自動駕駛汽車測試評價體系研究

劉延 周金應 徐磊 龍軍 程前

摘 要：隨著汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化的進度不斷加快，自動駕駛已成為未來汽車行業(yè)的重要發(fā)展方向。為了應對我國復雜、多岔口的路況特點，提升自動駕駛汽車在道路行駛過程中的安全性，需要對自動駕駛汽車進行長期嚴格的道路測試。但是，對于自動駕駛汽車的測評來說，現(xiàn)在尚未建立完整成熟的測試評價體系。本文基于現(xiàn)有的自動駕駛汽車測試標準體系進程，從安全性、高效性和舒適性三個方面分析了自動駕駛測試評價面臨的問題，并構建了自動駕駛汽車測試評價系統(tǒng)架構。

關鍵詞：自動駕駛汽車;測試評價體系;安全性;高效性;舒適性

中圖分類號：U463.4文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）28-0108-03

Research on Automatic Driving Vehicle Testing and Evaluation System

LIU Yan ZHOU Jinying XU Lei LONG Jun CHENG Qian

（China Automotive Engineering Research Institute Co.， Ltd.，Chongqing 401147）

Abstract： With the rapid development of automobile intelligence and network connection， automatic driving has become an important development direction of the future automobile industry. In order to cope with the complex and heavy road conditions in our country and enhance the safety of the automatic driving vehicle during the road running， we need to carry out a long and strict road test for the autopilot. However， for the evaluation of the automatic driving vehicle， there is no complete and mature testing and evaluation system yet. Based on the existing automatic driving vehicle testing standard system process， this paper analyzed the problems faced by the automatic driving test evaluation from three aspects of safety， efficiency and comfort， and constructed the evaluation framework of the automatic driving vehicle test system.

Keywords： self driving vehicle;testing and evaluation system;safety;efficiency;comfort

自動駕駛汽車是一種依靠智能計算機系統(tǒng)獨立完成駕駛?cè)蝿盏囊苿訖C器，其可以替代人類駕駛員進行人員和貨物的運輸工作。由于自動駕駛具有諸多優(yōu)勢，因此成為未來汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢。自動駕駛汽車通過自身攜帶的車輛傳感器感知周圍環(huán)境及路況信息，然后由智能決策控制系統(tǒng)控制車輛主動轉(zhuǎn)向及速度變化，從而使車輛在道路上完成自主駕駛的任務。自動駕駛汽車顛覆了以往人們對汽車的認知，使人類從煩瑣枯燥的駕駛中解脫出來，不僅可以顯著提高城市交通的效率，而且能夠有效減少甚至避免交通事故的發(fā)生[1]。

自動駕駛汽車具有廣泛的實際應用場景，是面向未來的戰(zhàn)略型新興技術，對汽車產(chǎn)業(yè)的變革具有關鍵作用。它是解決道路交通擁堵、行車安全等問題的終極方案，世界各國已將自動駕駛技術納入未來的發(fā)展戰(zhàn)略[2-3]。

為了進一步推進自動駕駛汽車的商業(yè)化應用，必須對其進行大量的道路測試和評價分析。目前對于自動駕駛汽車的測試尚處于實踐探索階段，尤其對于安全性測試評價體系和上路測試條件，一直處于不斷修訂的過程中，全球范圍內(nèi)亟待建立一套有針對性的標準測試評價體系[4-7]。

1 自動駕駛汽車測試標準體系建設現(xiàn)狀

1.1 國外自動駕駛汽車標準體系

就目前來看，國外主要發(fā)達國家和地區(qū)還沒有建立自動駕駛汽車的規(guī)范標準，主要將高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）功能標準作為現(xiàn)行的法規(guī)和標準[8]。國際標準化組織（ISO）正逐步推進自動駕駛汽車的標準、法規(guī)制定工作，現(xiàn)已發(fā)布的標準包括《智能運輸系統(tǒng)—低速跟隨行駛系統(tǒng)—性能要求及試驗方法》（ISO 22178-2009）和《智能運輸系統(tǒng)—車道偏離預警系統(tǒng)—性能要求及試驗方法》（ISO 17361-2017）等。世界車輛法規(guī)協(xié)調(diào)論壇（WP29）成立了ITS/AD非正式工作組，已于2017年基于原有的制動和轉(zhuǎn)向控制標準（ECER131、ECER79），開始制定自動緊急制動系統(tǒng)（AEBs）與自動轉(zhuǎn)向控制功能（ACSF）相關法規(guī)。

1.2 國內(nèi)自動駕駛標準體系建設

在國內(nèi)，2017年發(fā)布了《國家車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標準體系建設指南》，旨在推進智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關標準的制定，建立涵蓋整車安全、車路協(xié)同、信息交互的智能網(wǎng)聯(lián)標準體系，為我國車聯(lián)網(wǎng)建設提供頂層設計。2018年1月，國家發(fā)布智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略，就智能網(wǎng)聯(lián)汽車標準法規(guī)建設給出了相關意見，并從法規(guī)建設、標準完善等方面提出了智能網(wǎng)聯(lián)汽車體系建設的總體要求[9]。

2018年4月，在中國汽車標準化技術委員會的指導下，我國制定了不同階段的標準體系建設計劃[10]：到2020年時，打造基于自動駕駛的低級別智能網(wǎng)聯(lián)汽車標準，以支撐自動駕駛汽車的輔助功能系統(tǒng)測試需求;到2025年，建立高級別智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試標準，為支撐自動駕駛汽車的高級輔助功能提供測評，制定出涵蓋網(wǎng)絡化協(xié)同決策、智能化控制和典型場景下自動駕駛性能相關技術要求和評價方法[11-12]。

2 自動駕駛測試評價問題分析

2.1 安全性評價

據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，駕駛員操作失誤占傳統(tǒng)汽車交通事故的90%，而自動駕駛通過機器代替人類進行操作，可以顯著降低交通事故發(fā)生的概率。但是，由于現(xiàn)有的自動駕駛技術尚不完善，對于復雜天氣和交通狀況、自動系統(tǒng)故障和信息安全風險等還無法完全處理。

據(jù)統(tǒng)計分析，汽車行駛1億km就會造成超過70人的交通事故。自動駕駛汽車作為一種先進技術，要求具有較高的安全水平，這就需要幾億千米甚至更多里程的道路測試。從理論上來說，根據(jù)人類歷史交通數(shù)據(jù)建立的試驗測試場景可以模擬自動駕駛汽車在道路上行駛時的實際狀況，但由于汽車行駛時的環(huán)境狀況極為復雜，會不可避免地發(fā)生意外隨機性事件，這將導致自動駕駛汽車無法應對問題，所以還需要進一步對其安全性評價進行探討分析。

2.2 高效性評價

汽車的高效性表現(xiàn)在一定區(qū)域和時段內(nèi)的移動性能。基于云端控制和大數(shù)據(jù)通信設施，建立相應的智能交通系統(tǒng)，自動駕駛汽車可以解決智能化的出行問題。

對自動駕駛汽車的單車測試結(jié)果往往不能全面評價自動駕駛汽車的效率，必須對一定時段內(nèi)自動駕駛汽車的隊列行駛在某區(qū)域的交通效率進行評價，這將使對自動駕駛汽車的高效性測試評價更加復雜。尤其是當自動駕駛汽車在與其他車輛進行混合通行時，該如何分析自動駕駛汽車的高效性也是目前尚未解決的問題。區(qū)域交通效率評估指標會隨著自動駕駛技術的發(fā)展不斷變化，需要提出針對自動駕駛汽車的交通高效性評價標準。

2.3 舒適性評價

舒適性評價目前還是基于傳統(tǒng)的人體總振動加速度和乘客的主觀測評來進行綜合評價分析，對自動駕駛汽車來說，這種評價模式尚不夠全面，必須添加自動駕駛功能的相關舒適性評價項目，以達到客觀公正地測試評價效果。

由于現(xiàn)在不同地區(qū)的駕駛習慣有所不同，基于人員對同一自動駕駛功能進行測試評價時會產(chǎn)生較大的差異，其主觀感受的隨機性較高，難以形成客觀統(tǒng)一的測試規(guī)范。為此，應當引入駕駛員模型來進行自動駕駛汽車的舒適性評價，以便建立量化的測試評價規(guī)范，避免主觀感受帶來的隨機偏差，同時還要不斷更新駕駛員模型，以應對自動駕駛汽車的功能進步，滿足測評需求。

3 自動駕駛汽車評價架構

基于以上的分析可知，自動駕駛汽車評價需要建立一個完善的體系標準，任何單一的測試方法都無法實現(xiàn)對自動駕駛汽車的客觀全面評價。同時，所建立的評價體系要不斷更新迭代，以應對自動駕駛汽車的測試評價需求。

圖1為本文所提出的自動駕駛汽車評價架構。該評價架構通過場景數(shù)據(jù)庫的模擬仿真，基于篩選邏輯生成不同的測試評價需求，可以從虛擬場景和道路測試兩方面綜合進行協(xié)同優(yōu)化測評，完成自動駕駛汽車的精細化測試評價。此外，為了評價自動駕駛汽車的隨機事件處理能力、網(wǎng)絡安全和故障處理能力，在安全性評價方面特別引入故障和風險評估環(huán)節(jié)。

本文提出的測試評價系統(tǒng)架構篩選邏輯較為全面，可以同時滿足單車和隊列自動駕駛汽車的測試評價需求。在安全性方面，重點對自動駕駛汽車的性能進行全面測評;在高效性方面，重點分析自動駕駛汽車在指定區(qū)域、規(guī)定時段內(nèi)的移動表現(xiàn);在舒適性方面，考慮引入貼近實際的駕駛員模型，開展自動駕駛功能的量化測評。所建立的測試評價系統(tǒng)架構隨著自動駕駛技術的發(fā)展不斷更新，測試評價指標可以逐步加以完善，能夠?qū)崿F(xiàn)自動駕駛汽車多車、較長周期的性能測評。

4 結(jié)語

自動駕駛汽車涉及的技術領域較多，其實際場景復雜多變，特別是隨機意外性事件帶來的不確定性風險使得自動駕駛面臨的風險較大。為了推進自動駕駛汽車的商業(yè)化應用，急需開展自動駕駛汽車的測試評價標準體系建設工作。本文基于現(xiàn)有的相關測試標準和法規(guī)，從安全性、高效性和舒適性三個方面重點討論了自動駕駛汽車的測試評價問題，并提出了自動駕駛汽車測試評價標準體系架構，可以為相關行業(yè)標準的制定提供參考。

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