自動(dòng)駕駛汽車測(cè)試技術(shù)與應(yīng)用進(jìn)展分析

符曉明

摘要：自動(dòng)駕駛具體研發(fā)期間，自動(dòng)駕駛的汽車測(cè)試占據(jù)核心位置，屬于自動(dòng)駕駛科學(xué)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。伴隨國(guó)內(nèi)各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)持續(xù)的進(jìn)步發(fā)展，自動(dòng)駕駛的汽車測(cè)試科學(xué)技術(shù)也得以進(jìn)步發(fā)展，實(shí)際應(yīng)用的成熟度也逐漸提升。那么，在這一背景之下，本文以自動(dòng)駕駛的汽車測(cè)試科學(xué)技術(shù)和應(yīng)用進(jìn)展情況為課題開展深入的研究，便于今后有效發(fā)揮測(cè)試技術(shù)優(yōu)勢(shì)高效化開展自動(dòng)駕駛的汽車各項(xiàng)測(cè)試技術(shù)實(shí)踐工作。

關(guān)鍵詞：汽車;自動(dòng)駕駛;測(cè)試技術(shù);應(yīng)用進(jìn)展

0 ?引言

自動(dòng)駕駛型汽車，即無人駕駛型汽車，屬于借助電腦系統(tǒng)進(jìn)行無人駕駛一種智能化汽車。為保證自動(dòng)駕駛型汽車的運(yùn)行安全，加強(qiáng)對(duì)汽車測(cè)試十分必要且重要。現(xiàn)階段，汽車檢測(cè)相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)工作者們更為關(guān)注自動(dòng)駕駛的汽車測(cè)試科學(xué)技術(shù)研究與應(yīng)用。因而，深入了解自動(dòng)駕駛的汽車相關(guān)測(cè)試技術(shù)和應(yīng)用進(jìn)展情況，對(duì)于更好地把握與利用自動(dòng)駕駛的汽車各項(xiàng)測(cè)試技術(shù)來說，現(xiàn)實(shí)意義較為突出。

1 ?測(cè)試手段和工具分析

1.1 技術(shù)技術(shù)手段

1.1.1 用例測(cè)試

用例測(cè)試技術(shù)手段，即預(yù)先定義測(cè)試用例，對(duì)車輛功能能否滿足于特定條件需求實(shí)施測(cè)試的一種技術(shù)手段，而所指測(cè)試用例，則是為特殊目標(biāo)所編制出一組的測(cè)試輸入和執(zhí)行條件、預(yù)期結(jié)果，測(cè)試程序路徑，對(duì)其能否滿足于特定需求實(shí)施核實(shí)。此測(cè)試技術(shù)手段對(duì)測(cè)試操作過程與結(jié)果要求十分明確，如自動(dòng)緊急的制動(dòng)測(cè)試，處于不同條件之下，制動(dòng)讓車輛避免碰撞到障礙物，證明其功能的有效性。此種測(cè)試技術(shù)手段比較適宜簡(jiǎn)單功能，應(yīng)用條件與預(yù)期效果明確的功能測(cè)試驗(yàn)證、ADAS功能與主動(dòng)安全等測(cè)試，還有開發(fā)自動(dòng)駕駛單項(xiàng)的功能測(cè)試等當(dāng)中應(yīng)用。用例測(cè)試技術(shù)手段，有著高效率、較強(qiáng)可重復(fù)性特點(diǎn)。但也存在著一定缺陷，主要表現(xiàn)在其需依靠理論分析、事故數(shù)據(jù)、模擬實(shí)驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)、危險(xiǎn)數(shù)據(jù)等分析，前期采集與分析數(shù)據(jù)所需成本較多，所獲取數(shù)據(jù)局限性較大，應(yīng)用到復(fù)雜功能、自動(dòng)化駕駛系統(tǒng)當(dāng)中略顯不足，僅適合某項(xiàng)功能測(cè)試，無法實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)功能綜合測(cè)試，且自動(dòng)化駕駛系統(tǒng)無法體現(xiàn)出自主決策方面能力[1]。

1.1.2 場(chǎng)景測(cè)試

場(chǎng)景測(cè)試技術(shù)手段，即預(yù)設(shè)相應(yīng)場(chǎng)景，要求車輛務(wù)必要完成特定任務(wù)或者目標(biāo)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)測(cè)試的一種技術(shù)手段。場(chǎng)景描述特定的時(shí)間段所發(fā)生事件整個(gè)過程，場(chǎng)景確切的定義暫未形成，但通?？蓪⑵淅斫獬伤l(fā)生若干事件順序構(gòu)成的一個(gè)序列，不會(huì)延續(xù)一定的時(shí)間。那么，也可理解成事件劇本，主要描述特定時(shí)間與空間范圍交通的參與者實(shí)際狀態(tài)與行為過程。場(chǎng)景測(cè)試技術(shù)手段特點(diǎn)集中表現(xiàn)在并未明確要求測(cè)試結(jié)果，不違背所給定任務(wù)與目標(biāo)條件之下，自動(dòng)駕駛綜合系統(tǒng)能夠自主選定處理方式實(shí)施相應(yīng)處理，自由度相對(duì)較高，測(cè)試場(chǎng)景總體設(shè)計(jì)復(fù)雜性較為突出，有著十分豐富的環(huán)境要素。場(chǎng)景測(cè)試技術(shù)手段實(shí)際應(yīng)用期間需要較多數(shù)據(jù)源，將測(cè)試場(chǎng)景內(nèi)容與測(cè)試的初始條件確定下來，類似于用例測(cè)試技術(shù)手段，所需花費(fèi)較多成本，且需經(jīng)自然駕駛與事故等數(shù)據(jù)分析，找到典型場(chǎng)景。

1.1.3 公路測(cè)試

公路測(cè)試技術(shù)手段，即現(xiàn)實(shí)道路與真實(shí)的交通環(huán)境測(cè)試，相比較用例與場(chǎng)景這兩種測(cè)試技術(shù)手段，有著一定特殊性，屬于特定測(cè)試技術(shù)手段，公路需提供真實(shí)完整、非人工化模擬交通場(chǎng)景，道路條件、氣候環(huán)境、參與者均為真實(shí)存在，且并不會(huì)受人為方面的限制，隨機(jī)發(fā)生相應(yīng)事件。公路測(cè)試技術(shù)手段，可提供更為真實(shí)交通環(huán)境，可滿足于環(huán)境感知、規(guī)劃決策等系統(tǒng)測(cè)試顯示需求。但也往往存在著缺陷問題，集中表現(xiàn)在高成本、低效率、長(zhǎng)測(cè)試周期等，可以說，單一應(yīng)用公路測(cè)試技術(shù)手段，開展自動(dòng)駕駛綜合系統(tǒng)測(cè)試可操作性相對(duì)較低。

1.2 測(cè)試工具

1.2.1 在虛擬仿真層面

虛擬仿真，它屬于純數(shù)字化仿真的測(cè)試工具，內(nèi)含模擬場(chǎng)景、傳感器基礎(chǔ)模型、車輛的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)模型、規(guī)劃決策各種算法，能夠仿真測(cè)試自動(dòng)駕駛的汽車整車及其余所有系統(tǒng)，虛擬仿真這種測(cè)試技術(shù)手段主要會(huì)應(yīng)用至功能開發(fā)的早期節(jié)點(diǎn)，無實(shí)物硬件條件下，需驗(yàn)證系統(tǒng)策略算法。

1.2.2 在硬件在環(huán)層面

硬件在環(huán)這種測(cè)試工具之下，自動(dòng)駕駛整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部部件均真實(shí)，環(huán)境則為虛擬，自動(dòng)駕駛的汽車環(huán)境感知、決策規(guī)劃、控制執(zhí)行各個(gè)系統(tǒng)均實(shí)施硬件的在環(huán)測(cè)試。測(cè)試期間，攝像頭需放置于場(chǎng)景現(xiàn)實(shí)屏幕前方，監(jiān)理攝像頭的測(cè)試黑箱，對(duì)攝像頭處于不同的場(chǎng)景之下認(rèn)知和感知能力情況實(shí)施綜合測(cè)試。超聲波的雷達(dá)硬件實(shí)施在環(huán)測(cè)試期間，需借助目標(biāo)物的超聲波相應(yīng)信號(hào)模擬裝置，模擬各個(gè)車輛與障礙物直接雷達(dá)波的反射特性，被測(cè)定超聲波的雷電會(huì)有回波信號(hào)產(chǎn)生，把不同系統(tǒng)與部件整合到一起，構(gòu)建起硬件在環(huán)的集成化測(cè)試系統(tǒng)，通過聯(lián)合仿真，以動(dòng)力總成與底盤硬件的在環(huán)系統(tǒng)平臺(tái)，測(cè)試自動(dòng)駕駛路徑的跟隨算法，證明該測(cè)試工具實(shí)際應(yīng)用的有效性與可靠性[2]。

1.2.3 在整車在環(huán)層面

①處于封閉場(chǎng)地條件下車輛的在環(huán)測(cè)試。封閉空曠場(chǎng)地條件下實(shí)施車輛測(cè)試，系統(tǒng)場(chǎng)景仿真會(huì)有虛擬場(chǎng)景快速形成，借助傳感裝置及其信號(hào)的模擬系統(tǒng)軟件，促使虛擬場(chǎng)景傳感裝置信號(hào)逐漸生成，發(fā)送至車輛電子的控制單元，結(jié)合環(huán)境所感知到數(shù)據(jù)實(shí)施決策規(guī)劃，并執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)，場(chǎng)景模擬的系統(tǒng)軟件自動(dòng)讀取車輛航向信息與GPS信息，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的實(shí)時(shí)更新，結(jié)合新位置信息，發(fā)送傳感裝置模擬信號(hào)。相關(guān)技術(shù)專家采用這種測(cè)試工具測(cè)試評(píng)價(jià)了交叉路口的智能化控制系統(tǒng)，對(duì)智能化交通系統(tǒng)車輛制動(dòng)控制、能耗、交通安全保證等效果實(shí)施綜合考察和分析，判定該測(cè)試工具應(yīng)用的有效性[3]。

②處于轉(zhuǎn)鼓平臺(tái)條件下車輛的在環(huán)測(cè)試。相關(guān)技術(shù)研究者研發(fā)轉(zhuǎn)鼓平臺(tái)條件下車輛的在環(huán)測(cè)試，把安置傳感裝置整車安置轉(zhuǎn)鼓平臺(tái)，被測(cè)定車輛絕對(duì)位置維持不變，借助機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)周邊交通的參與者、被測(cè)定車輛之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)施模擬分析，開展車輛的在環(huán)測(cè)試。測(cè)試系統(tǒng)當(dāng)中，傳感裝置部件都屬于真實(shí)硬件，測(cè)試結(jié)果可靠且真實(shí)。

1.2.4 在封閉場(chǎng)地層面

封閉場(chǎng)地條件下汽車測(cè)試，無論是周邊環(huán)境、還是車輛系統(tǒng)，都屬于實(shí)物，以專用封閉測(cè)試的場(chǎng)地空間為依托，注重場(chǎng)景與環(huán)境還原模擬，以柔性化的設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，確保自動(dòng)駕駛的車輛可在處于有限場(chǎng)地條件之下，經(jīng)歷各種環(huán)境與場(chǎng)景測(cè)試。以某高速公路路段汽車測(cè)試項(xiàng)目為例，選定自動(dòng)駕駛的汽車典型封閉測(cè)試的場(chǎng)地，場(chǎng)地內(nèi)含多種道路要素與路面，如瀝青、水泥等各種鋪裝路面，還有碎石、泥土等非鋪裝的路面，試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)設(shè)信號(hào)燈、車道線、交通標(biāo)志等基本道路要素，還有施工區(qū)域、環(huán)島、隧道等各個(gè)要素。城市場(chǎng)景當(dāng)中，則搭建相應(yīng)模擬建筑，設(shè)輔助設(shè)施與停車位等所有自動(dòng)駕駛的車輛處于真實(shí)環(huán)境當(dāng)中可能會(huì)遇到各種道路要素，對(duì)自動(dòng)駕駛的車輛應(yīng)對(duì)狀況實(shí)施系統(tǒng)化測(cè)試。經(jīng)測(cè)試后可了解到，封閉場(chǎng)地這種測(cè)試工具存在著一定缺陷，即為較低測(cè)試效率、較高測(cè)試風(fēng)險(xiǎn)。而為能夠?qū)y(cè)試效率提升，汽車需經(jīng)虛擬測(cè)試及硬件的在環(huán)測(cè)試，將具備一定測(cè)試價(jià)值與典型場(chǎng)景篩選出來，實(shí)施封閉場(chǎng)地的測(cè)試分析，以確保場(chǎng)地的測(cè)試周期能夠縮短，保證測(cè)試效率得到有效提升。

2 ?加速測(cè)試研究

2.1 在工具加速層面

加速測(cè)試工具目的是借助高效率工具，實(shí)施加速測(cè)試。虛擬測(cè)試系統(tǒng)工具應(yīng)用后，其真正作用才能夠得到有效發(fā)揮。經(jīng)虛擬仿真和真實(shí)環(huán)境、硬件等有機(jī)融合，可滿足于測(cè)試的真實(shí)度需求，兼顧著測(cè)試效率方面標(biāo)準(zhǔn)，越低的測(cè)試效率，所需成本就相對(duì)較高一些。故而，實(shí)測(cè)期間，以滿足于測(cè)試要求條件，選定虛擬仿真專業(yè)測(cè)試工具，防止真實(shí)的環(huán)境測(cè)試被大量使用。相關(guān)研究者所研究典型場(chǎng)景基礎(chǔ)上循環(huán)迭代基礎(chǔ)模型，發(fā)揮虛擬仿真系統(tǒng)平臺(tái)高效性特征，把自然的駕駛數(shù)據(jù)、初始數(shù)據(jù)、事故數(shù)據(jù)等提取出來大量用例，并放置于虛擬環(huán)境當(dāng)中實(shí)現(xiàn)復(fù)現(xiàn)測(cè)試及篩選操作，將典型用例挑選出來，經(jīng)硬件的在環(huán)測(cè)試后，再實(shí)施驗(yàn)證及篩選，把少量典型用例放置于真實(shí)環(huán)境完成驗(yàn)證，以便于確保真實(shí)環(huán)境利用得以降低，滿足于功能驗(yàn)證現(xiàn)實(shí)需求[4]。

2.2 在過程加速層面

加速測(cè)試過程，主要是借助各種技術(shù)手段，將測(cè)試執(zhí)行效率提升，測(cè)試加速通常需依靠著虛擬測(cè)試的環(huán)境有效利用來完成。自動(dòng)加速的汽車測(cè)試加速基本理論，是以自然駕駛的數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)，采用重要性的抽樣手段，確保虛擬測(cè)試的環(huán)境當(dāng)中危險(xiǎn)場(chǎng)景實(shí)際發(fā)生概率逐漸放大，將車輛遇險(xiǎn)場(chǎng)景頻次增加，同等測(cè)試?yán)锍虠l件下會(huì)有更多危險(xiǎn)場(chǎng)景提出，處于理想狀態(tài)下能夠?qū)y(cè)試的里程碑縮小。通過被測(cè)定對(duì)象數(shù)量增設(shè)，實(shí)施測(cè)試加速全過程，搭建測(cè)試專用測(cè)試人均后，2000臺(tái)自動(dòng)駕駛的汽車持續(xù)行為，可加速測(cè)試過程。

3 ?結(jié)語(yǔ)

從總體上來說，通過上述對(duì)于自動(dòng)駕駛的汽車相關(guān)測(cè)試技術(shù)和應(yīng)用進(jìn)展情況綜合分析可了解到，自動(dòng)駕駛的汽車相關(guān)測(cè)試技術(shù)具體應(yīng)用期間，在測(cè)試技術(shù)手段、工具及加速測(cè)試各個(gè)層面上均仍然有諸多不足，詳細(xì)如下：①在今后發(fā)展應(yīng)用自動(dòng)駕駛的汽車相關(guān)測(cè)試技術(shù)期間，需要持續(xù)完善場(chǎng)景測(cè)試技術(shù)手段，采用場(chǎng)景構(gòu)建綜合手段，做好場(chǎng)景實(shí)際復(fù)雜程度的評(píng)價(jià)分析，確立場(chǎng)景的定義標(biāo)準(zhǔn)，便于更好地發(fā)揮場(chǎng)景測(cè)試技術(shù)手段優(yōu)勢(shì);②測(cè)試技術(shù)工具應(yīng)當(dāng)以硬件與整車在環(huán)的測(cè)試平臺(tái)為基礎(chǔ)，確立可定制、柔性化，且可滿足于各個(gè)車輛與硬件平臺(tái)需求多功能系統(tǒng)硬件在環(huán)、整車在環(huán)的測(cè)試平臺(tái)，將虛擬環(huán)境實(shí)際仿真度提升，對(duì)不同環(huán)境的影響因素之下各個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)的構(gòu)建;③為找尋更多的測(cè)試加速技術(shù)手段，就需要更多技術(shù)專家研究測(cè)試加速基本理論依據(jù)與多種的測(cè)試平臺(tái)技術(shù)手段，以保證自動(dòng)駕駛的汽車相關(guān)測(cè)試技術(shù)能夠更為成熟化，同步發(fā)展測(cè)試技術(shù)手段及工具，把場(chǎng)景測(cè)試、虛擬仿真硬件在環(huán)、整車在環(huán)測(cè)試等更改成自動(dòng)駕駛的汽車技術(shù)實(shí)踐技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用核心。

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