汽车自动驾驶仿真测试蓝皮书

**部分 概述篇
第1章 汽车自动驾驶仿真测试发展概述 002
1．1 引言 002
1．2 汽车自动驾驶仿真测试的发展历程 005
1．2．1 自动驾驶技术的发展历程 005
1．2．2 自动驾驶仿真的发展历程 007
1．3 自动驾驶仿真测试的基本概念和关键技术 009
1．3．1 高精地图 009
1．3．2 静态环境模块 010
1．3．3 动态场景模块 010
1．3．4 传感器模块 011
1．3．5 动力学模块 012
1．3．6 数据管理模块和大规模并行计算 012
1．4 汽车自动驾驶仿真测试面临的主要挑战 013
1．4．1 自动驾驶仿真测试的验证与精度 013
1．4．2 所有相关的物理现象的考虑和真实场景的泛化 014
1．4．3 仿真测试的评价 015
1．5 小结 016
参考文献 017
第2章 汽车自动驾驶仿真测试体系 019
2．1 引言 019
2．2 汽车自动驾驶仿真测试系统架构 021
2．2．1 仿真测试需求 022
2．2．2 仿真测试平台 023
2．3 汽车自动驾驶仿真测试的关键技术 026
2．3．1 汽车行驶环境模拟技术 027
2．3．2 环境传感器建模技术 029
2．3．3 车辆动力学建模技术 029
2．3．4 一体化模拟仿真技术 030
2．4 小结 030
参考文献 031
第二部分 技术篇
第3章 三维环境建模与可视化技术 033
3．1 引言 033
3．2 计算机图形学发展历程及其在仿真测试中的应用 033
3．3 三维环境建模方法 037
3．4 大场景真实感三维环境渲染 040
3．5 虚拟与混合现实技术的应用 047
3．6 小结 050
参考文献 051
第4章 高精地图与定位传感器建模技术 052
4．1 引言 052
4．1．1 功能1：地图匹配 053
4．1．2 功能2：辅助环境感知 054
4．1．3 功能3：路径规划 054
4．2 高精地图概述与数据特征 055
4．2．1 高精地图与传统电子地图的差异 055
4．2．2 高精地图数据存储 056
4．2．3 高精地图数据格式 056
4．2．4 高精地图数据采集和制作 058
4．3 定位传感器建模与仿真 059
4．3．1 GNSS传感器建模与仿真 059
4．3．2 IMU传感器建模与仿真 060
4．3．3 视觉传感器建模与仿真 061
4．4 高精地图与定位传感器建模在自动驾驶 仿真测试中的应用与评价 061
4．4．1 基于建模软件构建场景 061
4．4．2 基于已经完成的游戏搭建场景 062
4．4．3 基于增强现实方法构建场景 062
4．4．4 基于高精地图生成场景 062
4．5 小结 063
参考文献 064
第5章 车辆动力学与驾驶模型仿真技术 066
5．1 引言 066
5．2 车辆动力学建模与仿真 067
5．3 车辆驾驶员模型与控制系统建模 070
5．4 小结 072
参考文献 073
第6章 环境感知传感器仿真模型搭建技术 074
6．1 引言 074
6．2 视觉传感器建模与标定 075
6．3 光学雷达建模与标定 080
6．4 毫米波雷达建模与标定 083
6．5 多传感器信息融合模型 085
6．6 车路协同感知与通信建模 087
6．7 小结 089
参考文献 090
第7章 交通环境仿真模型搭建技术 091
7．1 引言 091
7．2 交通流仿真技术概述 092
7．3 微观交通流仿真与自动驾驶 092
7．4 微观交通流仿真软件 095
7．4．1 SUMO 095
7．4．2 TESS NG 095
7．4．3 VISSIM 096
7．4．4 Cube Dynasim 096
7．4．5 Dynameq 097
7．4．6 DTALite 098
7．5 微观交通仿真建模内容 099
7．6 小结 102
参考文献 102
第8章 自动驾驶场景库的构建 105
8．1 引言 105
8．2 自动驾驶场景库研究现状 105
8．2．1 国外研究现状 105
8．2．2 国内研究现状 106
8．3 自动驾驶场景库构建技术 108
8．3．1 相关定义 108
8．3．2 场景库的构建 109
8．4 场景描述标准 114
8．4．1 OpenDRIVE 114
8．4．2 OpenSCENARIO 114
8．4．3 OpenCRG 115
8．5 小结 115
参考文献 116
第9章 分布式计算与自动化测试技术 117
9．1 引言 117
9．2 分布式计算与存储 118
9．3 异构计算 123
9．4 仿真测试云架构 124
9．5 小结 128
参考文献 128
第10章 汽车自动驾驶测试仿真技术 129
10．1 引言 129
10．2 场景数据处理平台 130
10．3 软件在环 132
10．3．1 车辆动力学模型 133
10．3．2 传感器模型 133
10．3．3 环境交通模型 133
10．4 硬件在环 134
10．5 车辆在环 136
10．6 平行测试 138
10．7 驾驶员在环 140
10．8 仿真工具链 142
10．8．1 入口层 142
10．8．2 服务层 142
10．8．3 平台层 143
10．9 仿真测试实施规范 143
10．9．1 仿真测试需求分析阶段 144
10．9．2 仿真测试对象分析阶段 144
10．9．3 仿真测试方案设计阶段 145
10．9．4 仿真测试方案实施阶段 146
10．9．5 仿真测试结果评价阶段 146
10．10 小结 146
参考文献 146
第11章 数字孪生技术在自动驾驶测试中的应用 148
11．1 引言 148
11．2 案例背景及基本情况 149
11．2．1 自动驾驶测试的行业刚需 149
11．2．2 数字孪生技术更适合汽车自动驾驶的测试 151
11．3 系统框架 153
11．3．1 自动驾驶测试的数字孪生系统总体框架 153
11．3．2 数字孪生测试原理 155
11．4 案例特点 156
11．4．1 测试场景广，速度快且成本低 156
11．4．2 实现虚实映射，分层测试评价 157
11．5 实施步骤 158
11．5．1 数字孪生子系统 159
11．5．2 数字孪生测试评价管理子系统 163
11．6 案例成效和意义 164
11．6．1 积累关键技术研发的无形资产 164
11．6．2 保证车辆安全上路 165
11．7 数字孪生产业发展现状 165
11．8 数字孪生应用存在的挑战 166
11．9 小结 167
参考文献 168
第三部分 行业篇
第12章 汽车仿真测试行业标准与应用 170
12．1 引言 170
12．2 仿真测试行业国际标准 171
12．3 仿真测试行业国内标准 176
12．4 小结 178
参考文献 179
第13章 汽车自动驾驶仿真测试平台简介 180
13．1 引言 180
13．2 场景仿真软件 182
13．2．1 VTD 182
13．2．2 Prescan 184
13．2．3 Cognata 186
13．2．4 rFpro 187
13．2．5 Metamoto 187
13．2．6 Panosim 188
13．2．7 Sim-One 188
13．2．8 CARLA 190
13．2．9 AirSim 191
13．3 交通流仿真软件 191
13．4 传感器仿真软件公司 192
13．4．1 RightHook 192
13．4．2 MonoDrive 193
13．5 车辆动力学仿真软件 194
13．5．1 CarSim 194
13．5．2 CarMaker 195
13．5．3 AVL 196
13．5．4 Simpack 196
13．5．5 TESIS DYNAware 196
13．6 硬件在环仿真平台 197
13．6．1 美国国家仪器公司NI 197
13．6．2 dSPACE 198
13．7 小结 198
参考文献 198
第14章 智能网联汽车测试与研究机构介绍 200
14．1 引言 200
14．2 智能网联汽车测试与研究机构分类 201
14．2．1 国家级智能网联汽车检测中心 201
14．2．2 智能网联测试与研究科技创新公司 202
14．3 智能网联汽车测试与研究机构介绍 202
14．3．1 国家级智能网联汽车质量监督检验中心 202
14．3．2 智能网联测试与研究科技创新公司 211
14．4 小结 220
参考文献 221
第四部分 趋势篇
第15章 汽车自动驾驶仿真测试评价所面临的挑战与展望 223
15．1 引言 223
15．2 仿真测试评价技术的机遇与挑战 224
15．3 仿真测试相关法规标准亟待完善 226
15．4 人才培养的挑战与展望 227
15．5 产业链发展的挑战与机遇 229
15．6 小结 230
参考文献 231