[发明专利]用于在虚拟测试环境中对机动车辆传感器建模的方法

说明书

本发明涉及一种用于通过定义和使用传感器支座(1)、光线投射分布形状(2)、一组光线投射属性(3、4、5)、光线投射反射因子(6)和光线投射回波(7)在虚拟测试环境中对机动车辆传感器建模的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于在虚拟测试环境(特别是三维测试环境)中对机动车辆传感器建模的方法。

背景技术

虚拟测试和虚拟开发已成为开发自动驾驶的设计特征的所需方法。这种虚拟仿真的一个关键要素是在虚拟测试环境中使用虚拟传感器的模型。有许多对虚拟传感器建模的方式(理想行为、统计模型、物理模型、现象学模型等)。

相关软件的设计和测试面临着对自动驾驶和自主驾驶机动车辆的设计特征的外观的新需求。由于用于实施自动驾驶的算法的性质，所以需要大量的测试来验证相应的软件。一方面，真实原型和测试环境的准备是耗时且昂贵的。另一方面，由于验证自动特征中实施的算法所需的高公里数，所以实施驾驶测试是繁琐的过程。由于这些原因，用于虚拟测试的方法已变得越来越普遍。它们使车辆级别上的软件能够在基于物理的虚拟环境和越来越多的现实环境中进行测试。

虚拟测试环境的一个关键方面是根据测试要求以不同的精确度对传感器建模的能力。传感器的建模是必不可少的，因为它们是自动驾驶的算法的眼睛和耳朵。已经开发了各种方法以通过向真实摄像机供应来自虚拟现实的图像来测试基于摄像机的传感器，该图像目前可以以非常高的真实度创建。对于“基于波的”传感器(超声波、雷达、激光雷达、激光等)，有不同的建模方法，例如理想模型、统计模型、直至物理模型。

由于这种传感器的复杂性，所以在虚拟测试环境中使用物理传感器模型非常苛刻。物理传感器模型需要大量的计算能力和存储器、大量的经验、和能够对与波传播相关的物理事件建模的虚拟测试环境，例如，取决于大气条件的不同的声速、由于雨、雪、树木、移动草的干扰等。此外，用于自动驾驶的设计特征通常需要大量的传感器信息项，这限制了将这种传感器模型用于虚拟测试。

DE 10 2016 100 416 A1公开了通过虚拟传感器来将虚拟环境用于测试和训练真实传感器。提出了将在虚拟环境中处理的校准直接上传到真实传感器。提到了传感器模型的使用，但未提到如何以正式和系统性的方式创建这些模型的细节。虚拟传感器可以是基于图像的(包括“深度缓冲器”)或基于光线投射的。这些是目前用于在虚拟环境中对传感器建模的两种标准技术。然而，这并未提供这些技术用于对传感器建模的方式的指示。还提到了通过光线跟踪提供虚拟传感器的原始数据，例如，其中虚拟激光雷达传感器可以输出真实激光雷达传感器能够输出的完整点云，但未指示将如何在虚拟环境中对激光雷达传感器建模。

US 2016 0 236 683 A1提出了将参数化数学模型用于对传感器建模。

US 2009 0 300 422 A1提出了用于生成虚拟传感器数据的统计方法。

NIST(国家标准与技术研究所)出版物'朝向标准测试方法的制造车辆的安全控制研究'，Bostelman,R.等人，2012年6月7日，http://www.mhi.org/downloads/learning/cicmhe/colloquium/2012/bostelman.pdf，提出了一种通过光线投射对3D车辆模型建模以获得该3D模型的若干空间特征的方法。

出版物'用于自主车辆的仿真和回归测试框架'，C.K.Miller等人，2007年8月，http://engr.case.edu/cavusoglu_cenk/papers/ChristianMillerMS2007.pdf，描述了用于自主车辆的仿真和测试环境，该仿真和测试环境实现相应软件的回归测试，即，检查修改后的软件是否仍然像早期版本的软件在某些点处表现。

US 8 705 792公开了使用光线投射技术的对象跟踪机构和方法。

US 9 176 662描述了如何使用光线投射来对行为(例如，光反射)建模以便测试摄像机镜头。