CN111124700B - 仿真软件模型的接入方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提出一种仿真软件模型的接入方法和装置。该方法包括：将仿真算法节点需要的输入参数转换得到操作系统输入主题；通过操作系统节点将所述操作系统输入主题发送至仿真算法模型；接收来自所述操作系统节点的操作系统输出主题，所述操作系统输出主题中包括所述仿真算法模型针对所述操作系统输入主题中的输入参数返回的输出参数。本发明实施例中，仿真算法节点通过操作系统节点接入仿真软件模型，可以利用操作系统的消息传递机制，通过操作系统节点实现仿真算法节点与仿真软件模型之间的参数传递。

Description

仿真软件模型的接入方法和装置

技术领域

本发明涉及计算机仿真技术领域，尤其涉及一种仿真软件模型的接入方法和装置。

背景技术

ROS(Robot Operating System，机器人操作系统)作为目前机器人领域广泛被接受的操作系统，以其便捷的接入方式被大部分机器人爱好者和开发者所熟悉和使用。

在自动驾驶领域的初级阶段，也使用ROS进行消息传递。商业仿真软件产生较早，其在传统车厂有着独特的接入方法。随着近几年自动驾驶的兴盛，如何使传统的仿真软件接入ROS成为了人们急需的功能。

发明内容

本发明实施例提供一种仿真软件模型的接入方法和装置，以解决现有技术中的一个或多个技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种仿真软件模型的接入方法，包括：

将仿真算法节点需要的输入参数转换得到操作系统输入主题；

通过操作系统节点将所述操作系统输入主题发送至仿真算法模型；

接收来自所述操作系统节点的操作系统输出主题，所述操作系统输出主题中包括所述仿真算法模型针对所述操作系统输入主题中的输入参数返回的输出参数。

在一种实施方式中，该方法还包括：

将所述仿真算法节点需要的输入参数，按照所述仿真软件模型的统一度量单位进行归约计算。

在一种实施方式中，所述仿真软件模型为动力学模型，将仿真算法节点需要的输入参数转换得到操作系统输入主题，包括：

将所述仿真算法节点需要的动力学输入参数转换得到所述操作系统输入主题，所述动力学输入参数包括刹车、油门、档位和方向盘转角中的至少一项。

在一种实施方式中，通过操作系统节点将所述操作系统输入主题发送至仿真算法模型，包括：

将所述操作系统输入主题发送至以动力学模型为基础封装好的操作系统节点；

通过所述操作系统节点向所述动力学模型发送包括所述动力学输入参数的所述操作系统输入主题。

在一种实施方式中，接收来自所述操作系统节点的操作系统输出主题，包括：

通过操作系统节点接收所述动力学模型针对所述动力学输入参数返回的所述操作系统输出主题，所述操作系统输出主题中包括所述动力学输入参数对应的动力学输出参数。

第二方面，本发明实施例提供了一种仿真软件模型的接入装置，包括：

转换模块，用于将仿真算法节点需要的输入参数转换得到操作系统输入主题；

发送模块，用于通过操作系统节点将所述操作系统输入主题发送至仿真算法模型；

接收模块，用于接收来自所述操作系统节点的操作系统输出主题，所述操作系统输出主题中包括所述仿真算法模型针对所述操作系统输入主题中的输入参数返回的输出参数。

在一种实施方式中，该装置还包括：

规约计算模块，用于将所述仿真算法节点需要的输入参数，按照所述仿真软件模型的统一度量单位进行归约计算。

在一种实施方式中，所述仿真软件模型为动力学模型，所述转换模块还用于将所述仿真算法节点需要的动力学输入参数转换得到所述操作系统输入主题，所述动力学输入参数包括刹车、油门、档位和方向盘转角中的至少一项。

在一种实施方式中，所述发送模块还用于将所述操作系统输入主题发送至以动力学模型为基础封装好的操作系统节点；通过所述操作系统节点向所述动力学模型发送包括所述动力学输入参数的所述操作系统输入主题。

在一种实施方式中，所述接收模块还用于通过操作系统节点接收所述动力学模型针对所述动力学输入参数返回的所述操作系统输出主题，所述操作系统输出主题中包括所述动力学输入参数对应的动力学输出参数。

第三方面，本发明实施例提供了一种仿真软件模型的接入装置，所述装置的功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。

在一个可能的设计中，所述装置的结构中包括处理器和存储器，所述存储器用于存储支持所述装置执行上述仿真软件模型的接入方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。所述装置还可以包括通信接口，用于与其他设备或通信网络通信。

第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，用于存储仿真软件模型的接入装置所用的计算机软件指令，其包括用于执行上述仿真软件模型的接入方法所涉及的程序。

第五方面，本发明实施例提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，所述计算机程序/指令在被处理器执行时实现如上所述的方法。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：仿真算法节点通过操作系统节点接入仿真软件模型，可以利用操作系统的消息传递机制，通过操作系统节点实现仿真算法节点与仿真软件模型之间的参数传递。

上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：自动驾驶仿真算法节点通过操作系统节点接入动力学模型，可以利用操作系统的消息传递机制，通过操作系统节点实现自动驾驶仿真算法节点与动力学模型之间的动力学参数的传递。

上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本发明公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本发明范围的限制。

图1示出根据本发明实施例的仿真软件模型的接入方法的流程图。

图2示出根据本发明实施例的仿真软件模型的接入方法的流程图。

图3示出根据本发明实施例的仿真软件模型的接入方法的应用场景的示意图。

图4示出根据本发明实施例的仿真软件模型的接入方法的应用示例的流程图。

图5示出根据本发明实施例的仿真软件模型的接入装置的结构框图。

图6示出根据本发明实施例的仿真软件模型的接入装置的结构框图。

图7示出根据本发明实施例的仿真软件模型的接入装置的结构框图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

图1示出根据本发明实施例的仿真软件模型的接入方法的流程图。如图1所示，该仿真软件模型的接入方法可以包括判定过程，具体可以包括：

步骤S11、将仿真算法节点需要的输入参数转换得到操作系统输入主题。

步骤S12、通过操作系统节点将所述操作系统输入主题发送至仿真算法模型。

步骤S13、接收来自所述操作系统节点的操作系统输出主题，所述操作系统输出主题中包括所述仿真算法模型针对所述操作系统输入主题中的输入参数返回的输出参数。

在一种示例中，本发明实施例的操作系统可以包括ROS等具有实时消息传递机制的车载操作系统。车载操作系统的软件可以应用于仿真环境中。以ROS为例，ROS主题包括ROS输入主题和ROS输出主题。ROS输入主题可以包括输入参数对应的字段名称。ROS输出主题可以包括输出参数对应的字段名称。例如：在动力学中，刹车、油门、档位、方向盘转角这些动力学输入参数可以包裹成一个集合命名为ROS主题topicA。

在本发明实施例中，仿真算法节点通过操作系统节点接入仿真软件模型，可以利用操作系统的消息传递机制，通过操作系统节点实现仿真算法节点与仿真软件模型之间的参数传递。以ROS为例，仿真算法节点通过ROS节点接入仿真软件模型，可以利用ROS的消息传递机制，通过ROS节点实现仿真算法节点与仿真软件模型之间的参数传递。

在一种实施方式中，如图2所示，在步骤S11之前，该方法还包括：

步骤S20、将所述仿真算法节点需要的输入参数，按照所述仿真软件模型的统一度量单位进行归约计算。

例如，如果仿真软件模型的统一度量单位为0-1之间的某一个数，而多个输入参数比如刹车、油门他们的量程为0-100之间的某一个数，将多个输入参数比如刹车、油门进行规约计算的方式为从0-100归约为0-1之间，即除以100计算。

在一种实施方式中，所述仿真软件模型为动力学模型，步骤S11包括：

步骤S21、将所述仿真算法节点需要的动力学输入参数转换得到所述操作系统输入主题，所述动力学输入参数包括刹车、油门、档位和方向盘转角中的至少一项。

例如，仿真算法节点可以将刹车、油门、档位和方向盘转角这些参数集合转换为ROS输入主题topicA。通过ROS节点传递到动力学模型中。动力学模型解析这些ROS输入主题，获得动力学输入参数。按照这些动力学输入参数，在动力学模型中得到对应的动力学输出参数。以商用动力学模型CarMaker为例，刹车对应的输出参数为brake_cm、油门对应的输出参数为throttle_cm，档位对应的输出参数为gear_cm，方向盘转角对应的输出参数为steerang_cm。

在一种实施方式中，步骤S12包括：

步骤S22、将所述操作系统输入主题发送至以动力学模型为基础封装好的操作系统节点。

步骤S23、通过所述操作系统节点向所述动力学模型发送包括所述动力学输入参数的所述操作系统输入主题。

在一种实施方式中，步骤S13中，接收来自所述操作系统节点的操作系统输出主题，包括：

步骤S24、通过操作系统节点接收所述动力学模型针对所述动力学输入参数返回的所述操作系统输出主题，所述操作系统输出主题中包括所述动力学输入参数对应的动力学输出参数。

在本发明实施例中，自动驾驶仿真算法节点，可以利用操作系统节点接入动力学模型，通过操作系统节点实现自动驾驶仿真算法节点与动力学模型之间的动力学参数的传递。例如，自动驾驶仿真算法节点能够通过ROS节点，从动力学模型获取执行自动驾驶仿真任务所需要的动力学参数。

如图3所示，本发明实施例主要包括仿真软件模型例如动力学模型，操作系统节点例如ROS节点，以及仿真算法节点例如自动驾驶仿真算法节点。

在一种应用示例中，如图4所示，该仿真软件模型的接入方法包括：

步骤S41、预配置或操作人员设置仿真软件模型例如动力学模型所需要的ROS主题(topic)，包括输入主题(包括刹车、油门、档位、方向盘转角)和输出主题。仿真软件模型通过输入主题可以得到外部节点例如仿真算法节点传入的输入参数例如动力学输入参数。

步骤S42、仿真算法节点确定动力学模型需要的动力学参数。其中，这些参数可以按照仿真软件模型给出的统一度量单位进行归约计算。

步骤S43、仿真算法节点将动力学参数转换为动力学模型所需要的ROS主题，并按照ROS的通讯协议例如TCP/IP或者共享内存的方式，将主题广播出去。

步骤S44、仿真算法节点将转换后的ROS主题发送给以动力学模型为基础封装好的ROS节点。

步骤S45、动力学模型通过封装的ROS节点订阅仿真算法节点发出的ROS主题，解析得到其中的参数。根据这些参数拿到动力学模型返回的结果即输出参数后，并将这些输出参数封装成仿真算法节点需要的ROS主题。

步骤S46、动力学模型通过ROS节点将ROS主题发送给仿真算法节点。至此，完成了一次消息计算和传递。

步骤S47、仿真算法节点利用收到的包括ROS主题中的输出参数进行仿真运算，例如执行自动驾驶仿真任务。

在本发明实施例中，基于仿真软件模型统一抽象出一层与动力学模型有关的接入方法，此方法一般为指定仿真软件模型对外统一的主题名称，例如输入主题topicA，输出主题topicB，所有的动力学模型在接入仿真软件模型的时候都需要将输出参数填写到topicA对应的消息中，而仿真软件模型需要将动力学模型需要的参数都填写到topicB中统一发出，定制发送和接收相关参数的ROS消息机制，用来完成仿真软件模型与用户的仿真算法节点之间关于动力学参数传递的问题。

此外，除了动力学参数之外的其他参数如摄像头、雷达等，也可以通过统一的抽象接口接入相应的仿真算法模型来获取。

图5示出根据本发明实施例的仿真软件模型的接入装置的结构框图。如图5所示，该装置可以包括：

转换模块51，用于将仿真算法节点需要的输入参数转换得到操作系统输入主题。在一种示例中，本发明实施例的操作系统可以包括ROS等具有实时消息传递机制的车载操作系统。

发送模块52，用于通过操作系统节点将所述操作系统输入主题发送至仿真算法模型。

接收模块53，用于接收来自所述操作系统节点的操作系统输出主题，所述操作系统输出主题中包括所述仿真算法模型针对所述操作系统输入主题中的输入参数返回的输出参数。

在一种实施方式中，如图6所示，该装置还包括：

规约计算模块54，用于将所述仿真算法节点需要的输入参数，按照所述仿真软件模型的统一度量单位进行归约计算。

在一种实施方式中，所述仿真软件模型为动力学模型，所述转换模块51还用于将所述仿真算法节点需要的动力学输入参数转换得到所述操作系统输入主题，所述动力学输入参数包括刹车、油门、档位和方向盘转角中的至少一项。

在一种实施方式中，所述发送模块52还用于将所述操作系统输入主题发送至以动力学模型为基础封装好的操作系统节点；通过所述操作系统节点向所述动力学模型发送包括所述动力学输入参数的所述操作系统输入主题。

在一种实施方式中，所述接收模块53还用于通过操作系统节点接收所述动力学模型针对所述动力学输入参数返回的所述操作系统输出主题，所述操作系统输出主题中包括所述动力学输入参数对应的动力学输出参数。

本发明实施例各装置中的各模块的功能可以参见上述方法中的对应描述，在此不再赘述。

图7示出根据本发明实施例的仿真软件模型的接入装置的结构框图。如图7所示，该装置包括：存储器910和处理器920，存储器910内存储有可在处理器920上运行的计算机程序。所述处理器920执行所述计算机程序时实现上述实施例中的事务提交方法。所述存储器910和处理器920的数量可以为一个或多个。

该装置还包括：

通信接口930，用于与外界设备进行通信，进行数据交互传输。

存储器910可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。

如果存储器910、处理器920和通信接口930独立实现，则存储器910、处理器920和通信接口930可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。所述总线可以是工业标准体系结构(ISA，Industry Standard Architecture)总线、外部设备互连(PCI，PeripheralComponent)总线或扩展工业标准体系结构(EISA，Extended Industry StandardComponent)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

可选的，在具体实现上，如果存储器910、处理器920及通信接口930集成在一块芯片上，则存储器910、处理器920及通信接口930可以通过内部接口完成相互间的通信。

本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述实施例中任一所述的方法。

本发明实施例提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令在被处理器执行时实现上述实施例中任一所述的方法。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读存储介质中。所述存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种仿真软件模型的接入方法，其特征在于，包括：

将仿真算法节点需要的输入参数转换得到操作系统输入主题；

通过操作系统节点将所述操作系统输入主题发送至仿真算法模型；

接收来自所述操作系统节点的操作系统输出主题，所述操作系统输出主题中包括所述仿真算法模型针对所述操作系统输入主题中的输入参数返回的输出参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

将所述仿真算法节点需要的输入参数，按照所述仿真软件模型的统一度量单位进行归约计算。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述仿真软件模型为动力学模型，将仿真算法节点需要的输入参数转换得到操作系统输入主题，包括：

将所述仿真算法节点需要的动力学输入参数转换得到所述操作系统输入主题，所述动力学输入参数包括刹车、油门、档位和方向盘转角中的至少一项。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过操作系统节点将所述操作系统输入主题发送至仿真算法模型，包括：

将所述操作系统输入主题发送至以动力学模型为基础封装好的操作系统节点；

通过所述操作系统节点向所述动力学模型发送包括所述动力学输入参数的所述操作系统输入主题。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，接收来自所述操作系统节点的操作系统输出主题，包括：

通过操作系统节点接收所述动力学模型针对所述动力学输入参数返回的所述操作系统输出主题，所述操作系统输出主题中包括所述动力学输入参数对应的动力学输出参数。

6.一种仿真软件模型的接入装置，其特征在于，包括：

转换模块，用于将仿真算法节点需要的输入参数转换得到操作系统输入主题；

发送模块，用于通过操作系统节点将所述操作系统输入主题发送至仿真算法模型；

接收模块，用于接收来自所述操作系统节点的操作系统输出主题，所述操作系统输出主题中包括所述仿真算法模型针对所述操作系统输入主题中的输入参数返回的输出参数。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：

规约计算模块，用于将所述仿真算法节点需要的输入参数，按照所述仿真软件模型的统一度量单位进行归约计算。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述仿真软件模型为动力学模型，所述转换模块还用于将所述仿真算法节点需要的动力学输入参数转换得到所述操作系统输入主题，所述动力学输入参数包括刹车、油门、档位和方向盘转角中的至少一项。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述发送模块还用于将所述操作系统输入主题发送至以动力学模型为基础封装好的操作系统节点；通过所述操作系统节点向所述动力学模型发送包括所述动力学输入参数的所述操作系统输入主题。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述接收模块还用于通过操作系统节点接收所述动力学模型针对所述动力学输入参数返回的所述操作系统输出主题，所述操作系统输出主题中包括所述动力学输入参数对应的动力学输出参数。

11.一种仿真软件模型的接入装置，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至5中任一项所述的方法。

12.一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的方法。