及实现多ICU多传感器的恒定帧率异步仿真机制；交通流仿真模块实现虚拟交通流的混合注入，实现仿真场景中的大规模背景车流的生成和动态交互；多ICU及人机交互模块实现面向多ICU以及“人、机”混合的无人驾驶仿真；动力学仿真模块实现被测车辆的真实车辆动力学仿真；数据交互中间件模块实现上述仿真模块之间的信息同步和高性能传输。

通过整体设计和细节算法创新，本发明实现了高性能的多ICU以及人机“共时空”仿真测试系统。

通过多ICU“共时空”测试可以增加仿真测试场景的多样性和不确定性，将人类的理解、判断和反映嵌入到统一的仿真环境中。由于人类驾驶员行为的不可预测性，人机“共时空”仿真对于发现无人驾驶算法的潜在故障很有价值，而且危险场景(例如醉酒驾驶、逆向行驶等)能够通过人类驾驶员的操控快速在仿真测试系统中呈现，从而提高测试效率，降低测试成本，提高测试的真实性和智能性。