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原文传递数据驱动的智能驾驶数字孪生仿真测试系统架构设计与实现

论文题名：	数据驱动的智能驾驶数字孪生仿真测试系统架构设计与实现
关键词：	智能驾驶汽车;测试系统;数字孪生;数据驱动
摘要：	随着人工智能的快速发展，智能驾驶汽车将是汽车行业未来的主流竞争点。然而最近几年智能驾驶汽车经常出现安全事故，其安全性能否得到充分保障成为关注焦点，因此在智能驾驶汽车商用之前非常有必要对智能驾驶汽车进行全面、有效的测试。目前主要的智能驾驶汽车测试方法是采用真实道路测试的方法，但是这种路测的方式存在着成本高、测试周期长等问题。从智能驾驶仿真测试的发展现状看，基于数字孪生的智能驾驶仿真测试成为当前研究的热点。本文对数据驱动的智能驾驶数字孪生仿真测试系统架构进行设计与实现，主要完成以下四个方面的工作：　　（1）从低成本、可靠性高、流程快的智能驾驶仿真测试目标出发，结合硬件部分与软件部分对智能驾驶数字孪生仿真测试系统架构进行总体设计，围绕数字孪生仿真测试场景构建模块、集成通信模块和智能驾驶控制模块之间形成一个仿真测试闭环。　　（2）针对端到端智能驾驶控制问题，提出了一种基于CNN-BiLSTM-AM神经网络的智能驾驶控制方法。该方法能够有效提取数据特征、聚焦关键特征并能挖掘数据的时序性。利用Airsim仿真平台提供的端到端智能驾驶数据集作为训练集，训练出一个基于CNN-BiLSTM-AM的智能驾驶控制模型，将该模型与CNN、CNN-LSTM、CNN-GRU和CNN-BiLSTM四种模型性能进行实验对比，该模型的智能驾驶整体控制性能最高提升了4%。　　（3）搭建智能驾驶数字孪生仿真测试系统，按照系统架构设计实现各个模块组成闭环。利用Airsim仿真平台基于场景元素组合搭建数字孪生仿真测试场景，通过调整天气、地形等参数形成复杂的智能驾驶测试场景。根据软硬件结合的系统架构，搭建系统硬件环境并部署智能驾驶控制模型。为了让系统形成闭环结构，搭建基于UDP协议的系统通信链路实现仿真测试场景与智能驾驶控制器之间的通信，形成智能驾驶数字孪生仿真测试系统。　　（4）为加快仿真测试流程、实现仿真测试各环节有效管理，搭建了基于微服务架构的智能驾驶数字孪生仿真测试管理系统，包括用户信息管理模块、角色管理模块、测试场景管理模块和算法模型管理模块，实现人机交互界面展示。　　智能驾驶数字孪生仿真测试系统架构设计为整个系统的实现奠定基础，智能驾驶控制模型是智能驾驶数字孪生仿真测试系统的仿真测试对象，智能驾驶数字孪生仿真测试系统的实现是本文研究的核心目标，智能驾驶数字孪生仿真测试管理系统的实现是作为智能驾驶数字孪生仿真测试系统的辅助测试工具来加快仿真测试流程，将四个方面的工作结合实现数据驱动的智能驾驶数字孪生仿真测试系统架构，通过该架构可以降低仿真测试成本、提高仿真测试效率。
作者：	罗健炜
专业：	控制科学与工程
导师：	余荣
授予学位：	硕士
授予学位单位：	广东工业大学
学位年度：	2023