一种自动驾驶测试装置、方法和存储介质

技术领域

本申请涉及车辆测试技术领域，特别是涉及一种自动驾驶测试装置、方法和存储介质。

背景技术

自动驾驶技术已经成为汽车产业的未来发展方向，应用自动驾驶技术可以全面提升汽车驾驶的安全性、舒适性，但在自动驾驶开发过程中，对其功能、逻辑、策略的测试是非常重要的环节。

自动驾驶汽车是一个集环境感知、感知融合、决策运算以及决策执行于一体的高度复杂的系统，针对自动驾驶汽车中自动驾驶域控制器的测试，技术难点在于测试场景的高逼真还原，现有技术将实车引入至虚拟环境中进行测试，验证整车相关电控系统的匹配及集成测试，但是开发成本高，且难以对实车进行危险工况、极限工况下的测试。

发明内容

基于此，提供一种自动驾驶测试装置、方法和存储介质，改善现有技术中自动驾驶测试成本高的问题。

一方面，提供一种自动驾驶测试装置，包括：

主机系统，包括上位机和图形工作站，所述上位机包括配置管理模块、车辆仿真模块以及测试模块；所述图形工作站包括环境仿真模块；

实时处理器，用于连接被测控制器；

其中，所述车辆仿真模块用于提供车辆动力学模型至所述配置管理模块，所述配置管理模块用于配置所述车辆动力学模型至所述实时处理器；所述测试模块根据所述环境仿真模块提供的测试场景，控制所述实时处理器基于所述车辆动力学模型对所述被测控制器进行自动化测试；

还包括仿真硬件系统，所述硬件仿真系统包括硬件控制模块与仿真硬件，所述硬件控制模块与所述仿真硬件通讯连接；

所述主机系统、所述实时处理器与所述硬件仿真系统均连接至主机通讯交换机，所述仿真硬件系统用于响应于所述被测控制器的指令信号，向所述实时处理器提供硬件仿真信号。

在一个实施例中，还包括网关控制器，所述硬件控制模块以及仿真硬件通讯连接至所述网关控制器，所述硬件控制模块还用于模拟仿真硬件的残余通信节点，所述实时处理器通讯连接至所述网关控制器以模拟被测控制器的残余通信节点，所述仿真硬件与所述被测控制器按照车辆实际拓扑结构通讯。

在一个实施例中，所述硬件控制模块、所述仿真硬件、所述实时处理器以及所述被测控制器均通过CAN网络与所述网关控制器通讯连接。

在一个实施例中，所述仿真硬件包括实车控制器，所述实车控制器包括娱乐信息系统以及车身控制器，所述仿真控制模块包括与所述娱乐信息系统通讯连接的信息机柜、与所述车身控制器通讯连接的车身机柜。

在一个实施例中，所述仿真硬件包括仿真台架，所述仿真台架包括电动助力转向台架以及电子驻车制动台架；所述仿真控制模块包括与所述电动助力转向台架通讯连接的电动助力转向机柜、与所述电子驻车制动台架通讯连接的电子驻车制动机柜。

在一个实施例中，还包括数据交换机，所述硬件控制模块与所述实时处理器还通讯连接至所述数据交换机以进行数据交互。

在一个实施例中，还包括同步交换机，所述硬件控制模块与所述实时处理器还通讯连接至所述同步交换机，所述同步交换机用于提供时间同步信号。

在一个实施例中，所述环境仿真模块包括环境传感器仿真单元，用于向所述实时处理器提供仿真的环境目标物数据。

再一方面，提供一种自动驾驶测试方法，应用于所述的自动驾驶测试装置，所述方法包括：

在车辆仿真模块中导入车辆动力学模型并提供给配置管理模块；

所述配置管理模块将所述车辆动力学模型下载至实时处理器中，以使所述实时处理器运行所述车辆动力学模型；

测试模块根据环境仿真模块提供的测试场景，控制所述实时处理器基于所述车辆动力学模型对所述被测控制器进行自动化测试；

仿真硬件系统响应于所述被测控制器的指令信号，反馈硬件仿真信号。

还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的方法的步骤。

上述自动驾驶测试装置、方法和存储介质，包括主机系统、实时处理器以及仿真硬件系统，主机系统包括上位机和图形工作站，上位机运行配置管理模块、车辆仿真模块以及测试模块，为测试装置提供自动化测试能力，图形工作站运行环境仿真模块，为测试装置提供测试场景数据，本申请提供的自动驾驶测试装置采用仿真硬件系统为实时处理器提供硬件仿真信号，模拟车辆在自动驾驶场景下的真实反馈，利用硬件在环测试建立起虚拟实时车辆，降低成本，在高逼真场景下验证被测控制器功能。

附图说明

图1为一个实施例中自动驾驶测试装置的结构框图；

图2为一个实施例中自动驾驶测试装置的模块部署示意图；

图3为一个实施例中自动驾驶测试装置的硬件结构示意图；

图4为另一个实施例中自动驾驶测试方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

自动驾驶汽车是汽车工业发展的重点方向，随着传感器感知融合技术、车辆规控技术、车路协同技术的发展成熟，自动驾驶级别逐步提高，针对自动驾驶系统的测试是自动驾驶汽车在开发过程中的一大挑战，即如何提前测试出自动驾驶系统相关的算法、功能逻辑等问题。

如图1所示，本发明提供一种自动驾驶测试装置，包括主机系统100、实时处理器104以及仿真硬件106系统，所述主机系统100、所述实时处理器104与所述硬件仿真系统均连接至主机通讯交换机103。

主机系统100用于根据测试内容搭建初始仿真测试场景，包括上位机101和图形工作站102，所述上位机101包括配置管理模块、车辆仿真模块以及测试模块；所述图形工作站102包括环境仿真模块。

上位机101通过配置管理模块实现工程的部署，图形工作站102运行环境仿真模块，提供道路环境建模、交通场景建模、天气和环境模拟、传感器仿真等功能渲染。

上述自动驾驶测试装置包括硬件部分和软件部分，其中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。例如上述各模块可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

示例性说明配置管理模块为基于ETAS平台的配置管理软件LABCAR Operator(LCO)，LABCAR Operator分为两部分，即LABCAR的配置软件LABCAR Integration platform(LABCAR IP)和实验环境软件Experiment Environment(EE)。配置软件LABCAR IP提供了系统用户界面，来配置LABCAR的硬件，建立模型和硬件之间的信号连接，并生成测试代码，以便下载到实时处理器104中执行。实验环境软件EE提供了测试执行的用户界面，它提供了实验和图形用户界面，集成的参数和数据管理，代码下载，实验执行，实时信号产生和测量数据记录方法，以及信号管理。

本申请采用车辆仿真模块设计无限接近实车的虚拟车辆环境，以保证被测控制器所控制的被控对象与实车一致。CarSim是专门针对乘用车的车辆动力学的仿真软件，可以仿真车辆对驾驶员，路面及空气动力学输入的响应，预测和仿真汽车整车的操纵稳定性、制动性、平顺性、动力性和经济性。

自动驾驶的仿真测试一般都是基于大量的测试用例，自动化的测试模块能够通过自动化脚本来执行测试用例，从而代替手动执行测试用例的过程，可以提高测试过程的效率和准确性。ECUTEST是一款自动化测试软件，能够编写自动化测试脚本，集成调用整个测试系统实现自动化地测试执行、数据记录、结果评价。

自动驾驶的仿真测试与传统仿真测试的一大区别就是自动驾驶仿真测试是基于场景的仿真测试，环境仿真模块例如场景仿真软件VTD基于开放的架构、开放的接口、开放的格式、模块化的特点，非常方便地构建高度自动驾驶技术仿真系统。环境仿真模块至少包括环境传感器仿真单元，例如摄像头仿真或雷达仿真，用于向所述实时处理器104提供仿真的环境目标物数据。

自动驾驶测试装置中，实时处理器104通讯连接被测控制器，实时处理器104一般运行有实时操作系统，通过网络与主机系统100连接，其功能主要是实现程序的下载和实时数据的传输，实现主机系统100对整个装置主要参数的实时观测。

在实际实施过程中，所述车辆仿真模块提供车辆动力学模型至所述配置管理模块，所述配置管理模块用于配置所述车辆动力学模型至所述实时处理器104；所述测试模块根据所述环境仿真模块提供的测试场景，控制所述实时处理器104基于所述车辆动力学模型对所述被测控制器进行自动化测试。

具体的，如图2所示的模块部署示意图中，本实施例中测试流程如下；

(1)图形工作站102采用Linux主机，运行场景仿真软件VTD；

(2)上位机101采用Windows主机，运行ECUTEST、Carsim、LABCAR Operator软件。Carsim以S-function的形式被加载到Simulink中，并在Simulink中设计与VTD、总线等相关的接口以及虚拟ECU节点，并被加载至LABCAR Operator中。

(3)利用LABCAR Operator软件将设计的模型、UDP通讯接口、变量的映射关系等下载至实时处理器104中运行；

(4)测试过程以自动化的测试软件ECUTEST为主线，ECUTEST负责测试参数的读取、初始化相关模型参数、场景软件VTD中测试场景的调用与切换、测试脚本的执行以及测试报告的生成；

(5)VTD中的主车参数与实时处理器104中运行的车辆动力学模型参数通过LABCAROperator软件的映射连接产生关系；

(6)仿真硬件106系统通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)网络通讯、I/O接口与被测控制器进行信号或数据交互。

仿真硬件106系统用于响应所述被测控制器的指令信号，可以视作被测控制器的控制对象，向所述实时处理器104提供硬件仿真信号，以实现接近实际的响应反馈，仿真硬件106系统包括硬件控制模块105与仿真硬件106，硬件控制模块105与所述仿真硬件106通讯连接以进行控制，硬件控制模块105例如HIL(Hardware in the Loop，硬件在环)机柜，仿真硬件106系统涉及车辆多个真实硬件系统，每个系统由一个专门的HIL机柜控制或模拟。

如图3所示，本申请提供的自动驾驶测试装置的硬件结构图中，涉及的仿真硬件106包括车辆中的多个实车控制器以及基于实车的仿真台架。

实车控制器例如包括娱乐信息系统以及车身控制器，所述仿真控制模块包括与所述娱乐信息系统通讯连接的信息机柜、与所述车身控制器通讯连接的车身机柜。

仿真台架例如包括EPS(Electric Power Steering，电动助力转向)台架以及EPB(Electrical Park Brake，电子驻车制动)台架，其中EPB台架进一步为EPBi(集成化电子驻车制动)台架；所述仿真控制模块包括与所述电动助力转向台架通讯连接的EPS机柜、与所述电子驻车制动台架通讯连接的EPBi机柜。

EPS台架用来测试转向助力控制功能，主要包含手力矩电机等；EPS机柜控制EPS台架，包括给EPS台架供电、控制EPS台架的手力矩电机等。

EPBi台架集成了实车真实的制动卡钳、液压系统及泵、EPBi控制器、制动踏板、油门踏板等；由EPBi机柜控制EPBi台架，包括EBPi台架供电、轮速模拟以及运行于EPBi机柜中的接口模型。

Information机柜(信息机柜)用于控制娱乐信息系统，包括车机、仪表等的供电，控制这些部件的电气接口。

车身机柜控制BCM(body control module，车身控制器)相关的系统，包括BCM的供电、运行BCM的模型，如车窗模型、雨刮模型等。

本实施例中，ADAS(Advanced Driving Assistant System，高级辅助驾驶系统)控制器即为被测控制器，Master机柜作为连接待测控制器的实时处理器104，Master机柜负责控制自动驾驶域，包括给ADAS控制器供电、运行主工程、运行车辆动力学模型等。

示例性地说明如下的测试实例：

在进行自适应巡航测试时，基于VTD的环境传感器仿真单元识别到的目标物信息来仿真真实摄像头、雷达等感知传感器识别到的目标物。VTD环境传感器仿真单元识别到的目标物信息通过UDP传给MASTER机柜，包括车道线信息，目标位置，速度，加速度等信息。

MASTER机柜把目标车辆车道线信息，目标车辆位置，速度，加速度等信息通过CAN传给被测的ADAS控制器。

ADAS控制器根据目标车辆车道线信息，目标车辆位置，速度，加速度等信息，以及本车车辆坐标，速度，加速度，通过逻辑计算，发送增扭或减扭请求给动力管理系统，动力管理系统响应增扭或减扭调整本车速度，最终达到驾驶员设置的时距。

上述实施例提供的自动驾驶测试装置，通过仿真硬件106系统模拟真实的车辆环境，被测控制器可以接收和发送模拟的控制信号，来验证被测控制器的反应能力，控制逻辑，以确定是否需要进行修改和优化，提高了自动驾驶技术的开发效率和质量，降低开发成本。

本申请提供的自动驾驶测试装置，集成了实车网关，将仿真硬件106与所述被测控制器按照车辆实际拓扑结构通讯，使得测量环境更贴近实车，具体的，自动驾驶测试装置还包括网关控制器，硬件控制模块105以及仿真硬件106通讯连接至所述网关控制器，所述硬件控制模块105还用于模拟仿真硬件106的残余通信节点，所述实时处理器104通讯连接至所述网关控制器以模拟被测控制器的残余通信节点。

一般地，CAN网络可以分成多条CAN总线，每条CAN总线对应连接多个电子控制单元。

示例性说明，EPS机柜以及EPS台架连接至网关控制器，EPS机柜模拟EPSCAN的残余总线；

EPBi机柜以及EPBi台架连接至网关控制器，EPBi机柜模拟PTCAN(PowerTrainCAN，动力总成CAN总线)的残余总线；

Information机柜连接至网关控制器，模拟InfoCAN(Infomercial CAN，娱乐系统总线)的残余总线；

车身机柜控制连接至网关控制器，模拟BCAN(Body CAN，车身控制总线)的残余总线；

Master机柜连接至网关控制器，模拟自动驾驶域(ADASCAN)的残余总线。

通过计算机仿真模型来模拟CAN通信网络中除被测控制器以外的CAN通信节点，验证被测控制器的CAN通信功能，减少测试系统的复杂度并大大降低测试成本。

仿真测试涉及的软硬件非常多，要使系统形成一个有机整体，应用于自动驾驶的仿真测试，就必须对相关的软硬件设计可靠、稳定的接口。

上述实施例中涉及的接口包括各个机柜之间的数据交互、Carsim与VTD之间的信号交互、VTD目标信号获取接口以及测试装置与被测控制器之间的信号交互。

对于分布式实时系统，各个HIL机柜处理器之间的信号交互是非常关键的技术，信号交互的可靠性、实时性正是衡量分布式实时系统的重要依据。在本实施例中各个HIL机柜之间通过数据交换机连接，利用UDP通讯实现数据交互。

又因为车辆动力学模型运行在实时处理器104中，VTD运行于Linux主机系统100中，要保证这两个平台中运行的主车一致，则需要设计接口，使这两个平台运行的主车的参数实时对应，Carsim传给VTD的主要参数如表1所示。

表1：

各个机柜、VTD传递给Carsim的主要参数如表2所示。

表2：

VTD传递给Master机柜的主要参数如表3所示。

表3：

另一方面，各个机柜之间通过同步交换机实现时间同步，例如通过一台PTP(Precision Timing Protocol，高精度时间同步协议)交换机来实现基于PTP的同步，以保证分布式多机柜执行任务的同步性。

基于上述的自动驾驶测试装置，本申请还提供一种自动驾驶测试方法，采用上述的自动驾驶测试装置完成。

具体的，如图4所示，所述方法包括以下步骤：

步骤201，在车辆仿真模块中导入车辆动力学模型并提供给配置管理模块；

如前述，Linux主机运行场景仿真软件VTD；Windows主机运行ECUTEST、Carsim、LABCAR Operator软件。Carsim以S-function的形式被加载到Simulink中，并在Simulink中设计与VTD、总线等相关的接口以及虚拟ECU节点，并被加载至LABCAR Operator中。

步骤202，所述配置管理模块将所述车辆动力学模型下载至实时处理器中，以使所述实时处理器运行所述车辆动力学模型；

本实施例中，利用LABCAR Operator软件将设计的模型、UDP通讯接口、变量的映射关系等下载至实时处理器中运行。

步骤203，测试模块根据环境仿真模块提供的测试场景，控制所述实时处理器基于所述车辆动力学模型对所述被测控制器进行自动化测试；

实际实施过程中，测试过程是以自动化的测试软件ECUTEST为主线。ECUTEST负责测试参数的读取、初始化相关模型参数、场景软件VTD中测试场景的调用与切换、测试脚本的执行以及测试报告的生成。

步骤204，仿真硬件系统响应于所述被测控制器的指令信号，反馈硬件仿真信号，以获得测试结果。

应该理解的是，虽然图4的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图4中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

在车辆仿真模块中导入车辆动力学模型并提供给配置管理模块；

所述配置管理模块将所述车辆动力学模型下载至实时处理器中，以使所述实时处理器运行所述车辆动力学模型；

测试模块根据环境仿真模块提供的测试场景，控制所述实时处理器基于所述车辆动力学模型对所述被测控制器进行自动化测试；

仿真硬件系统响应于所述被测控制器的指令信号，反馈硬件仿真信号。

另外，所述计算机可读存储介质包括若干信息用以使得车辆执行本发明各个实施例所述的方法，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

另外，以上所述实施例中，所述的“连接”可以是指物理接触的电路连接，或是无线通信信号连接，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下可自行以公知技术实施，在此不再赘述。