整車車道偏離預警系統虛擬測試方法研究

鄭磊　周祥祥　鄭望曉

摘 要：現階段，基于整車的車道偏離預警系統測試主要包括實車場地測試和實車道路測試兩種。雖然實車場地測試可重復性較高，但測試場景單一，光照和天氣條件不可控，實車道路測試的變量更加不可控。整車結合虛擬場景的虛擬測試手段利用測試場景的定制化特點，可以滿足測試的高重復性要求，同時保證測試場景的全面性。

關鍵詞：測試車輛;車道偏離預警系統;虛擬環境;測試

中圖分類號：U463.6;U467 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）20-0022-03

Research on Virtual Test Method of Lane Departure Warning

System Based on Full Vehicle

ZHENG Lei ZHOU Xiangxiang ZHENG Wangxiao

（Test and Certification Department of Automotive Engineering Research Institute， Guangzhou Automobile Group Co.，Ltd.，Guangzhou Guangdong 511434）

Abstract： At this stage， the lane departure warning system test based on the whole vehicle mainly includes two types of real vehicle field test and real vehicle road test. Although the actual vehicle test is more repeatable， the test scenario is single， the lighting and weather conditions are uncontrollable， and the variables of the actual road test are more uncontrollable. The virtual test method of the vehicle combined with the virtual scene utilizes the customized features of the test scenario to meet the high repeatability requirements of the test and ensure the comprehensiveness of the test scenario.

Keywords： test vehicle;lane departure warning system;virtual environment;test

現階段，車道偏離預警系統一般采用自動駕駛機器人、RTK和高精度陀螺儀等設備進行測試，實時控制測試車輛的縱向和橫向速度，實時讀取測試車輛與偏離側的車道線的橫向距離信息，判斷測試車輛發出車道偏離預警信號時其與偏離側的車道線的橫向距離是否滿足標準要求。

道路測試時，測試車輛完全由測試駕駛員控制，開展自然駕駛場景下的車道偏離預警系統測試。同時，測試車輛配備工控機、激光雷達套件、Mobileye前視攝像頭套件、中距毫米波雷達套件、短距毫米波雷達套件和全景攝像頭套件等路試專用設備，通過路試數據采集設備，實時讀取測試車輛與左右兩側車道線的距離，實時計算測試車輛車道偏離預警體統發出報警信號時其與偏離側車道線的距離，判斷測試車輛車道偏離預警系統是否滿足要求。

虛擬測試手段利用四驅轉鼓系統、高清投影系統、PreScan仿真軟件和移動工作站等組成的虛擬測試臺架進行測試，測試用場景按照企業標準進行搭建，通過控制場景中虛擬車輛的縱向速度、橫向速度、道路寬度、車道線類型、車道線顏色和光照條件等變量形成測試場景庫，開展虛擬測試。

本文通過研究LDW系統的工作原理和觸發條件，利用仿真軟件PreScan搭建用于LDW測試的虛擬仿真環境模型，通過標定前視攝像頭的覆蓋區域驗證了該虛擬測試臺架的可行性。由于測試車輛在四驅轉鼓上無法觸發方向盤轉角信號和橫擺角速度信號，本文只針對直線道路的LDW系統進行虛擬測試研究。

1 LDW系統工作原理

車道偏離預警系統（LDW）主要由前視攝像頭、控制器、方向盤轉角傳感器和橫擺角速度傳感器等組成。當車道偏離預警系統開啟并激活時，前視攝像頭實時采集前方路面車道線信息，實時計算車輛與左右兩側車道線的橫向距離。當檢測到汽車有偏離動作發生，而且無偏離側轉向燈信號、方向盤急轉信號和緊急制動信號等信號激活時，控制器通過聲音、圖標和震動等方式提示駕駛員正在發生偏離，以便駕駛員及時修正車輛的行駛方向，確保安全駕駛，系統原理如圖1所示[1-7]。

2 整體方案設計

該方案利用現有的四驅轉鼓實驗室搭建測試臺架，為確保覆蓋盡可能多的車型的FOV角度，幕布選用的是5.08m的大型幕布。在實驗室空間允許的情況下，幕布布置在距離前軸滾筒中心前方3.5m的地方，使用升降器進行高度調節，如圖2所示。

投影儀選用的是工業級的高清投影儀，可投影畫面尺寸為2.54～7.62m，布置在距離幕布6.5m的位置，幕布橫向中心線、四驅轉鼓縱向中心線和投影儀燈泡中心點確保在同一平面內，使用升降器進行高度調節。

測試時將測試車輛移至四驅轉鼓上，調節測試車輛的橫向位置，使得測試車輛前視單目攝像頭落在幕布橫向中心線、轉鼓縱向中心線和投影儀燈泡中心點所在的面上，然后將測試車輛固定好。

3 虛擬場景搭建

虛擬場景的搭建是指針對車道偏離預警系統的功能特點，搭建模擬的3D交通環境，主要包括車道線設計和行駛工況設計，然后通過不同車道線和行駛工況的排列組合，形成測試矩陣，開展車道偏離預警的整車級測試[7]。

虛擬場景搭建時，首先需要獲取測試車輛前視單目攝像頭的安裝高度和FOV參數，虛擬場景中車輛模型配置的前視單目攝像頭參數按照測試車輛攝像頭進行配置。搭建場景示例如圖3所示，車道偏離預警系統測試場景設計矩陣如表1所示。

4 高清投影系統布置

幕布可投影區域的中心高度與測試車輛單目攝像頭中心點的高度保持一致。一是根據測試車輛前視單目攝像頭的FOV參數，計算出攝像頭在幕布縱向位置處的視野范圍;二是通過調節投影儀投影的畫面尺寸，與攝像頭在此處的視野范圍尺寸保持一致;三是通過調節投影儀的高度，確保投影畫面中心點與幕布可投影區域的中心點重合，保證投影畫面輸入給測試車輛前視單目攝像頭的場景畫面與虛擬場景中攝像頭模型看到的畫面一致。

5 測試結果分析

測試開始時，測試車輛和轉鼓速度的配置和場景中車輛模型的車速保持一致。當測試車輛車道偏離預警系統激活時，開始運行測試場景模型，將3D-VisViewer畫面通過投影儀投射到幕布上，運行場景庫的場景模型，記錄測試過程中測試車輛儀表端車道偏離預警系統的狀態值。

針對白天正午時分光線下的白色單虛線開展一輪測試，如圖4所示，測試結果顯示，設置的72次偏離動作中測試車輛車道偏離預警系統均正常觸發，無漏報發生，6個場景共72次偏離動作中只有縱向80km/h和橫向0.8m/s的場景下出現兩次瞬時車道線丟失情況，其他均正常識別車道線，無丟失。

與白天相比，夜間場景對整車車道偏離預警系統的要求較高，示例如圖5所示。針對午夜時分光線下的白色單虛線開展一輪測試，如圖6所示，測試結果顯示，設置的72次偏離動作中測試車輛車道偏離預警系統均正常觸發，無漏報發生，車道線識別均正常，無丟失。

除了測試生活中常見的白色線，該方案針對黃色線和橙色線也開展了測試，分別利用60km/h縱向和0.1m/s橫向以及60km/h縱向與0.8m/s橫向兩種場景，設置了48次偏離動作，測試結果如圖7所示。其中，當偏離速度設置為0.1m/s時，測試車輛車道偏離預警系統均正常觸發報警，無漏報和無車道線丟失情況發生;當偏離速度設置為0.8m/s時，橙色線雖無車道線識別丟失情況發生，但出現6次漏報警，漏報警占比50%，黃色線發生一次漏報警現象。

綜上，基于整車的車道偏離預警系統在環虛擬測試方法可行。

參考文獻：

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