CN111123740B - 硬件在环测试方法以及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硬件在环测试方法以及装置，该方法包括：接收车辆位置信号；根据预设的车辆行驶前瞻距离和车辆位置信号确定测试所需的虚拟地图信号；将测试所需的虚拟地图信号和车辆仿真信号发送至下位机，以使下位机对待测件进行测试；其中，上位机中运行的功能模块包括地图信号模拟模块，所地图信号模拟模块为预先配置；测试所需的虚拟地图信号记录于地图信号模拟模块中。通过本发明的技术方案，至少能够不依赖于地图盒子，不需要实车在真实道路上进行测试，从而降低成本。

Description

硬件在环测试方法以及装置

技术领域

本发明涉及智能驾驶仿真测试技术领域，具体来说，涉及一种硬件在环测试方法以及装置。

背景技术

现有的高精度地图HIL(Hardware-in-the-Loop，硬件在环)测试中，一般是由地图盒子或者报文回放来提供高精度地图信号，进而测试待测器件的反应。

但是，现有的测试方法存在以下问题：

首先，利用地图盒子提供高精度地图信号的方法，强烈依赖于地图盒子、地图提供方和GPS(Global Positioning System，全球定位***)的正常工作，需要实车在真实道路上行驶来提供高精度地图信号，使得测试成本很高、且效率低。其次，地图盒子只能提供真实的、已有的道路信息，而不能提供自定义的道路地图信息，比如想测试某种特定的自定义工况的道路，就很难在真实地图中找到该道路。再次，地图盒子在复现工况时，由于行车环境不同，很难重复测试相同场景，例如测试行驶最左侧车道的场景，则很难重复强行行驶最左侧车道且不利于行车安全。另外，现有方法中，能复现工况的高精度地图信号提供方式是回放报文方式，但是回放报文的方式只能单纯地播放报文，在驾驶***测试过程中，报文内容不会随着控制器或者车辆模型的运动情况发生变化，例如，不会根据车辆换道行驶的新位置来更新地图报文的内容，所以不能闭环地测试驾驶***的实车反应效果，因此对于复杂实时车控类HIL测试并不适用。

发明内容

针对相关技术中的上述问题，本发明提出一种硬件在环测试方法以及装置，能够不依赖于地图盒子，不需要实车在真实道路行驶进行测试，从而降低成本。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种硬件在环测试方法，应用于测试装置中的上位机，测试装置还包括下位机，硬件在环测试方法包括：

接收车辆位置信号；

根据预设的车辆行驶前瞻距离和车辆位置信号确定测试所需的虚拟地图信号；

将测试所需的虚拟地图信号和车辆仿真信号发送至下位机，以使下位机对待测件进行测试；

其中，上位机中运行的功能模块包括地图信号模拟模块，地图信号模拟模块为预先配置；测试所需的虚拟地图信号记录于地图信号模拟模块中。

根据本发明的实施例，虚拟地图信号包括车道线、收费站、天桥和交通灯；地图信号模拟模块的配置过程，包括：对虚拟地图信号进行信号匹配，以使虚拟地图信号符合高精度地图协议和地图盒子规定的信号发送方式；将地图信号模拟模块添加到硬件在环***的可编程接口中；创建地图信号IO配置模块，地图信号IO配置模块用于为上位机与下位机之间传输虚拟地图信号提供配置接口。

根据本发明的实施例，地图信号模拟模块的配置过程，还包括：设定配置参数；配置参数包括车辆行驶前瞻距离、虚拟地图信号精度、虚拟地图信号发送周期。

根据本发明的实施例，根据测试所需的各类地图信号的信号量，将虚拟地图信号分为复杂道路信号和简单道路信号；测试所需的虚拟地图信号记录于地图信号模拟模块中，包括：针对复杂道路信号，采用配置参数自动计算生成的方式记录于地图信号模拟模块中；针对简单道路信号，直接记录具体的信号位置于地图信号模拟模块中。

根据本发明的实施例，将测试所需的虚拟地图信号发送至下位机，包括：针对每种虚拟地图信号，判断是否达到预设发送周期或接收到相应的触发信号；若是，则发送预先打包完成的独立的小数据包段至下位机；其中，小数据包段的发送顺序和打包顺序均符合地图盒子规定的顺序。

根据本发明的实施例，上位机中运行的功能模块还包括：车辆动力学模块及第一IO配置模块；车辆动力学模块、地图信号模拟模块以及第一IO配置模块运行于第一进程中；地图信号IO配置模块运行于第二进程中。

根据本发明的另一方面，提供了一种基于高精度地图的硬件在环测试装置，包括顺序连接的上位机和下位机，上位机中运行的功能模块包括：

地图信号模拟模块，用于根据预设的车辆行驶前瞻距离和车辆位置信号确定测试所需的虚拟地图信号，并发送测试所需的虚拟地图信号至下位机；

车辆动力学模块：用于模拟车辆仿真信号并发送至下位机；

IO配置模块：用于为上位机与下位机之间的信号传输提供配置接口；

其中，地图信号模拟模块为预先配置，所述测试所需的虚拟地图信号记录于地图信号模拟模块中。

根据本发明的实施例，IO配置模块包括地图信号IO配置模块和第一IO配置模块；车辆动力学模块、地图信号模拟模块以及第一IO配置模块运行于第一进程中；地图信号IO配置模块运行于第二进程中。

根据本发明的实施例，下位机中运行的功能模块，包括：车辆仿真信号计算模块：用于对接收到的车辆仿真信号进行处理；地图信号计算模块：用于对接收到的虚拟地图信号进行处理；地图信号IO交互模块：用于为下位机与待测件之间传输处理后的虚拟地图信号提供配置接口；第二IO配置模块：用于为下位机与待测件之间传输处理后的车辆仿真信号提供配置接口。

本发明提供的硬件在环测试方法，相比于现有的利用地图盒子提供地图信号的高精度地图测试方案，通过预设的车辆行驶前瞻距离和车辆位置信号来确定测试所需的虚拟地图信号，可以不依赖于地图盒子测试待测件，而且不需要实车在真实道路上进行测试，因此降低了成本。同时，可以根据测试内容自主创建出不同的道路来进行测试，相比于现有方案中需要实车寻找某种固定工况来说，使得测试更加灵活。此外，本发明的方法更有利于复现场景，创建的地图数据包可以为在某个特定场景下重复测试提供便利。此外，本发明的地图仿真测试方案，在传统的硬件在环测试上增加了独立的地图信号模拟与IO配置流程，地图信号内容可以作用于复杂的车辆控制，且车辆控制后的自车反应也会影响地图信号的更新与发送，从而可以实现完整的地图信号硬件在环控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的硬件在环测试装置的示意图；

图2是根据本发明实施例的硬件在环测试方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的虚拟地图信号模拟的流程图；

图4是根据本发明实施例的对虚拟地图信号进行IO配置和发送的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明实施例的基于高精度地图的硬件在环测试装置的示意图。如图1所示，上位机210负责编程控制。在编程控制部分，一般的硬件在环测试***的功能模块可以包括车辆动力学模块211、和第一IO配置模块213，另外还可以包括道路定义与渲染模块，通过这些功能模块组成硬件在环车辆测试***。编程控制的内容会编译成可执行文件下载到下位机220，下位机220作为实时***运行可执行文件，并对接收到的信号进行处理，将处理后的信号发送至待测件。

本发明在此基础上提供了一种硬件在环测试方法，该硬件在环测试方法应用于测试装置中的上位机210，在上位机210中增加了预先配置的地图信号模拟模块212。各个功能模块的功能将在以下结合本发明的硬件在环测试方法进行详述。

图2是根据本发明实施例的硬件在环测试方法的流程图。结合图1和图2所示，本发明的硬件在环测试方法应用于上位机，包括以下步骤：

步骤S11，接收车辆位置信号。

车辆位置信号可以包括本车在道路所在全局坐标位置(或者GPS坐标)、本车基于道路的位置等，车辆位置信号用于描述实时运行中本车在道路中的定位。一般来说，车辆位置信号可以由车辆动力学模块与道路关系来提供。

步骤S12，根据预设的车辆行驶前瞻距离和车辆位置信号确定测试所需的虚拟地图信号。

步骤S13，将测试所需的虚拟地图信号和车辆仿真信号发送至下位机220，以使下位机220对待测件230进行测试。

上述方法中，上位机中运行的功能模块包括预先配置的地图信号模拟模块212，测试所需的虚拟地图信号记录于地图信号模拟模块212中，地图信号模拟模块212根据预设的车辆行驶前瞻距离和车辆位置信号确定测试所需的虚拟地图信号，虚拟地图信号包括但不限于车道线、收费站、天桥和交通灯。

如图3所示，地图信号模拟模块212的配置方法包括：

S21：配置地图数据包；

地图数据包包括待测道路可测范围内的全部所需的地图内容，具体包括车道线、车道布局、收费站、天桥和交通灯。

根据测试所需的各类地图信号的信号量，可以将虚拟地图信号分为复杂道路信号和简单道路信号。从而可以通过以下方式中的一种来将测试所需的虚拟地图信号预先记录于地图信号模拟模块212中：

1，针对数据量较大很难直接填写记录的复杂道路信号，采取配置参数自动计算生成的方式记录于地图信号模拟模块212中。具体来说，配置与待测范围内的地图内容相关的计算参数并通过计算来得到待测范围内的地图内容；例如记录道路的所有车道与车道线的点，可以通过配置长度、曲率等参数计算得到大量的车道线点，并存储于地图信号模拟模块212内。

2，对于单一的简单道路信号，可以选择直接记录的方式，直接记录具体的信号位置于地图信号模拟模块212中。例如加油站收费站的信息，可以直接在地图信号模拟模块212内记录下道路上具体某个位置到某个位置有收费站。此外，在其他实施例中，地图信号模拟模块212也可以采用其他记录地图数据的方式。

S22：对虚拟地图信号进行信号匹配，以使虚拟地图信号符合高精度地图协议和地图盒子规定的信号发送方式；

测试过程所需要的各类虚拟地图信号要根据种类的不同，有触发性地更新和发送。各类虚拟地图信号和触发信号的逻辑可以由地图盒子规定定义，并与虚拟地图信号的发送相关联。在一个实施例中，如果信号是地图上道线点的位置，配置参数中设定了本车前瞻距离多远、每隔多少米或者多少秒需要更新地图道线点信号与道线点传输的数量；地图信号模拟模块212记录了该车道所有的道线点位置；信号匹配部分会根据本车在道路上的位置查询地图信号模拟模块212，按照设定的车辆行驶前瞻距离，从地图信号模拟模块212中取出车辆行驶前瞻距离内的道线位置的点，生成并输出道线点的虚拟地图信号，发送至下位机。并且，可以通过设定更新条件对虚拟地图信号进行更新，在生成虚拟地图信号的同时，如果满足更新条件(例如每隔200米发送一次车道线位置)则更新触发信号。每次触发信号的变化，例如每一次上升沿，都会触发相应的IO接口将该虚拟地图信号发送出去。

在一些实施例中，虚拟地图信号可以包括高精度地图协议相关的地图信息并可以涵盖所需的高精度地图内容。在其他实施例中，虚拟地图信号可以包括与其他协议相关的地图内容。

S23：将地图信号模拟模块212添加到硬件在环***的可编程接口中；

在本发明的实施例中，如图1所示，将实时硬件在环实时仿真***的计算作为一个完整的运行程序看待，大多硬件在环实时仿真***提供了可编程接口，例如Simulink仿真工具、C语言或其他编程方式接口。因此，为了使地图信号模拟的计算过程可以调用进程中的原有硬件在环实时仿真***的参数，例如本车车速，本车在道路上的位置等，同时为了提高地图信号模拟算法融入原有硬件在环实时仿真***的可操作性，可以将地图信号模拟模块212添加到提供的可编程接口中。为了车身动力学有关参数(例如车速等)的稳定获取，可以保持地图信号模拟模块212的计算周期与车辆动力学模块或者其他控制算法的计算周期一致。

S24：创建地图信号IO配置模块214，以将地图信号IO配置模块214用作上位机与下位机之间传输虚拟地图信号的配置接口。

独立于硬件在环实时仿真***的IO配置，创建了新的地图信号IO配置模块214，用于为上位机和下位机之间传输虚拟地图信号提供配置接口，并可以基于例如触发限制和/或周期限制的预设限制、固定的发送周期，来发送虚拟地图信号。如图1所示，为了使虚拟地图信号的IO通信与其他IO通信互不干扰且不会影响原有硬件仿真***的实时性，第一IO配置模块213用于为上位机和下位机之间传输除虚拟地图信号以外的信号提供配置接口，例如车辆仿真信号等。

本发明将地图信号IO配置模块214独立于现有硬件在环***的第一IO配置模块213，作为新的运行进程(第二进程)。本进程可以根据高精度地图协议或者地图盒子的规定，例如周期限制、触发限制等，来配置虚拟地图信号的收发过程。例如，道线信息每隔500毫秒发送一次，可以将行驶路线每隔5秒发送一次作为周期限制；将每次前瞻距离1公里将进入收费站，则发送一次该收费站的信息，作为触发限制。

地图信号模拟模块212的配置过程还包括：

S25：设定配置参数，以模拟输入参数；

配置参数是与地图性能和协议相关的参数，并且配置参数可以是固定值。配置参数可以包括车辆行驶前瞻距离、虚拟地图信号精度(例如每个道线点间隔距离、描述道线或者位置的位置点数量设定等)、虚拟地图信号发送周期等。

图4是本发明实施例的对虚拟地图信号进行发送的流程图。如图4所示，预先按照地图盒子规定的通信方式配置上位机与下位机的通信方式与端口，可以采用TCP/UDP、CAN等通用的通信方式。然后，在程序运行的过程中，进入发送虚拟地图信号的循环(一般发送循环经历一个固定的时间周期，记为延时时间)，在该循环中，遍历所有种类的虚拟地图信号，判断每种虚拟地图信号是否达到发送条件，若是，发送数据，若否，判断下一种虚拟地图信号是否达到发送条件。当所有虚拟地图信号遍历结束后，当遍历所需的时间小于延时时间，则等待延时时间的结束，再进入下一个循环。

其中，每种虚拟地图信号都相互独立，对应各自的小数据包段，分别根据各自的触发机制和/或周期计时机制两种方式，判定是否需要发送。

具体的，可以通过以下步骤将测试所需的虚拟地图信号发送至下位机：针对每种虚拟地图信号，判断是否达到预设发送周期或接收到相应的触发信号；当满足触发信号或预设发送周期限制时，则发送预先打包完成的独立的小数据包段至下位机。小数据包段是预先按地图盒子规定的顺序组成的，并且小数据包段的发送顺序同样符合地图盒子规定的顺序。在一个示例中，预先将收费站对应的一系列数据按规定顺序打包成多个小数据包段，如果检测到收费站对应触发信号的上升沿或者触发信号置1，则发送小数据包段。反之，如果不满足触发限制或周期限制，则会继续遍历下一个虚拟地图信号，判断其是否满足预设的触发机制或者周期计时机制。直到所需的虚拟地图信号都遍历结束后，可根据固定的发送周期要求，计算达到发送周期需要延时的剩余时间，当延时结束时(即达到固定的发送周期时)，进入下一个发送主循环。从而，通过延时可以保证每一次的发送周期相同。其中，为了保证不占用过多***性能且不会漏掉触发信号的每次更新，可以保持每次循环的运行周期时间等于或者小于原仿真测试实时计算的周期，且固定不变。

上述技术方案，在硬件在环测试实时计算中，通过增加的地图信号模拟计算过程来确定测试所需的虚拟地图信号，无需增加其他硬件。同时，独立于原有的硬件在环测试的IO配置(输入输出配置)，进行虚拟地图信号相关的地图信号IO配置。同时，下位机计算所得信号经过通信渠道发送到待测件(例如，待测控制器)230，待测件230会反馈部分其他信号。

综上所述，本发明提供的硬件在环测试方法，相比于现有的利用地图盒子提供虚拟地图信号的高精度地图测试方案，通过进行虚拟地图信号模拟，可以去掉地图盒子而不依赖于地图盒子，且不需要实车在真实道路上进行测试，因此降低了成本。同时，可以根据测试内容自主创建出不同的工况来进行测试，相比于现有方案中需要实车寻找某种固定工况来说，使得测试更加灵活。此外，本发明的方法更有利于复现场景，虚拟地图信号可以为在某个特定场景下重复测试提供便利。此外，本发明的地图仿真测试方案，在传统的硬件在环测试上增加了独立的地图信号模拟与IO配置流程，虚拟地图信号内容可以作用于复杂的车辆控制，且车辆控制后的自车反应也会影响虚拟地图信号的更新与发送，从而可以实现完整的地图信号硬件在环控制。

再次参考图1所示，根据本发明的实施例，还提供了一种基于高精度地图的硬件在环测试装置，该硬件在环测试装置包括顺序连接的上位机210、下位机220。其中，上位机210中运行的功能模块包括：地图信号模拟模块212、车辆动力学模块211和IO配置模块。

地图信号模拟模块212用于根据预设的车辆行驶前瞻距离和车辆位置信号确定测试所需的虚拟地图信号，并发送测试所需的虚拟地图信号至下位机。车辆动力学模块211用于模拟车辆仿真信号并发送至下位机。IO配置模块用于为上位机与下位机之间的信号传输提供配置接口。其中，地图信号模拟模块212为预先配置，测试所需的虚拟地图信号记录于地图信号模拟模块212中。

根据本发明的实施例，IO配置模块包括地图信号IO配置模块214和第一IO配置模块213。车辆动力学模块211、地图信号模拟模块212以及第一IO配置模块213运行于第一进程中。地图信号IO配置模块214运行于第二进程中。

根据本发明的实施例，下位机220中运行的功能模块包括：车辆仿真信号计算模块221、地图信号计算模块222、地图信号IO交互模块224和第二IO配置模块223。

车辆仿真信号计算模块221：用于对接收到的车辆仿真信号进行处理；地图信号计算模块222：用于对接收到的虚拟地图信号进行处理；地图信号IO交互模块224：用于为下位机与待测件之间传输处理后的虚拟地图信号提供配置接口；第二IO配置模块223：用于为下位机与待测件之间传输处理后的车辆仿真信号提供配置接口。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种硬件在环测试方法，其特征在于，应用于测试装置中的上位机，所述测试装置还包括下位机，所述硬件在环测试方法包括：

接收车辆位置信号；

根据预设的车辆行驶前瞻距离和所述车辆位置信号确定测试所需的虚拟地图信号；

将所述测试所需的虚拟地图信号和车辆仿真信号发送至下位机，以使下位机对待测件进行测试；

其中，上位机中运行的功能模块包括预先配置的地图信号模拟模块；所述测试所需的虚拟地图信号记录于所述地图信号模拟模块中，

其中，根据测试所需的各类信号的信号量，将所述虚拟地图信号分为复杂道路信号和简单道路信号；

针对所述复杂道路信号，采用配置参数自动计算生成的方式记录于所述地图信号模拟模块中，

其中，所述预先配置包括将所述地图信号模拟模块添加到硬件在环***的可编程接口中，以使地图信号模拟的计算过程调用进程中的原有硬件在环实时仿真***的参数。

2.根据权利要求1所述的硬件在环测试方法，其特征在于，所述虚拟地图信号包括车道线、收费站、天桥和交通灯；

所述地图信号模拟模块的配置过程，包括：

对所述虚拟地图信号进行信号匹配，以使所述虚拟地图信号符合高精度地图协议和地图盒子规定的信号发送方式；

将所述地图信号模拟模块添加到硬件在环***的可编程接口中；

创建地图信号IO配置模块，所述地图信号IO配置模块用于为上位机与下位机之间传输所述虚拟地图信号提供配置接口。

3.根据权利要求2所述的硬件在环测试方法，其特征在于，所述地图信号模拟模块的配置过程，还包括：

设定配置参数；所述配置参数包括所述车辆行驶前瞻距离、虚拟地图信号精度、虚拟地图信号发送周期。

4.根据权利要求2所述的硬件在环测试方法，其特征在于，所述测试所需的虚拟地图信号记录于所述地图信号模拟模块中，还包括：

针对所述简单道路信号，直接记录具体的信号位置于所述地图信号模拟模块中。

5.根据权利要求1所述的硬件在环测试方法，其特征在于，所述将所述测试所需的虚拟地图信号发送至下位机，包括：

针对每种虚拟地图信号，判断是否达到预设发送周期或接收到相应的触发信号；

若是，则发送预先打包完成的独立的小数据包段至下位机；

其中，所述小数据包段的发送顺序和打包顺序均符合地图盒子规定的顺序。

6.根据权利要求2所述的硬件在环测试方法，其特征在于，所述上位机中运行的功能模块还包括：

车辆动力学模块及第一IO配置模块；

所述车辆动力学模块、所述地图信号模拟模块以及所述第一IO配置模块运行于第一进程中；

所述地图信号IO配置模块运行于第二进程中。

7.一种硬件在环测试装置，包括顺序连接的上位机和下位机，其特征在于，上位机中运行的功能模块包括：

地图信号模拟模块，用于根据预设的车辆行驶前瞻距离和车辆位置信号确定测试所需的虚拟地图信号，并发送所述测试所需的虚拟地图信号至下位机，以使下位机对待测件进行测试；

车辆动力学模块：用于模拟车辆仿真信号并发送至下位机；

IO配置模块：用于为上位机与下位机之间的信号传输提供配置接口；

其中，所述地图信号模拟模块为预先配置，所述测试所需的虚拟地图信号记录于所述地图信号模拟模块中，

其中，根据测试所需的各类信号的信号量，将所述虚拟地图信号分为复杂道路信号和简单道路信号；

针对所述复杂道路信号，采用配置参数自动计算生成的方式记录于所述地图信号模拟模块中，

其中，所述预先配置包括将所述地图信号模拟模块添加到硬件在环***的可编程接口中，以使地图信号模拟的计算过程调用进程中的原有硬件在环实时仿真***的参数。

8.根据权利要求7所述的硬件在环测试装置，其特征在于，所述IO配置模块包括地图信号IO配置模块和第一IO配置模块；

所述车辆动力学模块、所述地图信号模拟模块以及所述第一IO配置模块运行于第一进程中；

所述地图信号IO配置模块运行于第二进程中。

9.根据权利要求8所述的硬件在环测试装置，其特征在于，所述下位机中运行的功能模块，包括：

车辆仿真信号计算模块：用于对接收到的车辆仿真信号进行处理；

地图信号计算模块：用于对接收到的虚拟地图信号进行处理；

地图信号IO交互模块：用于为下位机与待测件之间传输处理后的虚拟地图信号提供配置接口；

第二IO配置模块：用于为下位机与待测件之间传输处理后的车辆仿真信号提供配置接口。