一种自动驾驶车辆道路窨井及井盖柔性化模拟测试装置

摘要

本发明是一种自动驾驶车辆道路窨井及井盖柔性化模拟测试装置。路面结构上设置有移动路面，路面结构下设置有承载钢槽，移动路面上设置有窨井盖和窨井坑，承载钢槽上设置有相互连接的传动件、驱动电机和减速器，驱动电机上设置有激光测距仪，承载钢槽上设有激光反射器，路侧控制器设置有显示屏、按键、声光报警器件。路侧控制器可以实现：传动件带动承载钢槽运动、承载钢槽带动移动路面运动，移动路面上的窨井盖和窨井坑实现垂直于道路方向的水平移动，路侧控制器可以进行状态报警，支持窨井盖和窨井坑位置现场手动调节，也可以通过手持终端或服务器实现远程控制。本发明具有结构简单、效率高、控制方便、模拟场景真实和制造成本低廉的优点。

权利要求

1.一种自动驾驶车辆道路窨井及井盖柔性化模拟测试装置，由路面结构⑴和路侧控制器⑵组成，其特征在于：

路面结构⑴上设置有移动路面⑶，移动路面⑶安装在承载钢槽⑷内，移动路面⑶上设置有窨井盖⑹和窨井坑⑺；移动路面⑶作为路面结构⑴的一部分，安装在与路面结构⑴中间等高的位置，移动路面⑶运动方向垂直于路面结构⑴；承载钢槽⑷上设置有相互连接的传动件⑻，承载钢槽⑷由支撑件⑸支撑，动力基座⑽固定在地面，驱动电机⑾和减速器⑿安装在动力基座⑽上，传动件⑻与减速器⑿相互连接；窨井坑⑺作为移动路面⑶的一部分与移动路面⑶固定连接，窨井盖⑹覆盖在窨井坑⑺上，窨井坑⑺与窨井盖⑹相对静止；动力基座⑽上设置有激光测距仪⒀；承载钢槽⑷上设置有激光反射器⒁，路侧控制器⑵设置有显示屏、按键、声光报警器件；

路侧控制器⑵能够实现：传动件⑻带动承载钢槽⑷运动、承载钢槽⑷沿垂直于路面结构⑴方向水平运动、带动移动路面⑶实现同样的移动，移动路面⑶上的窨井盖⑹和窨井坑⑺作水平移动，监测移动路面⑶与路面结构⑴的相对位置，路侧控制器⑵能够手控调节和状态报警。

说明书

一种自动驾驶车辆道路窨井及井盖柔性化模拟测试装置

技术领域

[0001] 本发明涉及自动驾驶车辆检测技术领域，特别是一种自动驾驶车辆道路窨井及井盖柔性化模拟测试装置。

背景技术

[0002] 目前，自动驾驶车辆的检测主要采用仿真测试、封闭道路测试和开放道路测试三级结构，其中封闭场地测试主要通过复现典型实际道路环境场景，测试车辆对不同场景的
识别和响应性能。窨井坑和窨井盖作为自动驾驶场景中道路结构及附属物中的典型场景元
素，自动驾驶车辆对于道路窨井坑和窨井盖的正确识别及响应对于自动驾驶汽车完成规划
决策和控制是至关重要的，所以对于该场景的测试也是必不可少的。中国专利
CN106525454B公开了一种“自动驾驶车辆的静态障碍物响应性能测试方法及测试场”，提供
的是一种对道路静态障碍物响应性能的测试方法，但是该方法并不能适应千变万化的道路
障碍物识别及响应测试。现有技术中，自动驾驶车辆封闭道路测试检测过程中对于窨井坑
及窨井盖的识别及响应测试是基于真实的固定窨井坑和窨井盖，该方法存在的缺陷是：灵
活性低、适应性差、扩展不足、效率低下、成本较高、参数化场景缺失。

发明内容

[0003] 本发明的目的是要提供一种自动驾驶车辆道路窨井及井盖柔性化模拟测试装置，它能够有效地模拟错综复杂的窨井坑与窨井盖识别及响应测试场景，可靠地实现道路场景
的柔性化搭建和参数化模拟，极大的提高检测效率、降低试验成本。

[0004] 本发明的技术方案是：设计一种自动驾驶车辆道路窨井及井盖柔性化模拟测试装置,由路面结构和路侧控制器组成，路面结构上设置有移动路面，移动路面安装在承载钢槽
内，移动路面上设置有窨井盖和窨井坑，移动路面作为路面结构的一部分，安装在与路面结
构中间等高的位置，移动路面运动方向垂直于路面结构，并且沿水平方向平移；承载钢槽上
设置有相互连接的传动件、驱动电机和减速器，承载钢槽由支撑件支撑；窨井坑作为移动路
面的一部分与移动路面固定连接，窨井盖覆盖在窨井坑上，窨井坑与窨井盖相对静止，共同
运动；驱动电机上设置有激光测距仪，路面结构的承载钢槽上设置有激光反射器，路侧控制
器设置有显示屏、按键、声光报警器件。路侧控制器可以实现：传动件带动承载钢槽运动、承
载钢槽带动路面结构运动、路面结构带动移动路面作水平运动，移动路面上的窨井盖和窨
井坑作水平移动，监测移动路面与路面结构的相对位置，路侧控制器可以手控调节和状态
报警。

[0005] 本发明的有益技术效果是：由于移动路面与承载钢槽和传动件连接，由导向件及支撑件支撑，因而可以实现传动件带动移动路面垂直于路面结构沿水平方向的移动。同时
由于移动路面上设置有窨井坑和窨井盖，因而可以通过移动路面带动窨井坑和窨井盖的移
动，实现窨井盖和窨井坑相对于路面结构的场景变化。另外由于动力基座上设置有激光测
距仪，配合安装在承载钢槽底部的激光反射器，可以通过路侧控制器实时监测移动路面和
路面结构的位置状态，并且控制窨井坑和窨井盖的位置变换，最终实现窨井坑和窨井盖相
对于道路位置的柔性化搭建和参数化调节，实现丰富场景用例。本发明还具有结构简单、控
制方便、模拟场景真实、制造成本低廉和帮助测试效率大幅提高的优点。

附图说明

[0006] 图1是结构示意图A； 图2是结构示意图B；图3是控制实施过程图。

[0007] 图中，1、路面结构，2、路侧控制器，3、移动路面，4、承载钢槽，5、支撑件，6、窨井盖，7、窨井坑，8、传动件，9、导向件，10、动力基座，11、驱动电机，12、减速器，13、激光测距仪，
14、激光反射器， 15、服务器，16、手持终端。

具体实施方式

[0008] 下面通过附图提供的实施例对本发明作进一步说明。

[0009] 第一部分，结构概述。

[0010] 移动路面⑶作为路面结构⑴的一部分，安装在与路面结构⑴中间等高的位置，移动路面⑶运动方向垂直于路面结构⑴，沿水平方向平移；窨井坑⑺作为移动路面⑶的一部
分与移动路面⑶固定连接，窨井盖⑹覆盖在窨井坑⑺上，与窨井盖⑹相对静止，共同运动。
移动路面⑶安装在承载钢槽⑷内，承载钢槽⑷由支撑件⑸支撑。支撑件⑸一端与承载钢槽
⑷固定连接，另一端与导向件⑼的运动部分通过轴承及销轴连接，导向件⑼的导轨部分与
地面基座固定连接。

[0011] 导向件⑼水平安装，与路面结构⑴垂直，保证导向件⑼可以使承载机构能够垂直于路面结构⑴，沿水平方向平行移动。承载钢槽⑷底部安装有传动件，将牵引力传输到承载
钢槽⑷上。驱动电机⑾与减速器⑿安装在动力基座⑽上，驱动电机⑾连接减速器⑿，减速器
⑿连接传动件⑻，将驱动力转化成为承载钢槽⑷的牵引力。承载钢槽⑷底部安装有激光反
射器⒁，激光测距仪⒀水平固定安装在动力基座⑽上，实时测量激光反射器⒁与激光测距
仪⒀之间的实际水平距离。路侧控制器⑵安装在路面结构⑴旁，包括有控制面板显示屏、控
制按键、声光报警系统，并且与激光测距仪⒀连接、与驱动电机⑾连接、与服务器⒂连接。服
务器⒂通过网络与手持终端⒃连接。

[0012] 第二部分，控制过程。

[0013] 测试系统包括两种控制方式，第一种，通过手持终端⒃和服务器⒂实现远程控制；第二种，通过道路旁的路侧控制器⑵进行现场调节。所述装置使用过程主要步骤如下：

[0014] S10，手持终端⒃通过网络连接服务器⒂，手持终端⒃将测试请求和测试参数发送给接服务器⒂。

[0015] S20，服务器⒂接收手持终端⒃的测试请求和测试参数后，经数据处理，向路侧控制器⑵发出控制指令。

[0016] S30，路侧控制器⑵自动调节移动路面⑶，实现移动路面⑶的位置调节，并将信息反馈至服务器⒂，服务器⒂再将调节后的信息反馈给手持终端⒃。

[0017] S40，完成窨井坑⑺与窨井盖⑹位置调节任务，测试准备完成。

[0018] 手持终端⒃通过网络实现与服务器⒂的连接，将测试需求发送给服务器⒂。

[0019] 服务器⒂接收来自手持终端⒃的请求，结合当前的测试场地和测试设备使用情况，判断是否可以提供测试服务，并反馈给手持终端⒃。

[0020] 若条件满足可以准备测试，则服务器⒂根据实时监控的窨井坑⑺和窨井盖⑹相对于路面机构⑴的实际位置参数，经过数据处理，计算得出移动路面⑶若要满足手持终端⒃
发送来的测试参数需求，需要移动的方向和移动的位移。

[0021] 所述窨井坑⑺和窨井盖⑹相对于路面机构的实际位置参数，由安装在动力基座⑽上的激光测距仪⒀配合安装在承载钢槽⑷底部的激光反射器⑽实时测量所得。

[0022] 所述测量所得的窨井坑⑺和窨井盖⑹相对于路面机构的实际位置参数由激光测距仪⒀传输给路侧控制器⑵，路侧控制器⑵传输给服务器⒂。

[0023] 所述服务器⒂将移动路面⑶装置基于当前位置所需要移动的方向和距离控制指令发送给路侧控制器⑵。

[0024] 路侧控制器⑵接收到来自服务器⒂的控制指令后，路侧控制器⑵自动开启声光报警，发出警告，持续时间30s。

[0025] 声光报警时间30s结束之后，路侧控制器⑵结合激光测距仪⒀配合激光测距反射器所测得的窨井坑⑺和窨井盖⑹相对于路面结构⑴的实时位置参数，启

[0026] 动动力系统，进而实现窨井盖⑹和窨井坑⑺相对于路面结构⑴的目标参数的移动。

[0027] 所述窨井盖⑹和窨井坑⑺相对于路面结构⑴的移动过程主要包括：

[0028] 路侧控制器⑵控制安装于与大地固定连接的动力基座⑽上的驱动电机⑾，驱动电机⑾将驱动力矩传递到减速器⑿，减速器⑿实现转速的降低和扭矩的增大，将驱动电机⑾
的扭矩经过减速器⑿放大之后，传递到传动件⑻。

[0029] 传动件⑻与承载钢槽⑷固定连接，传动件⑻驱动承载钢槽⑷沿垂直于路面结构⑴的方向水平移动。

[0030] 承载钢槽⑷与支撑件⑸固定连接，支撑件⑸支撑承载钢槽⑷保持水平。

[0031] 支撑件⑸与导向件⑼的导向轮连接，导向件⑼的导轨水平安装，垂直于路面结构⑴方向，导向件⑼安装在与大地固定连接的水泥基座上，保证支撑件⑸可以沿导向件⑼方
向水平移动。

[0032] 移动路面⑶安装于承载钢槽⑷内，承载钢槽⑷沿垂直于路面结构⑴方向水平移动，带动移动路面⑶实现同样的移动。

[0033] 窨井坑⑺被安装在移动路面⑶中，与移动路面⑶固定连接，移动路面⑶的运动，会带动窨井坑⑺实现同样的移动。

[0034] 窨井盖⑹覆盖于窨井坑⑺上，与窨井坑⑺相对静止，窨井坑⑺的运动，会带动窨井盖⑹实现同样的移动。

[0035] 为实现道路窨井盖⑹及窨井坑⑺与路面结构⑴在单个车道内可以覆盖所有不同的参数化场景，移动路面⑶最小有效长度按下式计算：L = R + 3W，式中，R为窨井坑⑺半
径；W为单车道宽度。

[0036] 激光测距仪⒀安装在动力基座⑽上，与大地相对固定，激光反射器⒁安装在承载钢槽⑷底部，与承载钢槽⑷固定连接，从而与移动路面⑶相对静止，与窨井坑⑺相对静止，
与窨井盖⑹相对禁止。

[0037] 激光反射器⒁的有效反射面几何中心水平方向与激光测距仪⒀中心保持一致。

[0038] 激光测距仪⒀实时测量激光测距仪⒀与激光反射器⒁的水平距离，并通过初始位置的标定和换算，最后换算为窨井坑⑺和窨井盖⑹相对于真实道路的实时位置参数。

[0039] 通过窨井盖⑹的水平移动，以及激光测距仪⒀的实时监测，实现窨井盖⑹按照路侧控制器⑵预定的参数的调节，移动窨井盖⑹的水平调节完成。

[0040] 调节结束之后，路侧控制器⑵的声光报警机构停止工作，报警解除。

[0041] 路侧控制器⑵将通过激光测距仪⒀和激光反射器⒁测量的实时窨井盖⑹与路面结构⑴的相对位置参数显示在路侧控制器⑵的控制面板的显示屏上。

[0042] 路侧控制器⑵将通过窨井盖⑹与路面结构⑴的相对位置参数发送给服务器⒂。

[0043] 服务器⒂将受到的来自于路侧控制器⑵的窨井盖⑹与路面结构⑴的相对位置关系参数通过网络发送给手持终端⒃，至此，窨井盖⑹与窨井坑⑺相对于路面结构⑴的参数
化调节结束。