CN106254461A - 一种智能车辆感知能力测试平台及其数据同步方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能车辆感知能力测试平台，包括：磁盘，用于存储已经采集完毕的测试数据以及测试结果；服务器端，用于提供虚拟传感器，模拟真实传感器的数据发送，同时对待测智能车辆的感知能力做出评价；网络，用于服务器端与客户端的数据传输；客户端，为待测智能车辆提供消息订阅、数据接收、数据读取和测试结果回送服务。本发明还公开了一种智能车辆感知能力测试平台的数据同步方法。本发明提供的测试平台，可以排除硬件干扰，利用采集完毕的数据和虚拟传感器对待测智能车辆的感知能力进行可控可重复的测评；本发明提供的数据同步方法可以保证数据测试平台实时同步的仿真真实传感器的数据发送，从而提高测评的准确性。

Description

一种智能车辆感知能力测试平台及其数据同步方法

技术领域

本发明涉及智能车辆感知能力测评技术领域，尤其是一种智能车辆感知能力测试平台及其数据同步方法。

背景技术

近些年来，智能车辆作为人工智能的一个热点被广泛的研究。智能车辆是融合了环境感知、决策规划、运动控制、平台执行等众多关键技术的复杂***。而作为其它技术的基础，在环境感知能力上国内外学术组织和工业企业也做了大量的研究，但是在测试评价智能车辆的环境感知能力上，仍然没有一个普遍被业界所接受的方法。目前，各厂家和科研院校大多采用实车测试，但实车测试具有其局限性，如测试环境的不可控和不可重复性、测试成本相对较高、无法排除传感器等硬件的干扰对感知算法进行评测等问题。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种利用已经采集的真实传感器数据对智能车辆进行数据测试，能实时、同步地模拟真实传感器进行数据传输的一种智能车辆感知能力测试平台。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种智能车辆感知能力测试平台，该测试平台包括：

磁盘，用于存储已经采集完毕的测试数据以及测试结果；

服务器端，用于提供虚拟传感器，模拟真实传感器的数据发送，同时对待测智能车辆的感知能力做出评价；

网络，用于服务器端与客户端的数据传输；

客户端，为待测智能车辆提供消息订阅、数据接收、数据读取和测试结果回送服务。

所述服务器端包括：

多个虚拟传感器，每个虚拟传感器仿真一种类型的真实传感器，用于测试数据的发送；

服务器端控制线程，用于向客户端发送控制信号，同时接收来自客户端的控制信号，并通知虚拟传感器做出相应的操作；

测试结果接收线程，用于接收来自客户端的测试结果，以对智能车辆的感知能力做出测评。

所述客户端包括：

多个数据接收线程，用于接收来自服务器端发来的测试数据，并将测试数据放入相应的消息接收队列；

消息接收队列，用于存储数据接收线程接收的测试数据；

客户端控制线程，用于向服务器端发送控制信号，同时接收来自服务器端的控制信号，并通知客户端其它线程做出相应操作；

测试结果回送线程，用于把客户端的测试结果会送给服务器端以便服务器端对待测智能车辆的感知能力做出评价。

所述虚拟传感器包括：

数据读取线程，用于从磁盘中读取测试数据，放入消息发送队列并通知数据发送线程；

消息发送队列，用于存储数据读取线程从磁盘中读取的测试数据，以便数据发送线程发送；

数据发送线程，用于从消息发送队列中取出测试数据，并发送给订阅此数据类型的客户端。

本发明还公开了一种智能车辆感知能力测试平台的数据同步方法，该方法包括下列顺序的步骤：

(1)服务器端对所要发送的磁盘中的数据消息进行编号；

(2)计算客户端的每个消息接收队列的缓存阀值，当且仅当所有消息接收队列的缓存大小都到达设定的缓存阀值之后，待测智能车辆才能利用消息接口取数据；

(3)对到达消息接收队列的数据进行丢帧处理；

(4)待测智能车辆在读取并处理完数据后，将测试结果交付给消息接口，消息接口通知测试结果回送线程，把测试结果发送给服务器端；

(5)服务器端通过测试结果接收线程接收到客户端发来的测试结果，解析测试结果并对其做出评价，最后把测评的结果存入磁盘。

在步骤(2)中，所述缓存阀值的计算方法如下：

多帧数据缓存阀值的计算公式如下：

$CacheSize=Total-\left(\frac{Total}{Vr}\right)*Vn---\left(1\right)$

其中，CacheSize是缓存阀值,Total是数据的总帧数,Vn是服务器发送数据的速率，Vr是待测机器取数据的速率；

必须保证发送数据的任意一个时刻t，发送的数据帧数应该大于等于读取数据的帧数，即

CacheSize+t*Vn≥t*Vr (2)

公式(2)要满足在t＝Total/Vr时刻成立，即在t＝Total/Vr时刻，公式(2)满足左右相等，所以CacheSize的最小值是:

$Total-\left(\frac{Total}{Vr}\right)*Vn$

若发送速率Vn>Vr，则CacheSize<0,说明无需缓存，这时，CacheSize取0。

在步骤(3)中，当前数据编号为n的数据到达客户端时，分三种情况：

(3a)若消息队列为空或最后消息队列的队尾数据编号为n-1，则将当前数据放到消息队尾；

(3a)若消息队列不空且队尾数据编号小于n-1，则说明n-i+1到n-1之间的数据可能丢失，此时需先在n-i+1到n-1的位置***i-1个空帧，再将第n帧数据***到队尾，i>1；

(3c)若消息队列不同且队尾数据编号大于n-1，此时分为两种情况：

3c1)当前编号n大于或等于队头元素，说明此帧数据被做了空帧处理，将此帧数据代替相应的空帧数据；

3c2)若当前编号小于队头元素，说明此帧数据已经被客户端以空帧取走，则此帧数据失去时效性，丢弃此帧数据。

由上述技术方案可知，本发明提供的测试平台，可以排除硬件干扰，利用采集完毕的数据和虚拟传感器对待测智能车辆的感知能力进行可控可重复的测评；本发明提供的数据同步方法可以保证数据测试平台实时同步的仿真真实传感器的数据发送，从而提高测评的准确性；本发明提供的测试平台有很好的扩展性，若要进行在某新场景下的感知能力测评，只需对此场景的数据进行一次采集，并录入数据库即可进行测评。

附图说明

图1是本发明中测试平台的组成架构示意图；

图2：丢帧情况1数据处理示意图

图3：丢帧情况2数据处理示意图

图4：丢帧情况3.1数据处理示意图

图5：丢帧情况3.2数据处理示意图

图6：示例客户端消息队列状态示意图

具体实施方式

如图1所示，一种智能车辆感知能力测试平台，该测试平台包括：

磁盘，用于存储已经采集完毕的测试数据以及测试结果；

服务器端1，用于提供虚拟传感器，模拟真实传感器的数据发送，同时对待测智能车辆的感知能力做出评价；

网络，用于服务器端1与客户端2的数据传输；

客户端2，为待测智能车辆提供消息订阅、数据接收、数据读取和测试结果回送服务。

所述服务器端1包括：

多个虚拟传感器，每个虚拟传感器仿真一种类型的真实传感器，用于测试数据的发送；

服务器端控制线程，用于向客户端2发送控制信号，同时接收来自客户端2的控制信号，并通知虚拟传感器做出相应的操作；

测试结果接收线程，用于接收来自客户端2的测试结果，以对智能车辆的感知能力做出测评。

所述客户端2包括：

多个数据接收线程，用于接收来自服务器端1发来的测试数据，并将测试数据放入相应的消息接收队列；

消息接收队列，用于存储数据接收线程接收的测试数据；

客户端控制线程，用于向服务器端1发送控制信号，同时接收来自服务器端1的控制信号，并通知客户端2其它线程做出相应操作；

测试结果回送线程，用于把客户端2的测试结果会送给服务器端1以便服务器端1对待测智能车辆的感知能力做出评价。

所述虚拟传感器包括：

数据读取线程，用于从磁盘中读取测试数据，放入消息发送队列并通知数据发送线程；

消息发送队列，用于存储数据读取线程从磁盘中读取的测试数据，以便数据发送线程发送；

数据发送线程，用于从消息发送队列中取出测试数据，并发送给订阅此数据类型的客户端2。

本方法包括下列顺序的步骤：

(1)服务器端1对所要发送的磁盘中的数据消息进行编号；

(2)计算客户端2的每个消息接收队列的缓存阀值，当且仅当所有消息接收队列的缓存大小都到达设定的缓存阀值之后，待测智能车辆才能利用消息接口取数据；

(3)对到达消息接收队列的数据进行丢帧处理；

(4)待测智能车辆在读取并处理完数据后，将测试结果交付给消息接口，消息接口通知测试结果回送线程，把测试结果发送给服务器端1；

(5)服务器端1通过测试结果接收线程接收到客户端2发来的测试结果，解析测试结果并对其做出评价，最后把测评的结果存入磁盘。

在步骤(2)中，所述缓存阀值的计算方法如下：

多帧数据缓存阀值的计算公式如下：

$CacheSize=Total-\left(\frac{Total}{Vr}\right)*Vn---\left(1\right)$

其中，CacheSize是缓存阀值,Total是数据的总帧数,Vn是服务器发送数据的速率，Vr是待测机器取数据的速率；

必须保证发送数据的任意一个时刻t，发送的数据帧数应该大于等于读取数据的帧数，即

CacheSize+t*Vn≥t*Vr (2)

公式(2)要满足在t＝Total/Vr时刻成立，即在t＝Total/Vr时刻，公式(2)满足左右相等，所以CacheSize的最小值是:

$Total-\left(\frac{Total}{Vr}\right)*Vn$

若发送速率Vn>Vr，则CacheSize<0,说明无需缓存，这时，CacheSize取0。

在步骤(3)中，当前数据编号为n的数据到达客户端2时，分三种情况：

(3a)若消息队列为空或最后消息队列的队尾数据编号为n-1，则将当前数据放到消息队尾；

(3a)若消息队列不空且队尾数据编号小于n-1，则说明n-i+1到n-1之间的数据可能丢失，此时需先在n-i+1到n-1的位置***i-1个空帧，再将第n帧数据***到队尾，i>1；

(3c)若消息队列不同且队尾数据编号大于n-1，此时分为两种情况：

3c1)当前编号n大于或等于队头元素，说明此帧数据被做了空帧处理，将此帧数据代替相应的空帧数据；

3c2)若当前编号小于队头元素，说明此帧数据已经被客户端2以空帧取走，则此帧数据失去时效性，丢弃此帧数据。

实施例一

以某测试题目为例，假设需要发送的数据为图片和激光雷达数据各10帧，各消息接收队列根据缓存阀值计算方法计算的缓存阀值都为2。另外，假设待测智能车辆有三台处理机，图片数据处理机、雷达数据处理机以及决策机，分别接收图片数据、雷达数据、图片和雷达数据。

第一步，服务器端1在测试开始时，从磁盘中读取试题描述信息如试题类别、传感器标定信息等，并将试题描述广播给待测智能车辆；

第二步，待测智能车辆各个处理机根据试题描述信息和本处理机所需的数据对数据类型进行订阅，图片处理机订阅图片消息并开启一个图片的数据接收线程和消息接收队列，雷达处理机订阅雷达消息并开启一个雷达的数据接收线程和消息接收队列，决策机订阅两种数据并开启图片数据和雷达数据两个接收线程以及相应的图片数据和雷达数据消息队列，分别处理图片数据和雷达数据，如图1所示，之后三台机器分别利用客户端控制线程向服务器端控制线程发送信号，表明本机解析试题描述信息完毕并开启了相应的数据接收线程，服务器端1可以发送数据。之后三台客户机开始取数据，但是此时各个消息队列数据都是0，小于缓存阀值，所以三台客户机都要等待。

第三步，服务器端1在接收到三台机器解析试题描述信息完毕的信号后，为图片和雷达数据分别构建一个虚拟传感器，即开辟一个数据读取线程、消息发送队列、发送控制线程。数据读取线程负责从磁盘中读取已经采集的数据并放入消息发送队列队尾，并通知数据发送线程。消息发送队列主要用来存储已经被读入内存的数据。若消息发送队列不空，则数据发送线程取其队头数据，并发送给订阅了此消息类型的处理机，否则数据发送线程挂起，并等待数据读取线程的唤醒。待数据发送完毕后，发送队列为空，同时图片和雷达的数据发送线程退出。

第四步，当数据到达客户端2时，应该进行丢帧处理，以决策机为例，模拟前5帧数据到达的情况，如图6所示：

T1：编号为1的图片数据和编号为1的雷达数据达到，此时n＝1，因为两队列都为空，放入消息队列，如图2的数据到达时状态所示，此时客户端2取数据仍然失败，因为未达到缓存阀值；

T2：编号为2的图片数据和编号为2的雷达数据达到，此时n＝2，因为队尾数据编号为1，等于n-1，放入消息队列，如图2的数据到达时状态所示，因为两个队列都达到了缓存阀值，所以客户端控制线程向服务器端控制线程发送一个信号并等待，服务器端控制线程在接收到图片处理机、雷达处理机和决策机的信号之后，再向三台机器发送一个信号，表明所有的机器都达到了缓存阀值，可以开始读取数据，此时客户端2取数据成功，测试开始。此时两个消息队列都剩下编号为2的数据；

T3：编号为3的图片数据和编号为5的雷达数据达到，图片数据如图2的数据到达时状态所示，直接放入队尾即可，对于雷达数据，n＝5，队尾编号为2，若此时不处理，则决策机在第三次取数据时将取到编号为3的图片数据和编号为5的雷达数据，则数据会出现不同步。此时根据图3中处理完毕后状态所示，应***编号为3和4的空雷达数据；图3中的NULL代表空帧；

T4：客户机取走编号为2的图片和雷达数据，此时图片队列中剩余编号为3的数据，雷达队列中有编为3和4的空数据和编号为5的数据；

T5：编号为4的图片数据和编号为4的雷达数据达到，图片数据如图2的数据到达时状态所示，直接放入队尾，对于雷达数据，当前n＝4,小于队尾编号5且大于队头编号3，如图4所示，所以将4的数据替换空帧；

T6：客户端2取编号为3的图片和雷达数据，此时雷达数据当作真实传感器的丢帧行为，直接返回空帧；

T7：编号为5的图片数据和编号为3的雷达数据达到，图片数据如图2的数据到达时状态所示，直接放入队尾，对于雷达数据，当前n＝3,小于队尾编号，同时也小于队头编号，如图5所示，说明编号为3的雷达数据已经被作为空帧取走，此帧数据已失去时效性，所以直接丢弃。此时两个队列都剩下编号为4和5的正确数据；图5中的虚线表示已被取走的数据；

第五步，待测智能车辆在读取并处理完数据后，将测试结果交付给消息接口，消息接口通知测试结果回送线程，把测试结果发送给服务器端1；

第六步，服务器端1通过测试结果接收线程接收到客户端2发来的测试结果，解析测试结果并对其做出评价，最后把测评的结果存入磁盘。

可见，本发明能像真实传感器那样实时、同步的对数据进行发送，同时为待测车辆提供的消息接口可以让待测智能车辆在只对代码做少量修改的情况下即可进行测试。

Claims (7)

1.一种智能车辆感知能力测试平台，其特征在于：该测试平台包括：

磁盘，用于存储已经采集完毕的测试数据以及测试结果；

服务器端，用于提供虚拟传感器，模拟真实传感器的数据发送，同时对待测智能车辆的感知能力做出评价；

网络，用于服务器端与客户端的数据传输；

客户端，为待测智能车辆提供消息订阅、数据接收、数据读取和测试结果回送服务。

2.根据权利要求1所述的智能车辆感知能力测试平台，其特征在于：所述服务器端包括：

多个虚拟传感器，每个虚拟传感器仿真一种类型的真实传感器，用于测试数据的发送；

服务器端控制线程，用于向客户端发送控制信号，同时接收来自客户端的控制信号，并通知虚拟传感器做出相应的操作；

测试结果接收线程，用于接收来自客户端的测试结果，以对智能车辆的感知能力做出测评。

3.根据权利要求1所述的智能车辆感知能力测试平台，其特征在于：所述客户端包括：

多个数据接收线程，用于接收来自服务器端发来的测试数据，并将测试数据放入相应的消息接收队列；

消息接收队列，用于存储数据接收线程接收的测试数据；

客户端控制线程，用于向服务器端发送控制信号，同时接收来自服务器端的控制信号，并通知客户端其它线程做出相应操作；

测试结果回送线程，用于把客户端的测试结果会送给服务器端以便服务器端对待测智能车辆的感知能力做出评价。

4.根据权利要求2所述的智能车辆感知能力测试平台，其特征在于：所述虚拟传感器包括：

数据读取线程，用于从磁盘中读取测试数据，放入消息发送队列并通知数据发送线程；

消息发送队列，用于存储数据读取线程从磁盘中读取的测试数据，以便数据发送线程发送；

数据发送线程，用于从消息发送队列中取出测试数据，并发送给订阅此数据类型的客户端。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的智能车辆感知能力测试平台的数据同步方法，该方法包括下列顺序的步骤：

(1)服务器端对所要发送的磁盘中的数据消息进行编号；

(2)计算客户端的每个消息接收队列的缓存阀值，当且仅当所有消息接收队列的缓存大小都到达设定的缓存阀值之后，待测智能车辆才能利用消息接口取数据；

(3)对到达消息接收队列的数据进行丢帧处理；

(4)待测智能车辆在读取并处理完数据后，将测试结果交付给消息接口，消息接口通知测试结果回送线程，把测试结果发送给服务器端；

(5)服务器端通过测试结果接收线程接收到客户端发来的测试结果，解析测试结果并对其做出评价，最后把测评的结果存入磁盘。

6.根据权利要求5所述的所述的智能车辆感知能力测试平台的数据同步方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述缓存阀值计算方法如下：

多帧数据缓存阀值的计算公式如下：

$CacheSize=Total-\left(\frac{Total}{Vr}\right)*Vn---\left(1\right)$

其中，CacheSize是缓存阀值,Total是数据的总帧数,Vn是服务器发送数据的速率，Vr是待测机器取数据的速率；

必须保证发送数据的任意一个时刻t，发送的数据帧数应该大于等于读取数据的帧数，即

CacheSize+t*Vn≥t*Vr (2)

公式(2)要满足在t＝Total/Vr时刻成立，即在t＝Total/Vr时刻，公式(2)满足左右相等，所以CacheSize的最小值是:

$Total-\left(\frac{Total}{Vr}\right)*Vn$

若发送速率Vn>Vr，则CacheSize<0,说明无需缓存，这时，CacheSize取0。

7.根据权利要求5所述的所述的智能车辆感知能力测试平台的数据同步方法，其特征在于：在步骤(3)中，当前数据编号为n的数据到达客户端时，分三种情况：

(3a)若消息队列为空或最后消息队列的队尾数据编号为n-1，则将当前数据放到消息队尾；

(3a)若消息队列不空且队尾数据编号小于n-1，则说明n-i+1到n-1之间的数据可能丢失，此时需先在n-i+1到n-1的位置***i-1个空帧，再将第n帧数据***到队尾，i>1；

(3c)若消息队列不同且队尾数据编号大于n-1，此时分为两种情况：

3c1)当前编号n大于或等于队头元素，说明此帧数据被做了空帧处理，将此帧数据代替相应的空帧数据；

3c2)若当前编号小于队头元素，说明此帧数据已经被客户端以空帧取走，则此帧数据失去时效性，丢弃此帧数据。