[发明专利]一种自动驾驶故障仿真系统及方法

说明书

本申请涉及一种自动驾驶故障仿真系统及方法。该系统包括仿真环境，用于对自动驾驶车辆进行仿真，还包括：仿真模块，包括传感器模块及执行模块，传感器模块和执行模块被设置于自动驾驶车辆上，并分别用于生成原始传感数据和执行执行指令；传感故障注入模块，用于接收仿真模块传输的原始传感数据，还用于注入传感故障，生成实际传感数据；控制器模块，用于基于实际传感数据，生成原始执行指令；执行故障注入模块，用于接收控制模块传输的原始执行指令，还用于注入执行故障，生成实际执行指令。本申请能够模拟自动驾驶车辆中一个或多个关键传感器、执行机构，在长时间使用后的故障情形，并通过高效、安全、低成本的仿真途径进行故障测试。

技术领域

本申请涉及自动驾驶仿真领域，具体而言，涉及一种自动驾驶故障仿真系统及方法。

背景技术

自动驾驶仿真测试主要是以数学建模的方式将自动驾驶的应用场景进行数字化，建立尽可能接近真实世界的系统模型，通过软件仿真实现对自动驾驶系统的测试验证。仿真测试一定程度上可以取代实车路测。自动驾驶的原理是通过传感器实时感知到车辆及周边环境的情况，再通过智能系统进行规划决策，最后通过控制系统执行驾驶操作。硬件方面包含传感器，芯片，控制单元等模块。软件方面包含定位，感知，规划，控制等模块。外界的输入就是整个驾驶环境，包含道路基础设施，车流，天气，光照，风雪，周边建筑物等等。自动驾驶系统对安全性和可靠性的要求很高，不仅要针对正常功能需求进行设计，还需要进行容错设计，确保在故障发生后有相应的应急措施可供执行，来提高安全性和可靠性。然而，车辆使用较长时间后，关键传感器(IMU、摄像头)的紧固件因老化会导致标定失效问题，IMU内部电气特性的变化会导致零偏，尺度因子误差问题，关键执行机构转向系统因磨损移位，也会产生零偏问题。而且这些问题均因老化等因素引起，大概率会同时发生。而现有仿真及故障注入技术并没有解决上述问题。

因此，精确了解故障发生可能造成的后果、创造场景和条件来测试容错设计是否满足要求，对自动驾驶系统来说很重要。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种自动驾驶故障仿真系统和方法，能够模拟自动驾驶车辆中一个或多个关键传感器、执行机构，在长时间使用后因老化磨损导致的故障情形，并通过高效、安全、低成本的仿真途径进行故障测试。

为了解决上述技术问题，本申请第一方面提供一种自动驾驶故障仿真系统，包括仿真环境，用于对自动驾驶车辆进行仿真，其特征在于，还包括：仿真模块，包括传感器模块及执行模块，所述传感器模块和所述执行模块被设置于所述自动驾驶车辆上，并分别用于生成原始传感数据和执行执行指令；传感故障注入模块，用于接收所述仿真模块传输的所述原始传感数据，还用于注入传感故障，生成实际传感数据；控制器模块，用于基于所述实际传感数据，生成原始执行指令；执行故障注入模块，用于接收所述控制模块传输的所述原始执行指令，还用于注入执行故障，生成实际执行指令；其中，所述执行模块执行所述实际执行指令以使得所述自动驾驶车辆运动，所述传感器模块基于所述运动和所述仿真环境来生成所述原始传感数据。

根据本申请的一种优选实施方式，所述传感器模块包括IMU模块，所述原始传感数据包括原始加速度和原始角速度；所述传感故障包括尺度因子和IMU零偏。

根据本申请的一种优选实施方式，所述注入传感故障，生成实际传感数据，包括：按照如下方法注入所述尺度因子和所述IMU零偏：

[a_x,a_y,a_z]₁＝[f_ax·a_x+baise_ax,f_ay·a_y+baise_ay,f_az·a_z+baise_az]