汽车自动驾驶仿真测试蓝皮书

国内从事自动驾驶系统仿真与测试评价工作的管理人员及科研人员提供及时详细的技术指导参考和行业应用范例

本书是我国国内第一本全面介绍自动驾驶虚拟仿真测试技术的专业性书籍。通过国内相关技术标准制定专家、研究机构科学家、高校专家、国内自主研发技术团队专家等从多视角介绍与解读汽车自动驾驶仿真测试技术。
本书主要围绕国内外行业发展与行业应用现状、汽车自动驾驶仿真测试技术的原理与实现方法等方面进行了详细阐述。读者还可以从本书中查阅常用仿真测试工具、国内外相关测试标准、国内研究开发机构等信息。此外，本书汇编了行业原创技术实现内容，指出了研究发展方向，旨在为国内从事自动驾驶系统仿真与测试评价工作的管理人员及科研人员提供全面的技术指导和近期新的行业应用范例。

第一部分概述篇
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
4．3．1GNSS传感器建模与仿真059
4．3．2IMU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
7．4．1SUMO095
7．4．2TESSNG095
7．4．3VISSIM096
7．4．4CubeDynasim096
7．4．5Dynameq097
7．4．6DTALite098
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
8．4．1OpenDRIVE114
8．4．2OpenSCENARIO114
8．4．3OpenCRG115
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
13．2．1VTD182
13．2．2Prescan184
13．2．3Cognata186
13．2．4rFpro187
13．2．5Metamoto187
13．2．6Panosim188
13．2．7Sim-One188
13．2．8CARLA190
13．2．9AirSim191
13．3交通流仿真软件191
13．4传感器仿真软件公司192
13．4．1RightHook192
13．4．2MonoDrive193
13．5车辆动力学仿真软件194
13．5．1CarSim194
13．5．2CarMaker195
13．5．3AVL196
13．5．4Simpack196
13．5．5TESISDYNAware196
13．6硬件在环仿真平台197
13．6．1美国国家仪器公司NI197
13．6．2dSPACE198
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重量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重量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