基于增强现实的自动驾驶车辆测试平台构建与应用

摘要：本文介绍了一种基于增强现实技术的自动驾驶车辆测试平台的构建与应用。该平台利用ACM和Mcity测试轨道，采用数字双胞胎和DSRC技术实现物理测试轨道和模拟测试环境的同步。本文详细介绍了该平台的技术实现和应用场景，并对该平台进行了性能测试。结果表明，该平台可以有效地提高自动驾驶车辆的测试效率和安全性。

关键词：增强现实；自动驾驶车辆；测试平台；数字双胞胎；DSRC

一、引言

随着自动驾驶技术的发展，自动驾驶车辆的测试越来越受到关注。传统的自动驾驶车辆测试方法主要依赖于实地测试，这种方法的测试效率低、测试成本高，同时也存在一定的安全风险。因此，基于虚拟仿真技术的自动驾驶车辆测试方法逐渐成为了研究热点。

增强现实技术是一种将虚拟数字内容与现实世界融合的技术，可以为用户提供沉浸式的交互体验。在自动驾驶车辆测试中，增强现实技术可以将虚拟的测试场景融入到实际的测试环境中，使得测试更加真实可靠，同时也能提高测试效率和安全性。

本文介绍了一种基于增强现实技术的自动驾驶车辆测试平台的构建与应用。该平台利用ACM和Mcity测试轨道，采用数字双胞胎和DSRC技术实现物理测试轨道和模拟测试环境的同步。本文详细介绍了该平台的技术实现和应用场景，并对该平台进行了性能测试。结果表明，该平台可以有效地提高自动驾驶车辆的测试效率和安全性。

二、增强现实技术在自动驾驶车辆测试中的应用

增强现实技术是一种将虚拟数字内容与现实世界融合的技术，可以为用户提供沉浸式的交互体验。在自动驾驶车辆测试中，增强现实技术可以将虚拟的测试场景融入到实际的测试环境中，使得测试更加真实可靠同时也能提高测试效率和安全性。具体来说，增强现实技术可以用于以下方面：

1.测试场景的构建和展示

在传统的自动驾驶车辆测试中，测试场景的构建和展示需要大量的人力和物力投入。而在增强现实技术的支持下，可以通过虚拟技术快速构建各种测试场景，并将其融入到实际测试环境中，从而实现真实感和可靠性的提高。

2.驾驶员培训和模拟测试

在自动驾驶车辆测试中，驾驶员的素质和技能非常重要。因此，通过增强现实技术，可以为驾驶员提供更加真实的驾驶体验，从而加强其培训和模拟测试的效果。

3.安全风险预警和处理

在自动驾驶车辆测试过程中，存在一定的安全风险。通过增强现实技术，可以快速识别和处理潜在的安全风险，并及时采取措施避免事故的发生。

基于以上应用，增强现实技术已经被广泛应用于自动驾驶车辆测试中，并取得了显著的成果。

三、基于增强现实的自动驾驶车辆测试平台的构建

为了实现基于增强现实的自动驾驶车辆测试，我们构建了一种基于数字双胞胎和DSRC技术的测试平台。该平台可以将虚拟的测试场景与实际的测试环境相结合，实现了真实性和可靠性的提高。

1.测试轨道

我们利用ACM和Mcity测试轨道作为测试平台，这两个测试轨道分别具有不同的特点和功能。

ACM测试轨道位于密歇根州Ypsilanti，是世界上首屈一指的自动驾驶汽车测试轨道之一。该测试轨道采用了4公里长的高速公路环线，具有两车道和三车道，并有出口和入口匝道，以创造各种并线机会。该测试轨道可以模拟各种路况，从而实现对自动驾驶车辆的全面测试。

Mcity测试轨道是世界上第一个专门为自动驾驶汽车测试而建造的测试轨道。该测试轨道位于密歇根大学的校园内，包括各种类型的高速公路、环岛、城市街道等等，可以模拟复杂的城市驾驶环境，从而为自动驾驶车辆的测试提供了更加全面的场景。

2.数字双胞胎

数字双胞胎是指将实际物理环境通过传感器等技术获取到的数据构建成一个数字化的环境，以实现物理环境和数字环境的同步和互动。在自动驾驶车辆测试中，数字双胞胎可以通过模拟各种测试场景和交通情况，为自动驾驶车辆提供更加全面和真实的测试环境。

在我们的测试平台中，利用NDE模拟器和现有的高清地图构建了ACM和Mcity的数字双胞胎。在数字双胞胎中，我们模拟了各种路况和交通情况，包括车辆行驶速度、方向、位置等等，以实现与实际测试环境的同步。

3.DSRC技术

DSRC技术是一种专门用于车辆间通信的技术，可以实现车辆之间的信息交换和互动。在我们的测试平台中，利用安装在测试轨道上的DSRC路边设备，实现了数字双胞胎和物理测试轨道之间的信息同步。这些基于DSRC的设备可以通过802.11p和SAE J2735协议，通过即时转发信息和转发功能与自动驾驶车辆进行通信。

具体来说，我们利用即时转发信息功能将包含虚拟BV的标识符、经度、纬度、高度等的基本安全信息（BSM）广播给物理自动驾驶车辆，并利用转发功能将自动驾驶车辆收到的BSM转发给数字双胞胎。在接收到自动驾驶车辆的BSM后，我们在模拟世界中同步了自动驾驶车辆的状态，其中BV由智能测试环境控制。

四、基于增强现实的自动驾驶车辆测试平台的应用

基于以上技术，我们实现了基于增强现实的自动驾驶车辆测试平台，并在实际测试中进行了应用。我们选择了一些典型的测试场景，包括加速、制动、变道、直线行驶等等，对该平台进行了测试。

测试结果表明，基于增强现实的自动驾驶车辆测试平台可以有效地提高测试效率和安全性。首先，在数字双胞胎中模拟的测试场景和交通情况可以更加全面和真实地反映实际测试环境，从而提高测试的可靠性和真实性。其次，在数字双胞胎和物理测试轨道之间的信息同步中，DSRC技术可以实现快速的信息交换和互动，实现了数字环境和实际环境的同步。最后，在应用场景中，增强现实技术可以将虚拟测试场景融入到实际测试环境中，提高了测试效率和安全性。

此外，基于增强现实的自动驾驶车辆测试平台还具有以下优点：

1.测试成本低

相比于传统的实地测试方法，基于增强现实的测试方法可以大大降低测试成本，同时可以实现更加全面和真实的测试效果。

2.测试效率高

基于增强现实的测试方法可以通过虚拟技术快速构建各种测试场景，并将其融入到实际测试环境中，从而实现测试效率的提高。

3.测试安全性高

基于增强现实的测试方法可以通过增强现实技术识别和处理潜在的安全风险，并及时采取措施避免事故的发生，从而提高测试的安全性。

五、结论

本文介绍了一种基于增强现实技术的自动驾驶车辆测试平台的构建与应用。该平台利用ACM和Mcity测试轨道，采用数字双胞胎和DSRC技术实现物理测试轨道和模拟测试环境的同步。本文详细介绍了该平台的技术实现和应用场景，并对该平台进行了性能测试。结果表明，该平台可以有效地提高自动驾驶车辆的测试效率和安全性。同时，该平台还具有测试成本低、测试效率高、测试安全性高等优点。未来，我们将继续完善该平台，并在更广泛的应用场景中进行测试和应用。