基于数字孪生整车在环测试的低时延传输方法及测试系统与流程

本发明涉及整车在环测试，具体涉及一种基于数字孪生整车在环测试的低时延传输方法及测试系统。

背景技术：

1、随着自动驾驶系统在汽车世界的不断普及，针对其功能在真实世界是否具备鲁棒性的话题一直不绝于耳。其中最重要的就是涉及对自动驾驶的行车安全测验，这需要进行大量的验证和确认。

2、并且，自动驾驶安全验证测试需要较长的测试历程和较庞大的测试场景，存在明显的长尾效应，传统测试手段难以满足其测试要求。目前，为满足汽车智能网联驾驶系统、自动驾驶系统的测试与验证需求，提出了数字孪生整车在环的测试方案，配合以虚拟仿真进行安全验证测试。具体地，通过搭建真实世界和数字孪生场景，覆盖广泛的场景和高测试真实度，满足智能驾驶场景下人工智能算法的训练需求，大幅提升训练效率和安全度。车载设备利用无线通信，通过云网络将数据上传到服务器，服务器根据接收到的数据创建一个虚拟世界，用数字孪生模型处理数据，然后将处理结果发送回连接的车辆，进而实现车辆的整车在环测试，有效解决了测试场景覆盖困难、测试成本高等问题。

3、然而，在现有的数字孪生测试方案中，其中的交互过程涉及数据量极其庞大，算法运力易于不足，针对复杂测试场景存在较高的时延，大大影响了测试实时性、测试效率及测试精准度。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种基于数字孪生整车在环测试的低时延传输方法及测试系统，用来解决现有的数字孪生测试方案中数据传输时延高，测试实时性差、测试效率和测试精准度较低的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明提供如下基础方案：

3、方案一

4、基于数字孪生整车在环测试的低时延测试系统，包括建立通信连接的现实体和孪生体；所述现实体包括监测设备、数据交互设备和现实测试组；所述监测设备用于采集测试车辆基础信息和测试车辆运行信息；所述数据交互设备用于实现现实体和孪生体之间的实时信息交互；所述现实测试组包括实景测试场、hil测试端和测试车辆；所述hil测试端中设有adas域控制器；

5、所述孪生体为仿真平台，仿真平台内设置有虚拟测试场和场景管理模块；所述虚拟测试场为现实测试组对应的数字孪生体；所述场景管理模块中设有多种测试场景，场景管理模块用于构建、调整测试场景；

6、且在测试开始前，adas域控制器中通过数据交互设备预存有测试场景数据，所述测试场景数据包括目标物信息。

7、方案二

8、基于数字孪生整车在环测试的低时延传输方法，包括以下步骤：

9、步骤1：在测试开始前，由仿真平台构建与现实测试组对应的数字孪生体；所述数字孪生体包括虚拟车辆和虚拟的测试场景；所述现实测试组包括实景测试场、hil测试端和测试车辆；

10、步骤2：通过数据交互设备在adas域控制器中预存测试场景数据，所述测试场景数据包括目标物信息；所述adas域控制器设置在hil测试端中并担任被测对象；

11、步骤3：开始执行车辆测试；在测试过程中，测试车辆根据实时处理器下发的控制指令执行对应的指令动作；所述实时处理器设于仿真平台中；所述实时处理器用于根据期望运动计算所需参数以控制测试车辆实现期望运动。

12、本发明的工作原理及优点在于：在测试开始前，通过在测试车辆的adas域控制器中预存测试场景数据，大大减少了在测试过程中的数据传输量，不再需要像常规测试方案一样在线传输测试场景数据，只需要实时传递测试车辆的动态响应数据、必要的场景触发信号和轨迹对标信息即可，而这些信息传输的数据量是较小的，可以将现有数字孪生测试中的所存在的数据时延自15ms—20ms减少到8ms内，能够大程度减少时延，有助于提升测试效率。

13、并且，相比于常规的数字孪生测试方案，常规方案往往偏向于完全的实时交互方案，即将测试设备放在测试车辆上，让测试场景信息和测试车辆的动态响应信息实时交互，这种测试方式虽然相对便利，但是该方式的实时交互数据量很大以致于存在较高的时延且需要足够的车辆空间来安装配置测试设备，在普通的测试条件下，这种信息传输时延的影响相对不明显，例如在车速较低时，云端实时传输时延带来的数字虚拟场景与真实测试场景的差异度即相对较低，以致于人们往往忽略了数据传输时延的影响。但实际上，自动驾驶车速越高，信息传输时延带来的影响越大，例如当被测车辆以60km/h的车速通过a点时，触发虚拟测试场景下发动作，信息传输时延100ms，虚拟测试场景到达被测车辆时车辆已经超过a点约1.7m，这使得虚拟场景与真实场景在同一时刻存在较大的位置差异，对于自动驾驶安全性功能测试而言，此种位置差异造成的测试误差是不可接受的。

14、本方案则发现了此问题，并通过对测试车辆的adas域控制器进行预处理，以减少测试场景的传输数据量的方式，通过减少数据实时传输量，以较小的无线信号传输量，有效减少了时延，虚拟场景与真实场景在同一时刻的位置差异较小，有助于提升测试精准度。并且，在结构设置上也并没有带来额外的结构设置负担，操作方便。

技术特征：

1.基于数字孪生整车在环测试的低时延测试系统，其特征在于，包括建立通信连接的现实体和孪生体；所述现实体包括监测设备、数据交互设备和现实测试组；所述监测设备用于采集测试车辆基础信息和测试车辆运行信息；所述数据交互设备用于实现现实体和孪生体之间的实时信息交互；所述现实测试组包括实景测试场、hil测试端和测试车辆；所述hil测试端中设有adas域控制器；

2.根据权利要求1所述的基于数字孪生整车在环测试的低时延测试系统，其特征在于，在测试中，孪生体与现实体进行实时数据传输；传输的实时数据包括测试车辆的动态响应数据、场景触发信号和轨迹对标信息，且不包括测试场景数据。

3.根据权利要求1所述的基于数字孪生整车在环测试的低时延测试系统，其特征在于，所述监测设备包括动态测量设备和视频监控设备；所述动态测量设备用于采集测试车辆运行信息；所述视频监控设备设于车辆内部，且用于监测测试车辆驾驶员的动作。

4.根据权利要求2所述的基于数字孪生整车在环测试的低时延测试系统，其特征在于，所述数据交互设备包括车载工控机和注入设备。

5.根据权利要求1所述的基于数字孪生整车在环测试的低时延测试系统，其特征在于，所述仿真平台内还设有地图构建模块、场地构建模块和车辆构建模块；所述地图构建模块内预存有虚拟测试场的预建地图；所述场地构建模块用于根据预建地图构建虚拟测试场；所述车辆构建模块用于构建测试车辆的虚拟模型。

6.根据权利要求1所述的基于数字孪生整车在环测试的低时延测试系统，其特征在于，所述仿真平台还包括轨迹模拟模块和控制器模块；所述轨迹模拟模块用于构建测试车辆的运动轨迹，并生成测试车辆的期望运动；所述控制器模块用于根据期望运动生成相应的控制决策；且所述控制器模块担任被测对象。

7.根据权利要求5所述的基于数字孪生整车在环测试的低时延测试系统，其特征在于，所述仿真平台还包括实时处理器，所述实时处理器用于根据期望运动计算所需参数以控制测试车辆实现期望运动。

8.根据权利要求1所述的基于数字孪生整车在环测试的低时延测试系统，其特征在于，所述场景管理模块内预存有交通信号模型和传感器模型；所述交通信号模型和传感器模型用于构建动态场景信息。

9.基于数字孪生整车在环测试的低时延传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的基于数字孪生整车在环测试的低时延传输方法，其特征在于，所述步骤3还包括以下子步骤：

技术总结
本发明涉及整车在环测试技术领域，公开了一种基于数字孪生整车在环测试的低时延传输方法及测试系统，包括现实体和孪生体；现实体包括监测设备、数据交互设备和现实测试组；监测设备用于采集测试车辆基础信息和测试车辆运行信息；数据交互设备用于实现现实体和孪生体之间的实时信息交互；现实测试组包括实景测试场、HIL测试端和测试车辆；所述HIL测试端中设有ADAS域控制器；孪生体为仿真平台，仿真平台内设置有虚拟测试场和场景管理模块；场景管理模块中设有多种测试场景；且在测试开始前，ADAS域控制器中通过数据交互设备预存有测试场景数据，所述测试场景数据包括目标物信息。本发明能够达到较低的数据传输时延、较高的测试效率和测试精准度。

技术研发人员：唐春蓬,雷剑梅,彭元良,何延伍,庞智恒,李林强
受保护的技术使用者：中国汽车工程研究院股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13