車輛盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)測試評價方法研究

何佳 李長娟 郭蓬 林強(qiáng) 唐風(fēng)敏

摘 要：隨著汽車車載ADAS系統(tǒng)越來越普及，如何有效評價ADAS系統(tǒng)的性能和確定使用條件邊界條件成為重點(diǎn)。車輛盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)作為重要的輔助駕駛員安全預(yù)警系統(tǒng)，針對如何有效評價一套車輛盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)、以及使用何種指標(biāo)、關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行評價，提出使用虛擬仿真測試與實車測試相結(jié)合的辦法，并提出百公里誤報率、漏報率評價指標(biāo)和不同駕駛員駕駛體驗評價體系，綜合評價盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)的性能，從而為改進(jìn)盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng);評價體系;關(guān)鍵參數(shù)

Abstract： With the increasing popularity of ADAS system， how to effectively evaluate the performance of ADAS system and determine the boundary conditions of service conditions become the focus. As an important assistant driver safety early warning system， the vehicle blind area monitoring system proposes the method of combining virtual simulation test with real vehicle test for how to effectively evaluate a set of vehicle blind area monitoring system， which indicators and key parameters to use， and proposes the evaluation indicators of 100 km false alarm rate， missing alarm rate and different driver driving experience evaluation systems， Comprehensive evaluation of the performance of the blind area monitoring system， so as to provide guidance for improving the blind area monitoring system.

Keywords： Blind area monitoring system; Evaluation system; Key parameters

1 盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)法規(guī)

2019年7月29日，工信部對3項汽車行業(yè)推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行公示，包括先進(jìn)輔助駕駛系統(tǒng)ADAS、道路車輛盲區(qū)監(jiān)測BSD和乘用車車道保持輔助LKA，《道路車輛盲區(qū)監(jiān)視系統(tǒng)（BSD）性能要求及試驗方法》中規(guī)定汽車盲區(qū)監(jiān)測（BSD）系統(tǒng)的一般要求、性能要求和試驗方法[1-3]。在進(jìn)行實車測試時，目標(biāo)車輛和試驗車輛相互關(guān)系如圖1、2所示，圖1中車輛編號1為試驗汽車，標(biāo)號2為目標(biāo)車輛，標(biāo)號3為試驗車輛1車身最外緣（近目標(biāo)車輛側(cè)，不包括外后視鏡）與目標(biāo)車輛車身最外緣（近試驗車輛側(cè)，不包括外后視鏡）之間的橫向距離。

圖2中標(biāo)號3為試驗車輛前部位于第九十五百分位眼橢圓的中心與目標(biāo)車輛最前端之間的縱向距離。

2 盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)測試系統(tǒng)搭建

盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)測試分為虛擬仿真測試與實車測試，虛擬仿真測試在盲區(qū)駕監(jiān)測開發(fā)早期的設(shè)計、開發(fā)和評估階段，通過建立一套逼近實際駕駛場景的仿真環(huán)境，能夠有效降低開發(fā)驗證時間和把控風(fēng)險，盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)流程如圖3所示，分為搭建虛擬仿真場景、搭建實車場景、配置參數(shù)、控制策略驗證、數(shù)據(jù)分析、問題分析、修改控制策略和參數(shù)等階段[4-5]。

搭建虛擬仿真場景常用到Prescan仿真引擎，Prescan仿真引擎提供各種模型以實現(xiàn)環(huán)境模型的搭建，提供的模型包括車道、車輛、行人軌跡及位置等。在搭建虛擬仿真場景時，按照實車傳感器安裝參數(shù)設(shè)置虛擬場景中角毫米波雷達(dá)傳感器的安裝參數(shù)，根據(jù)實車測試需求進(jìn)行高逼真的仿真場景渲染。Prescan仿真引擎與Matlab/SIMULINK完美耦合，可通過Simulink平臺完成ADAS控制策略開發(fā)，仿真架構(gòu)如圖3所示。最后通過prescan和matlab/SIMULINK的耦合仿真來完成數(shù)據(jù)可視化，仿真數(shù)據(jù)可視化，駕駛環(huán)境可視化等操作。

為實現(xiàn)車輛盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)全方位測試，測試需考慮道路交通狀況、道路類型以及天氣等因素對系統(tǒng)性能的影響。如圖5所示，在生成測試環(huán)境時，從天氣種類、道路類型、道路交通情況中隨機(jī)選取一種，排列組合成一種典型的盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)測試場景[6]。

對測試車輛盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)性能進(jìn)行測試時，需要對測試車輛的行駛軌跡、行駛速度、駛行加速度以及在某一時間段的駕駛行為進(jìn)行規(guī)定和設(shè)置，同時，需要確定目標(biāo)車輛（駛?cè)朊^(qū)的車輛）數(shù)量，目標(biāo)車輛的行駛軌跡、速度、加速度以及在某一時間單元上的行駛行為進(jìn)行規(guī)定和設(shè)置。

3 測試數(shù)據(jù)保存與分析

為實現(xiàn)對盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)的快速驗證和試驗結(jié)果分析，開發(fā)如圖5所示的車輛盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)測試軟件，軟件能夠?qū)崟r的記錄車輛的周圍環(huán)境視頻信息，以及角毫米波雷達(dá)數(shù)據(jù)信息和車輛重要參數(shù)信息，同時實現(xiàn)對不同頻率的數(shù)據(jù)源進(jìn)行時間同步，在數(shù)據(jù)分析時可對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行回放，以便分析觀察試驗結(jié)果。同時，為保證虛擬仿真測試能夠使用如圖5所示的數(shù)據(jù)采集與分析軟件的功能，開發(fā)Matlab/simulink與數(shù)據(jù)采集與分析軟件數(shù)據(jù)交互API接口，將虛擬仿真引擎的毫米波雷達(dá)數(shù)據(jù)和車輛參數(shù)輸送給分析軟件，以便快速的進(jìn)行仿真分析。

測試車輛需要在車輛的前后左右各安裝一個圖像采集攝像頭，同時，為定位測試場景位置信息，需要加裝一套全球定位系統(tǒng)，要求定位系統(tǒng)的定位精度在20cm以內(nèi)，車輛周圍的圖像實時在如圖6所示的軟件上顯示，同時，將測試車輛的速度、方向盤轉(zhuǎn)角等信息進(jìn)行實時顯示。

為測試車輛盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)性能，將測試試驗分為兩類：標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)測試和公開道路測試。標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)測試主要測試車輛盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)是否滿足法規(guī)的要求，在規(guī)范層面上判斷車輛盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)是否滿足法規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)。公開道路測試主要體現(xiàn)車輛盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性，從而從用戶的層面考慮車輛盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)對駕駛員的影響，以及駕駛員對盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)的信任度。

3.1 標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)測試

在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)測試時，根據(jù)《道路車輛盲區(qū)監(jiān)視系統(tǒng)（BSD）性能要求及試驗方法》法規(guī)要求，設(shè)計測試場景，統(tǒng)計測試數(shù)據(jù)。目標(biāo)車輛分為摩托車和普通車輛，主要涉及的控制參數(shù)有試驗車輛的行駛速度，目標(biāo)車輛駛行速度，目標(biāo)車輛與試驗車輛之間的橫向距離，目標(biāo)車輛的側(cè)向速度，目標(biāo)車輛與試驗車輛之間的縱向距離。

為實現(xiàn)對測試車輛和測試車輛的參數(shù)控制，需要在目標(biāo)車輛上加裝一套高精度的GPS全球定位系統(tǒng)和如圖7所示的ABD機(jī)器人控制系統(tǒng)。

目標(biāo)車輛與試驗車輛兩者之間的數(shù)據(jù)交互使用大功率電臺實現(xiàn)，將試驗車輛的GPS定位信息和車速信息傳輸給目標(biāo)車輛系統(tǒng)，從而計算目標(biāo)車輛與試驗車輛之間的距離，以此改變目標(biāo)車輛的控制行為。

同時將目標(biāo)車輛的關(guān)鍵車速和位置等信息反向傳輸給試驗車輛，通過圖5所示的數(shù)據(jù)采集與分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)保存，從而有效的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

3.2 公開道路測試

公開道路測試指試驗車輛進(jìn)行城市、高速、鄉(xiāng)村等場景測試，統(tǒng)計不同駕駛員駕駛車輛時對盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)性能的評價分?jǐn)?shù)，以及統(tǒng)計盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)的報警數(shù)據(jù)和應(yīng)報警而為報警數(shù)據(jù)。為實現(xiàn)系統(tǒng)評價，系統(tǒng)設(shè)計典型的盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)測試的性能指標(biāo)，用來統(tǒng)計、分析和對比盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)的性能，主要分析測試的性能指標(biāo)如下：

k1為100公里虛警率，k2為100公里漏報率，d1為汽車每行駛100公里盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)的虛警次數(shù)，d2為汽車每行駛100公里盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)的報警次數(shù)，d3為汽車每行駛100公里盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)的漏報次數(shù)，k3為100公里虛警率與漏報率之間的比值。

不同駕駛員對盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)性能進(jìn)行評價時，其評價分?jǐn)?shù)表如表1所示，評價分為4個等級，評價結(jié)果小于6分為

對所有駕駛員的評價分?jǐn)?shù)進(jìn)行統(tǒng)計，最終的評價分?jǐn)?shù)如式4進(jìn)行計算：

式中pi為第i個駕駛員對盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)的評價分?jǐn)?shù)，n為駕駛員人數(shù)，從而得到盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)駕駛員綜合評價分?jǐn)?shù)。

車輛盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)測試軟件將每次的預(yù)警、漏報、誤報事件都進(jìn)行記錄，記錄列表如圖8所示，記錄數(shù)據(jù)包括時間、GPS數(shù)據(jù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

4 結(jié)論

通過盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)法規(guī)和測試事項的理解，搭建虛擬測試和實車測試場景，開發(fā)用于測試分析的車輛盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)測試軟件，能夠有效的加快測試進(jìn)度，保證大規(guī)模的實車測試，有效的降低了人員開銷，保證盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)測試進(jìn)度。同時，通過標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)測試和公開道路測試以及不同駕駛員對盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行評價，從而得到盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)的性能指標(biāo)，方向引導(dǎo)盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)。

參考文獻(xiàn)

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