莊瓊倩，陳波，吳賢靜

基于Prescan的自然駕駛場(chǎng)景構(gòu)建與研究

莊瓊倩，陳波，吳賢靜

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

文章主要描述基于Prescan軟件對(duì)實(shí)車的自然駕駛場(chǎng)景片段轉(zhuǎn)換成虛擬場(chǎng)景，用于ADAS或自動(dòng)駕駛模擬測(cè)試。通過配備毫米波雷達(dá)、相機(jī)、Mobileye攝像頭等傳感器采集道路駕駛數(shù)據(jù)，提取場(chǎng)景片段，轉(zhuǎn)化成虛擬軟件中相應(yīng)的實(shí)車場(chǎng)景，用于HIL或MIL測(cè)試，可實(shí)現(xiàn)重復(fù)性測(cè)試，降低測(cè)試成本，模擬惡劣天氣等狀況，復(fù)現(xiàn)實(shí)車測(cè)試狀態(tài)等測(cè)試優(yōu)點(diǎn)。

自然駕駛；場(chǎng)景；虛擬測(cè)試

引言

在智能化、網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展道路上，測(cè)試是保證智能駕駛安全性的技術(shù)方式，為了解決智能駕駛測(cè)試的高效性、全面性，現(xiàn)有測(cè)試方式有MIL軟件在環(huán)測(cè)試、HIL硬件在環(huán)測(cè)試、VIL整車在環(huán)測(cè)試以及實(shí)車的場(chǎng)地測(cè)試和道路測(cè)試，其中涉及軟件仿真都必須有全面的虛擬場(chǎng)景庫，因此采集自然駕駛數(shù)據(jù)全面建設(shè)駕駛場(chǎng)景庫是智能化道路上必不可少的安全驗(yàn)證。

1 采集設(shè)備簡(jiǎn)介

自然駕駛數(shù)據(jù)采集平臺(tái)，在試驗(yàn)車輛上安裝前向毫米波雷達(dá)、前向Mobileye攝像頭、前后左右六向相機(jī)以及數(shù)采設(shè)備。試驗(yàn)車輛在道路行駛過程中，采集雷達(dá)和Mobileye識(shí)別的目標(biāo)數(shù)據(jù)、相機(jī)的視頻信息、以及試驗(yàn)車輛本身CAN信息。采集的數(shù)據(jù)即為自然駕駛數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)五分鐘保存一次，數(shù)據(jù)格式為視頻MP4和Excel表格，此數(shù)據(jù)即可用于自然駕駛場(chǎng)景建設(shè)。

2 采集信息統(tǒng)計(jì)

采集數(shù)據(jù)主要來源于四個(gè)方面：本車數(shù)據(jù)、自然環(huán)境、道路交通以及其他。

1）本車數(shù)據(jù)：GPS信號(hào)、車速、加速度、檔位、轉(zhuǎn)向等、制動(dòng)燈信號(hào)燈等；

2）自然環(huán)境：白天/夜晚、晴朗、雨天、雪天、霧霾及其他特殊天氣等；

3）道路交通：道路標(biāo)識(shí)、車道、車道線、坡度、路面材質(zhì)、車道寬、交通信號(hào)燈等；

4）交通參與者：與本車的相對(duì)位置、參與者類型、運(yùn)動(dòng)方向、速度、加速度、車頭時(shí)距、碰撞時(shí)間、與本車縱向距離、橫向距離等。

圖1 采集設(shè)備方案

3 場(chǎng)景提取

自然駕駛數(shù)據(jù)量龐大，并不是每一幀都具有轉(zhuǎn)換虛擬場(chǎng)景的意義，因此可根據(jù)功能測(cè)試需求提取出不同功能的自然駕駛場(chǎng)景片段，如跟車場(chǎng)景、換道場(chǎng)景、切入場(chǎng)景[1]、切出場(chǎng)景[2]、自由駕駛場(chǎng)景、危險(xiǎn)場(chǎng)景[3]、以及泊車場(chǎng)景等。

4 場(chǎng)景重構(gòu)

將提取的場(chǎng)景片段在軟件Prescan中進(jìn)行重構(gòu)，建成可用于臺(tái)架或仿真測(cè)試的虛擬場(chǎng)景。

4.1 虛擬場(chǎng)景搭建

通過采集的視頻信息，建立Prescan軟件中的道路模型和周圍環(huán)境。如交通信號(hào)燈、交通標(biāo)志、車道數(shù)、車道線類型及顏色，是否為十字路口、道路旁是否有人行道、樹木、房屋等狀況進(jìn)行構(gòu)建虛擬場(chǎng)景。

圖2 虛擬場(chǎng)景搭建

4.2 車輛模型搭建

在Prescan軟件中對(duì)本車進(jìn)行動(dòng)力學(xué)模型搭建，涉及到輪距、質(zhì)心、長(zhǎng)寬高、軸荷等整車參數(shù)，以及底盤系統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、輪胎系統(tǒng)等參數(shù)化建模。

圖3 車輛模型

4.3 實(shí)采數(shù)據(jù)導(dǎo)入

Prescan軟件在對(duì)ADAS或自動(dòng)駕駛功能仿真時(shí)，需將虛擬場(chǎng)景模型聯(lián)合Simulink算法，模型中運(yùn)動(dòng)參與者在Simulink中算法體現(xiàn)。因此，可借助此種模式方法，實(shí)現(xiàn)虛擬場(chǎng)景中的本車與目標(biāo)車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與實(shí)際采集的自然駕駛數(shù)據(jù)一致問題。

首先對(duì)場(chǎng)景片段進(jìn)行處理，將目標(biāo)車數(shù)據(jù)與本車數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間軸與頻率的統(tǒng)一，并提取出目標(biāo)車時(shí)間與速度曲線，初始位移距離，以及本車的時(shí)間與速度曲線，時(shí)間與方向盤數(shù)據(jù)曲線。并將此數(shù)據(jù)輸入Simulink中主車與目標(biāo)車各自參數(shù)輸入位置，即此，主車與目標(biāo)車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)實(shí)際駕駛情景。

圖4 實(shí)采數(shù)據(jù)導(dǎo)入

5 結(jié)論

本論文論述的使用Prescan軟件構(gòu)建自然駕駛的虛擬場(chǎng)景。通過安裝不同傳感器設(shè)備采集道路駕駛數(shù)據(jù)，提取出所需功能的場(chǎng)景片段，對(duì)此原始數(shù)據(jù)片段進(jìn)行處理，在Prescan軟件中復(fù)現(xiàn)實(shí)車駕駛場(chǎng)景。以此構(gòu)建的虛擬場(chǎng)景庫，涵蓋自然駕駛數(shù)據(jù)特點(diǎn)，提高智能駕駛測(cè)試安全性驗(yàn)證。

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[2] 韓大雙,馬志雄,等.基于自然駕駛的前車切出場(chǎng)景駕駛員縱向行為分析[C].Proceedings of the 16th International Forum of Automo -tive Traffic Safety（INFATS 2019）湖南大學(xué)汽車車身先進(jìn)設(shè)計(jì)制造國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,2018:177-188.

[3] 宋敏,等.基于國(guó)外技術(shù)研究方法的彎道駕駛行為特征統(tǒng)計(jì)分析[J].汽車技術(shù),2019(12):18-22.

Natural Driving Scenario Based on Prescan

Zhuang Qiongqian, Chen Bo, Wu Xianjing

( Technical Center, Anhui Jianghuai Automobile Group Corp. LTD., Anhui Hefei 230601 )

This article mainly describes the conversion of natural driving date into virtual scenes based on Prescan software for ADAS or autonomous driving simulation tests. By equipped with millimeter wave radar, camera, Mobileye camera and other sensors to collect road driving data, extract scene fragments, and transform them into virtual scenes by Prescan software for HIL or MIL testing, which can achieve repeatable testing, reduce testing costs, and simulate severe weather and other conditions, test advantages such as real-world vehicle test conditions are reproduced.

Natural Driving;Scene;Virtual testing

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.07.011

U495

A

1671-7988(2021)07-30-02

U495

A

1671-7988(2021)07-30-02

莊瓊倩（1989-），女，安徽省黃山市人，學(xué)士，中級(jí)工程師，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心。