车辆智能驾驶及ADAS测试环境模拟装置、系统和测试方法与流程

车辆智能驾驶及adas测试环境模拟装置、系统和测试方法
技术领域
1.本发明涉及汽车领域，特别是涉及一种车辆智能驾驶及adas测试环境模拟装置，本发明还涉及一种具有所述车辆智能驾驶及adas测试环境模拟装置的车辆智能驾驶及adas测试环境模拟系统。以及，一种利用所述车辆智能驾驶及adas测试环境模拟系统的车辆智能驾驶及adas测试方法。


背景技术：

2.随着信息技术、电工电子技术以及机械水平的快速提高，机电一体化应用领域不断增大，使目前机械自动化水平和机械设备的质量和功能等都有大幅度提升，该技术已经成为现代化工业的重要技术体系之一。
3.对于目前的智能驾驶及adas测试来说，一种是通过虚拟仿真测试进行，一种是通过实车道路测试。两者产生的问题在于：虚拟仿真测试只能作为辅助验证，虚拟环境的逼真度不够，并不能完全依据仿真测试结果。而实车道路测试会面临诸多限制，如测试周期长，十分影响自动驾驶技术研发的效率，测试成本巨大以及行驶安全问题等。而利用场景模拟来进行实车模拟测试时，需要场景与测试车辆配合密切，精度不高的设计会使环境与测试车辆脱节，呈现滞后性，影响测试车辆智能驾驶及adas系统决策。因此，亟需一种能用于智能驾驶及adas测试场景模拟/测试中使用的机电一体化系统。


技术实现要素：

4.在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
5.本发明要解决的技术问题是提供一种基于机械结构和数字化控制，能实现控制精准，能实现测试车辆和测试场景同步模拟的车辆智能驾驶及adas测试环境模拟装置。
6.相应的，本发明还提供了一种具有所述车辆智能驾驶及adas测试环境模拟装置的车辆智能驾驶及adas测试环境模拟系统。以及，一种利用所述车辆智能驾驶及adas测试环境模拟系统的车辆智能驾驶及adas测试方法。
7.为解决上述技术问题，本发明提供的车辆智能驾驶及adas测试环境模拟装置，其特征在于，包括：
8.道路模拟单元，其用于模拟车辆智能驾驶及adas测试用道路；示例性的，其模拟内容包括但不限于：路宽、坡度、红绿灯等各种测试用路况；
9.悬挂单元，其固定于所述道路模拟单元上，其悬挂固定测试用目标障碍物，并根据运动协调控制指令驱动所述目标障碍物在道路模拟单元上执行模拟测试环境所需的动作；示例性的，其模拟测试环境所需的动作，包括但不限于：目标障碍物直线运动、目标障碍物水平运动、目标障碍物旋转运动以及前述各种运动所有可能性的组合；
10.协调控制单元，其接收外数据形成运动协调控制指令。示例性的，该协调控制单元可以是mcu、计算机等控制设备，其内置控制软件，控制软件所需功能本领域技术人员能根据具体测试需求通过计算机编程技术手段实现。
11.可选择的，进一步改进所述的环境模拟装置，所述悬挂单元包括：
12.多个龙门架，其固定在道路模拟单元上；
13.定子结构，其固定于所述多个龙门架上；
14.第一连接件，其可移动的连接在所述定子结构上；
15.第一驱动子单元，其用于驱动第一连接件沿所述定子结构移动；
16.第二连接件，其一端可移动的连接在所述第一连接件上，其另一端悬挂测试用目标障碍物；
17.第二驱动子单元，其用驱动第二连接件在所述第一连接件上移动；
18.第三驱动子单元，其安装在第二连接件任意一端，其用驱动测试用目标障碍物旋转。
19.可选择的，进一步改进所述的环境模拟装置，包括：
20.一排定子结构，其固定在所述多个龙门架两立柱之间，其两侧形成有轨道；
21.第一连接件，其位于所述定子结构下方，其通过两端滚轮连接所述轨道；
22.第一驱动子单元，其设置在第一连接件上，其用于驱动第一连接件沿所述轨道移动；
23.第二连接件，其一端可移动的连接在所述第一连接件上，其另一端悬挂测试用目标障碍物；
24.第二驱动子单元，其用驱动第二连接件在所述第一连接件上移动。此方案可以避免动子间的运动干涉，更经济实惠，但在强度方面没有双定子结构方案高，稳定性也需要优化。
25.可选择的，进一步改进所述的环境模拟装置，包括：
26.两排定子结构，其平行固定在所述多个龙门架两立柱之间；
27.第一连接件，其可移动的连接在所述两个定子结构上；
28.两个第一驱动子单元，其用于驱动第一连接件沿所述两个定子结构移动；
29.第二连接件，其一端可移动的连接在所述第一连接件上，其另一端悬挂测试用目标障碍物；
30.第二驱动子单元，其用驱动第二连接件在所述第一连接件上移动；
31.第三驱动子单元，其安装在第二连接件任意一端，其用驱动测试用目标障碍物旋转。
32.可选择的，进一步改进所述的环境模拟装置，所述第二连接件是为刚性连接件。
33.可选择的，进一步改进所述的环境模拟装置，所述第二连接件是连接杆。
34.可选择的，进一步改进所述的环境模拟装置，所述第一驱动子单元～第三驱动子单元是电机。
35.为解决上述技术问题，本发明提供一种具有上述车辆智能驾驶及adas测试环境模拟装置的车辆智能驾驶及adas测试环境模拟系统，还包括：
36.定位感知单元，其用于采集模拟测试环境中目标障碍物定位数据，其将采集的定
位反馈数据书中至数据处理单元；
37.数据处理单元，其接收测试车辆行驶状态数据，其根据测试车辆行驶状态数据和定位反馈数据形成运动协调控制指令；
38.或，其根据测试车辆行驶状态数据和定位反馈数据形成运动协调控制指令。
39.需要进一步说明的是：
40.数据处理单元用于实车场地测试时，不需要采集测试车行驶状态数据进行处理。
41.数据处理单元用于封闭场地测试时，需要利用车辆在转毂上行驶时纵向运动状态数据：速度、加速度。和预设测试场景中目标物的所有运动状态(横向、纵向运动的速度、加速度)进行在纵向上的反向叠加。实现测试车在转毂上行驶时，目标物的相对运动控制。
42.定位反馈数据：实现一个叠加后运动状态的监控调节，类似pid控制的反馈。确保叠加的精确性、高速运动下叠加的安全限值以及在叠加速度下对目标物动态控制的必要性。
43.为解决上述技术问题，本发明提供一种利用上述车辆智能驾驶及adas测试环境模拟系统的车辆智能驾驶及adas测试方法，包括以下步骤：
44.形成车辆智能驾驶及adas测试用的模拟道路；
45.在所述模拟道路上使目标障碍物执行模拟测试环境所需的动作；
46.测试车辆环境感知系统感知所述目标障碍物的动作形成驾驶决策，并控制测试车辆执行机构执行所述驾驶决策，采集车辆行驶状态数据；
47.通过定位感知单元采集所述目标障碍物的动作形成定位反馈数据；
48.车辆行驶状态数据和定位反馈数据形成运动协调控制指令；
49.运动协调控制指令发送至悬挂单元控制执行目标障碍物模拟测试环境所需的动作。
50.本发明的环境模拟装置通过龙门架结构加载第一驱动子单元～第三驱动子单元(直线电机、旋转电机)来控制模拟目标障碍物的移动及姿态调整，可以精确的输出目标障碍物的力矩、坐标位置以及保证控制目标物的移动曲线、加减速、紧急启动与制动等工况。为了减少对环境模拟系统下对路面的影响以及路面对系统的影响，不占用路面，减少对测试车辆感知系统的干扰，通过龙门架悬挂连杆来连接目标障碍物(车)。本发明的悬挂单元不仅可以满足模拟直线状态的目标障碍物模拟特殊情况下还可以进行转弯曲线行驶的模拟，可以扩大模拟场景的丰富度。同时通过刚性连接可以消除障碍车(物)与龙门架之间的移动延迟，满足精确控制的要求。
51.本发明的车辆智能驾驶及adas测试环境模拟系统通过环境模拟装置的悬挂单元控制测试场景中目标障碍物的横纵向移动和目标障碍物旋转(姿态调整)；通过定位感知系统来反馈定位数据至定位感知单元，通过机械结构和数字化控制是吸纳机电一体化的测试场景模拟。测试车辆智能驾驶及adas决策系统通过感知数据做出决策响应控制车辆执行系统进行车辆行驶状态控制，实时的车辆行驶状态数据(例如通过can)传输至数据处理单元，数据处理单元将进行数据处理与预测，计算和输出具体的运动协调控制指令给协调控制单元，协调控制单元控制环境模拟装置的悬挂单元进行各种横纵向配合的场景搭建以及进行各种障碍物目标车的姿态模拟；同时环境模拟装置模拟的目标障碍物的动作又通过感知系统反馈至数据处理单元形成一个完整的场景闭环控制。
52.本发明通过机电一体化(机械结构和数字化控制)实现的车辆智能驾驶及adas测试环境模拟，极大地提高了测试场景的控制精度；通过连杆刚性连接的目标障碍物(车)能无延迟的控制移动以及进行姿态调整；机电一体化能使测试环境模拟系统更自动化，便于控制。本发明能满足智能驾驶测试时目标障碍物、目标车辆的高速、变速运动的场景模拟，且能满足高负载运动情况下的刚性要求，能通过根据实际测试需求编写的专用软件、传感器和计算机进行监视和控制各部分机械结构达到协调建设各种场景以及场景的实时变化与场景事故的预测和安全防护。
附图说明
53.本发明附图旨在示出根据本发明的特定示例性实施例中所使用的方法、结构和/或材料的一般特性，对说明书中的描述进行补充。然而，本发明附图是未按比例绘制的示意图，因而可能未能够准确反映任何所给出的实施例的精确结构或性能特点，本发明附图不应当被解释为限定或限制由根据本发明的示例性实施例所涵盖的数值或属性的范围。下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
54.图1是本发明第一实施例结构示意图一。
55.图2是本发明第一实施例结构示意图二。
56.图3是本发明第二实施例结构示意图。
57.图4是本发明第四实施例原理示意图。
58.附图标记说明
59.道路模拟单元1
60.悬挂单元2
61.龙门架2.1
62.定子结构2.2
63.第一连接件2.3；
64.第二连接件2.4
65.目标障碍物3。
具体实施方式
66.以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容充分地了解本发明的其他优点与技术效果。本发明还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有背离发明总的设计思路下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明下述示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的具体实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性具体实施例的技术方案充分传达给本领域技术人员。
67.应当理解的是，当元件被称作“连接”或“结合”到另一元件时，该元件可以直接连接或结合到另一元件，或者可以存在中间元件。不同的是，当元件被称作“直接连接”或“直接结合”到另一元件时，不存在中间元件。在全部附图中，相同的附图标记始终表示相同的
元件。此外，还应当理解的是，尽管在这里可以使用术语“第一”、“第二”等来描述不同的元件、参数、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、参数、组件、区域、层和/或部分不应当受这些术语的限制。这些术语仅是用来将一个元件、参数、组件、区域、层或部分与另一个元件、参数、组件、区域、层或部分区分开来。因此，在不脱离根据本发明的示例性实施例的教导的情况下，以下所讨论的第一元件、参数、组件、区域、层或部分也可以被称作第二元件、参数、组件、区域、层或部分。
68.第一实施例；
69.如图1结合图2所示，本发明提供一种车辆智能驾驶及adas测试环境模拟装置，包括：
70.道路模拟单元1，其用于模拟车辆智能驾驶及adas测试用道路；
71.悬挂单元2，其固定于所述道路模拟单元1上，其悬挂固定测试用目标障碍物3，例如模拟车辆，并根据运动协调控制指令驱动所述目标障碍物3在道路模拟单元上执行模拟测试环境所需的动作；
72.协调控制单元(图中未显示)，其接收外数据形成运动协调控制指令。
73.相应的，协调控制单元的位置可以根据实际情况选择，协调控制单元与悬挂单元2之间的数据通信可以采用有线或无线通信，例如以太网、wifi、4g、5g等。
74.第二实施例；
75.如图3结合图1所示，本发明提供一种车辆智能驾驶及adas测试环境模拟装置，包括：
76.道路模拟单元1，其用于模拟车辆智能驾驶及adas测试用道路；
77.悬挂单元2，其固定于所述道路模拟单元1上，其悬挂固定测试用目标障碍物3，例如模拟车辆，并根据运动协调控制指令驱动所述目标障碍物3在道路模拟单元上执行模拟测试环境所需的动作；
78.协调控制单元(图中未显示)，其接收外数据形成运动协调控制指令。
79.相应的，协调控制单元的位置可以根据实际情况选择，协调控制单元与悬挂单元2之间的数据通信可以采用有线或无线通信，例如以太网、wifi、4g、5g等。
80.其中，所述悬挂单元2包括：
81.多个龙门架2.1，其固定在道路模拟单元1上；
82.本实施例具有两排定子结构2.2，平行固定在所述多个龙门架2.1两立柱之间；
83.第一连接件2.3，例如横梁，其可移动的连接在所述定子结构2.2上；
84.两个第一驱动子单元(图中未显示)，其用于驱动第一连接件2.3沿所述定子结构2.2移动，其位置可以根据实际情况选择例如安装在第一连接件2.3上；
85.第二连接件2.4，例如刚性连接杆，其一端可移动的连接在所述第一连接件2.3上，其另一端悬挂测试用目标障碍物3；
86.第二驱动子单元(图中未显示)，其用驱动第二连接件在所述第一连接件上移动，其位置可以根据实际情况选择例如安装在第二连接件2.4上；
87.第三驱动子单元(图中未显示)，其安装在第二连接件2.4任意一端，其用驱动测试用目标障碍物3旋转，其位置可以根据实际情况选择例如安装在第二连接件2.4上。
88.第三实施例；
89.本发明提供一种车辆智能驾驶及adas测试环境模拟装置，包括：
90.道路模拟单元1，其用于模拟车辆智能驾驶及adas测试用道路；
91.悬挂单元2，其固定于所述道路模拟单元1上，其悬挂固定测试用目标障碍物3，例如模拟车辆，并根据运动协调控制指令驱动所述目标障碍物3在道路模拟单元上执行模拟测试环境所需的动作；
92.协调控制单元(图中未显示)，其接收外数据形成运动协调控制指令。
93.相应的，协调控制单元的位置可以根据实际情况选择，协调控制单元与悬挂单元2之间的数据通信可以采用有线或无线通信，例如以太网、wifi、4g、5g等。
94.其中，所述悬挂单元2包括：
95.多个龙门架2.1，其固定在道路模拟单元1上；
96.一排定子结构2.2，其固定在所述多个龙门架2.1两立柱之间，其两侧形成有轨道；
97.第一连接件2.3，例如横梁，其位于所述定子结构2.2下方，其通过两端滚轮连接所述轨道；
98.第一驱动子单元，其设置在第一连接件2.3上，其用于驱动第一连接件2.3沿所述轨道移动；
99.第二连接件2.4，例如刚性连接杆，其一端可移动的连接在所述第一连接件2.3上，其另一端悬挂测试用目标障碍物3；
100.第二驱动子单元，其用驱动第二连接件2.4在所述第一连接件2.3上移动。
101.其中，上述第一实施例～第三实施例任意一项所述第一驱动子单元～第三驱动子单元是电机，例如伺服电机。
102.第四实施例；
103.参考图4所示，本发明提供一种具有上述第一实施例～第三实施例任意一项所述车辆智能驾驶及adas测试环境模拟装置的车辆智能驾驶及adas测试环境模拟系统，还包括：
104.定位感知单元，其用于采集模拟测试环境中目标障碍物定位数据，其将采集的定位反馈数据书中至数据处理单元；
105.数据处理单元，其接收测试车辆行驶状态数据，其根据测试车辆行驶状态数据和定位反馈数据形成运动协调控制指令；
106.或，其根据测试车辆行驶状态数据和定位反馈数据形成运动协调控制指令。
107.第五实施例；
108.本发明提供一种利用第四实施例所述车辆智能驾驶及adas测试环境模拟系统的车辆智能驾驶及adas测试方法，包括以下步骤：
109.形成车辆智能驾驶及adas测试用的模拟道路；
110.在所述模拟道路上使目标障碍物执行模拟测试环境所需的动作；
111.测试车辆环境感知系统感知所述目标障碍物的动作形成驾驶决策，并控制测试车辆执行机构执行所述驾驶决策，采集车辆行驶状态数据；
112.通过定位感知单元采集所述目标障碍物的动作形成定位反馈数据；
113.车辆行驶状态数据和定位反馈数据形成运动协调控制指令；
114.运动协调控制指令发送至悬挂单元控制执行目标障碍物模拟测试环境所需的动
作。
115.第六实施例；
116.本发明提供一种利用第四实施例所述车辆智能驾驶及adas测试环境模拟系统的车辆智能驾驶及adas测试方法，包括以下步骤：
117.形成车辆智能驾驶及adas测试用的模拟道路；模拟道路可以是封闭场地，或实车场地；
118.在所述模拟道路上使目标障碍物执行模拟测试环境所需的动作；
119.测试车辆环境感知系统感知所述目标障碍物的动作形成驾驶决策，并控制测试车辆执行机构执行所述驾驶决策，采集车辆行驶状态数据；例如，前方出现目标障碍物决策为改变车道，则测试车辆执行机构执行该改变车道决策；
120.通过定位感知单元采集所述目标障碍物的动作形成定位反馈数据；
121.车辆行驶状态数据和定位反馈数据形成运动协调控制指令；协调控制指令根据各厂商设计的协调策略形成，例如，对不同数据指定不同权重，经过计算判定后形成以车辆行驶状态数据和定位反馈数据作为依据的运动协调控制指令；
122.运动协调控制指令发送至悬挂单元控制执行目标障碍物模拟测试环境所需的动作。
123.例如，要测试前述改变车道决策是否准确可靠，可利用运动协调控制指令使目标障碍物做相应改变车道(仍位于测试车辆前方，可能两车间距离加大或缩小)，以比较验证测试车辆在不同工况下的改变车道决策。
124.除非另有定义，否则这里所使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。还将理解的是，除非这里明确定义，否则诸如在通用字典中定义的术语这类术语应当被解释为具有与它们在相关领域语境中的意思相一致的意思，而不以理想的或过于正式的含义加以解释。
125.以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。