基于UC-win/Road的自动驾驶仿真系统研究

摘要

随着自动驾驶汽车技术的快速发展，自动驾驶汽车的测试要求越来越高，测试任务也越来越多。行业内普遍认为优化自动驾驶系统需要进行110亿英里的测试，如果想要达到上述的测试里程，按照目前的实际道路测试能力，需要一支拥有100辆自动驾驶实验车的团队连续不停地测试500年。同时，自动驾驶汽车在进行道路测试时还存在难以覆盖极限测试场景的问题。　　采用自动驾驶仿真测试技术可以降低测试成本，提升测试效率，增加自动驾驶汽车安全性。本文对自动驾驶系统的典型结构和自动驾驶仿真测试系统的组成进行了研究，在此基础上提出了基于域控制器测试系统的自动驾驶仿真系统改进方案。并且在以UC-win/Road为虚拟场景软件的域控制器测试系统上进行开发实现，逐步开展了以下工作：　　(1)为了提高UC-win/Road软件中的车辆运动模型的准确性，引入车辆中电池和电机特性，本文探讨了运用Matlab/Simulink和CarSim/TruckSim进行纯电动车辆建模的方法，进行了同心牌TX6790EV2型纯电动城市客车建模与性能验证。　　(2)本文通过Delphi10.2Tokyo开发环境和UC-win/RoadSDK工具对UC-win/Road软件开发车载摄像头插件，以满足基于视觉的自动驾驶系统仿真需求。此摄像头插件可以设置摄像头的渲染方式、基本参数、安装位置和角度，并以UDP报文进行画面传输。本文利用该摄像头仿真插件在NVIDIAJetsonNano上部署YOLOV3tiny模型，实现了车辆的实时检测，为使用此摄像头插件提供样例。　　(3)自动驾驶系统在仿真过程中存在获取V2X信息的需求。本文使用Delphi10.2Tokyo开发环境和UC-win/RoadSDK工具对UC-win/Road软件开发V2X插件，对V2X中的V2V和V2I部分信息进行获取。通过V2X插件可以获取自车与前方交叉路口间的车辆信息和交叉路口的交通灯信息。　　使用此系统可以进行基于视觉的自动驾驶系统的仿真测试，还可以进行车路协同的研究。

目录

声明

第1 章绪 论

1.1 引言

1.2 自动驾驶汽车

1.3 自动驾驶汽车测试技术

1.4 自动驾驶汽车仿真测试

1.5 论文研究内容

第2 章仿真平台整体方案设计

2.1自动驾驶系统的典型结构

2.2 自动驾仿真平台构成

2.3 现有域控制器 HIL测试平台

2.3.1 测试平台硬件部分

2.3.2 测试平台软件部分

2.4 自动驾驶仿真平台设计

2.5 本章小结

第3 章 车辆模拟子系统的仿真模型研究

3.1 车辆参数

3.2 同心牌 TX6790EV2 型纯电动城市客车建模与仿真

3.2.1辅助仿真运行的模块

3.2.2车辆电气系统模块

3.2.3车辆动力学模块

3.2.4基本控制器模块

3.3 模型仿真结果

3.4 本章小结

第4 章摄像头仿真插件研究

4.1 摄像头在自动驾驶系统中的应用

4.2 摄像头建模方法

4.3 UC-win/Road软件中摄像头传感器插件开发

4.3.1 UC-win/Road软件中的照相机传感器基本插件

4.3.2摄像头插件的通讯方式选取

4.3.3 UC-win/Road软件中摄像头插件的实现

4.4 基于摄像头传感器插件的 Jetson Nano 车辆实时检测

4.4.1 自动驾驶中的目标检测算法

4.4.2训练数据集

4.4.3运行平台

4.4.4 Jetson Nano 车辆实时检测

4.5 本章小结

第5 章车联网仿真插件研究

5.1 V2V信息获取

5.2 V2I 信息获取

5.3 V2X插件报文

5.4 本章小结

总结和展望

全文总结

展望

参考文献

致 谢