基于分布式异构的自动驾驶虚拟仿真事故场景生成方法

本发明属于自动驾驶仿真领域，尤其涉及一种基于分布式异构的自动驾驶虚拟仿真事故场景生成方法。

背景技术：

1、自动驾驶系统在现实世界中运行时，需要在多种复杂和不可预测的环境中保持安全性和可靠性。在部署这些车辆之前，必须通过全面的测试来确保其预期功能的安全性。在专利cn117970906a、cn115016317a、cn115562064a、cn116382239a、cn116775213a中均提及了对自动驾驶虚拟测试的方法，但这些方法基于里程的测试方法由于无法全面覆盖长尾分布的极端案例，存在一定的局限性，每个自动驾驶测试通常比传统软件测试消耗更多的时间，加剧了低效问题，且在自动驾驶虚拟仿真测试过程中，通常需要自动驾驶模拟器和自动驾驶系统被测对象通过软件在环的方式进行实时在线测试，由于硬件算力以及数据传输开销，通常会降低仿真效果以及降低测试的效率，从而大大影响自动驾驶测试的效果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于分布式异构的自动驾驶虚拟仿真事故场景生成方法，旨在解决现有技术对于自动驾驶事故场景生成的效率不高，自动驾驶虚拟仿真对服务器占用的资源开销较大，使用高配置图形渲染服务器成本昂贵的问题。

2、本发明是这样实现的，一种基于分布式异构的自动驾驶虚拟仿真事故场景生成方法，所述方法包括以下步骤：

3、步骤s1：服务器生成初始测试场景；

4、步骤s2：服务器选择初始测试场景或历史测试场景作为测试任务，委派给空闲的客户端节点；

5、步骤s3：客户端接收到测试任务后，通过自动驾驶模拟器、消息桥接层及自动驾驶软件对被测对象形成联合仿真测试环境进行场景执行，实现车辆动力学的仿真；

6、步骤s4：客户端将测试结果返回服务器，服务器对返回的测试结果进行分析和评估，进行场景风险预测；

7、步骤s5：在服务器端对需要已经完成的历史测试场景进行风险预测优先级排序。

8、本发明的进一步技术方案是：一个所述服务器分别与若干个所述客户端通讯，自动驾驶系统以软件的方式通过容器部署到各个客户端节点上，容器保证各客户端不会因为硬件架构的差异无法执行测试任务。

9、本发明的进一步技术方案是：所述步骤s1中，通过随机的方式生成自动驾驶测试场景，并以场景描述文件的方式存储。

10、本发明的进一步技术方案是：在步骤s2中，当空闲的客户端节点有若干台时，优先根据历史测试执行效率较高的节点执行当前测试任务。

11、本发明的进一步技术方案是：在步骤s3中，由自动驾驶模拟器通过模拟自动驾驶仿真环境，并将传感器仿真数据通过消息桥接层发送给自动驾驶软件，自动驾驶软件通过对当前时刻自动驾驶情况进行任务决策得到最终的控制指令，经由消息桥接层，最终传输到自动驾驶模拟器，在虚拟仿真环境里面实现车辆动力学的仿真，每帧数据如此往复迭代执行在环测试。

12、本发明的进一步技术方案是：当客户端处于仿真测试过程时，客户端状态由空闲状态转为忙碌状态，服务器不会再分发测试任务给忙碌状态下的客户端。

13、本发明的进一步技术方案是：步骤s4中，当自动驾驶任务完成，或者已经发生自动驾驶事故触发事件发生后，客户端将相应的自动驾驶行驶日志进行保存，并将测试结果以及测试日志传输回服务器端进行结果分析，测试结果包括测试日志以及测试情况，并将客户端忙碌状态转为空闲状态。

14、本发明的进一步技术方案是：在步骤s5中，服务器通过急加速和急刹车、急转弯、过度转向和不足转向次数以及与其他交通参与者的最小距离作为特征指标，综合评估自动驾驶系统的驾驶质量，进行场景风险预测；

15、急加速ha和急刹车hb检测：使用车辆纵向加速度与重力常数的比值表示加速或刹车事件的强度，当车辆纵向加速度与重力常数的比值超过阈值时，将其计为一次急加速或急刹车事件；

16、急转弯ht检测：急转弯发生在车辆试图以过高速度转弯时，利用横向速度与方向盘角度的比值作为急转弯指标，当横向速度与方向盘角度的比值超过设定阈值时，定义为一次急转弯检测；

17、过度转向os和不足转向次数ls检测：过度转向发生在后轮失去抓地力时，车辆转向超过司机的预期，不足转向发生在前轮失去抓地力时，车辆转向不足，当过度转向或不足转向超过触发阈值时，记为一次过度转向或不足转向；

18、与其他交通参与者的最小距离md检测：当自动驾驶主车与其他交通参与者的最小距离小于设定阈值时，计为一次最小距离危险触发；

19、将以上特征指标采用加权的方式计算自动驾驶质量评分：

20、

21、其中、、、、及为各个特征指标分配的权数，不同的自动驾驶测试场景产生不同的驾驶质量评分，评分反映了自动驾驶在仿真测试过程中遇到的干扰程度，即发生交通事故的概率。

22、本发明的进一步技术方案是：所有历史测试场景按照驾驶质量评分的高低依次进入优先级队列；使用优先级排序算法对队列中的场景进行排序，确保每次取出的都是当前优先级最高的场景；从队列中取出优先级最高的场景，进行下一次自动驾驶系统的测试；测试完成后，将新的测试结果及其优先级信息反馈到队列系统中，实时更新场景的优先级排序。

23、本发明的有益效果是：利用多台较低配置的服务器，以较高效率完成自动驾驶虚拟仿真事故场景生成任务，从而降低成本开销，提升自动驾驶虚拟仿真测试的效率。

技术特征：

1.一种基于分布式异构的自动驾驶虚拟仿真事故场景生成方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于分布式异构的自动驾驶虚拟仿真事故场景生成方法，其特征在于，一个所述服务器分别与若干个所述客户端通讯，自动驾驶系统以软件的方式通过容器部署到各个客户端节点上，容器保证各客户端不会因为硬件架构的差异无法执行测试任务。

3.根据权利要求1所述的基于分布式异构的自动驾驶虚拟仿真事故场景生成方法，其特征在于，所述步骤s1中，通过随机的方式生成自动驾驶测试场景，并以场景描述文件的方式存储。

4.根据权利要求1所述的基于分布式异构的自动驾驶虚拟仿真事故场景生成方法，其特征在于，在步骤s2中，当空闲的客户端节点有若干台时，优先根据历史测试执行效率较高的节点执行当前测试任务。

5.根据权利要求1所述的基于分布式异构的自动驾驶虚拟仿真事故场景生成方法，其特征在于，在步骤s3中，由自动驾驶模拟器通过模拟自动驾驶仿真环境，并将传感器仿真数据通过消息桥接层发送给自动驾驶软件，自动驾驶软件通过对当前时刻自动驾驶情况进行任务决策得到最终的控制指令，经由消息桥接层，最终传输到自动驾驶模拟器，在虚拟仿真环境里面实现车辆动力学的仿真，每帧数据如此往复迭代执行在环测试。

6.根据权利要求1所述的基于分布式异构的自动驾驶虚拟仿真事故场景生成方法，其特征在于，当客户端处于仿真测试过程时，客户端状态由空闲状态转为忙碌状态，服务器不会再分发测试任务给忙碌状态下的客户端。

7.根据权利要求1所述的基于分布式异构的自动驾驶虚拟仿真事故场景生成方法，其特征在于，步骤s4中，当自动驾驶任务完成，或者已经发生自动驾驶事故触发事件发生后，客户端将相应的自动驾驶行驶日志进行保存，并将测试结果以及测试日志传输回服务器端进行结果分析，测试结果包括测试日志以及测试情况，并将客户端忙碌状态转为空闲状态。

8.根据权利要求1所述的基于分布式异构的自动驾驶虚拟仿真事故场景生成方法，其特征在于，在步骤s5中，服务器通过急加速和急刹车、急转弯、过度转向和不足转向次数以及与其他交通参与者的最小距离作为特征指标，综合评估自动驾驶系统的驾驶质量，进行场景风险预测；

9.根据权利要求1所述的基于分布式异构的自动驾驶虚拟仿真事故场景生成方法，其特征在于，所有历史测试场景按照驾驶质量评分的高低依次进入优先级队列；使用优先级排序算法对队列中的场景进行排序，确保每次取出的都是当前优先级最高的场景；从队列中取出优先级最高的场景，进行下一次自动驾驶系统的测试；测试完成后，将新的测试结果及其优先级信息反馈到队列系统中，实时更新场景的优先级排序。

技术总结本发明提供了一种基于分布式异构的自动驾驶虚拟仿真事故场景生成方法，服务器生成初始测试场景；服务器选择初始测试场景或历史测试场景作为测试任务，委派给空闲的客户端节点；客户端接收到测试任务后，通过自动驾驶模拟器、消息桥接层及自动驾驶软件对被测对象形成联合仿真测试环境进行场景执行，实现车辆动力学的仿真；客户端将测试结果返回服务器，服务器对返回的测试结果进行分析和评估，进行场景风险预测；在服务器端对需要已经完成的历史测试场景进行风险预测优先级排序。利用多台较低配置的服务器，以较高效率完成自动驾驶虚拟仿真事故场景生成任务，从而降低成本开销，提升自动驾驶虚拟仿真测试的效率。技术研发人员：刘川意,姚博韬,黄铄涵,林杰受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（深圳）（哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院）技术研发日：技术公布日：2024/9/29