智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測試執(zhí)行方法概述

戚文強 童寶鋒 李霖 陳桂花 張俊杰

摘 ?要：智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測試作為推動智能網(wǎng)聯(lián)汽車快速發(fā)展的重要一環(huán)，其執(zhí)行方法將為智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品研發(fā)和驗證提供重要參考和依據(jù)。文章基于汽車傳統(tǒng)ADAS測試執(zhí)行方法，首先從測試場景、測試環(huán)境、測試車輛控制和測試結(jié)果響應方面分析了智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試與ADAS測試的異同;其次，依托ADAS測試框架體系，結(jié)合智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試特性，研究測試方案、測試執(zhí)行方案和測試結(jié)果分析評價方法，構(gòu)建了一套完善的智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測試體系;最后，基于上海市智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測試實踐，驗證了該測試方法的可行性。

關(guān)鍵詞：智能網(wǎng)聯(lián)汽車;封閉道路測試;ADAS測試;測試體系;測試方法

中圖分類號：U467.1+1 ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ?文章編號：1005-2550（2022）01-0015-06

Overview of the Execution Methods for the Closed Road Tests

Of ICVs

QI Wen-qiang 1，2， TONG Bao-feng1，2， LI Lin1，2， CHEN Gui-hua1，2， ?ZHANG Jun-jie1，2

（ 1.Shanghai SH Intelligent Automotive Technology Co.， Ltd， Shanghai 201804， China; 2.Shanghai International Automobile City （Group） Co.， Ltd， Shanghai 201805， China ）

Abstract： As an important part of the rapid development of intelligent connected vehicles， the closed road test of intelligent connected vehicles will provide an important reference and basis for the development and verification of intelligent connected vehicles. Based on the traditional ADAS test execution methods， the article first analyzes the similarities and differences between the intelligent connected vehicles test and the ADAS test in terms of test scenarios， test environment， test vehicle control， and test result response. Secondly， basing on the ADAS test framework system and combining with the test characteristics of intelligent connected vehicles，a perfect closed road test system of intelligent connected vehicles is constructed by researching the test scheme， test execution scheme and test result analysis and evaluation method. Finally， the feasibility of the test method was verified basingon the practice of Shanghai Intelligent Connected Vehicles closed road test.

Key Words： Intelligent Connected Vehicles; Closed Road Test; ADAS Test; Test System; Test Method

前 ? ?言

近年來，智能網(wǎng)聯(lián)汽車飛速發(fā)展，已成為當前新時代背景下推動汽車行業(yè)發(fā)展的又一利刃[1]。智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試對其技術(shù)發(fā)展具有至關(guān)重要的作用，而封閉道路測試是智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試的重要環(huán)節(jié)，相比于仿真測試、公共道路測試等測試方法，具有可控性高、保真度高、可復制性高和可重復性高等優(yōu)勢[2]。

當前智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測試研究處于初步階段，本文依托于國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車（上海）試點示范區(qū)，以上海市智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測試實踐為基礎，對智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測試進行了深入研究，并提出了一套安全、可靠、高效的封閉道路測試執(zhí)行方法。

2 ? ?智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測試特性分析

智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)架構(gòu)與ADAS系統(tǒng)具有很多相似性，主要構(gòu)成均包括感知、決策和控制三個部分，因此智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試與ADAS測試具有相似性[3]。同時，智能網(wǎng)聯(lián)汽車相比于車輛ADAS具有自主性更強、環(huán)境感知更為全面、決策模式更為復雜、控制方式更為靈活等不同特點，因此其測試方案相比于ADAS測試也存在一些差異[4]。ADAS測試注重特定功能對具體場景的響應，在測試環(huán)境、測試場景、測試車輛控制和測試結(jié)果響應等方面都有嚴格要求[5]，而智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試更注重系統(tǒng)對行駛環(huán)境的合理響應[6]，主要有以下幾方面的差異：

（1）測試環(huán)境方面：ADAS測試對測試道路路況、氣候條件等因素有著嚴格要求，而對于智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試，凡是能符合系統(tǒng)ODD的環(huán)境條件，都滿足智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試對環(huán)境的要求;

（2）測試場景方面：對于具體的ADAS測試，在相應的測試規(guī)范及標準中對其測試場景都有著明確的定義，而智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試場景是根據(jù)其系統(tǒng)ODD而設定的，具有不同ODD的車型其測試場景也應當有所差異;

（3）測試車輛控制方面：ADAS測試對車輛的運動軌跡、速度以及加速度等都有非常嚴格的控制要求，而智能網(wǎng)聯(lián)汽車在測試過程中其運動是由車輛系統(tǒng)自主控制，因此測試過程中車輛控制具有隨機性;

（4）測試結(jié)果響應方面：對于ADAS測試結(jié)果響應，在相應測試標準及規(guī)范中都有明確要求，ADAS測試側(cè)重于觸發(fā)某些具體功能對測試場景進行響應，而智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試重點考察其對測試場景的合理響應，響應模式和控制策略具有多樣性，并存在一定隨機性[7-8]。

本文基于上述智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試特性分析，提出一種以ADAS測試為基礎的智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測試體系。

3 ? ?智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測試體系構(gòu)建

基于ADAS測試框架體系，結(jié)合當前智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試特性，本文構(gòu)建了一套完善的智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測試體系，如圖1所示。

首先，基于多源異構(gòu)數(shù)據(jù)支撐，融合多維行為數(shù)據(jù)，構(gòu)建全局場景數(shù)據(jù)庫，依據(jù)具體智能網(wǎng)聯(lián)汽車功能及其ODD，在場hhH景庫中抽取相應的基礎測試場景及定制化測試場景，并立足于當前技術(shù)現(xiàn)狀，研究與之對應的智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測試方案;

其次，基于ADAS測試執(zhí)行方法，結(jié)合智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試特性，分析測試場景搭建方法，并研究滿足測試執(zhí)行隨機性、以重復測試為基礎的智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測試執(zhí)行方案[9];

最后，在測試結(jié)果分析評價方面，本文提出了一套以車輛功能實現(xiàn)和測試安全為考察指標的單次測試通過評價方法，以及以車輛重復測試綜合表現(xiàn)為評價基礎的測試結(jié)果分析評價體系。

3.1 ? 測試方案研究

3.1.1 測試場景庫概述

智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試相比于ADAS測試更加復雜，需要更為全面、多樣的測試場景來支撐，建立全局測試場景庫是智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試有效開展的基礎[10]。國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車（上海）試點示范區(qū)啟動了《昆侖計劃：中國智能駕駛?cè)鼍皫旖ㄔO》項目，通過事故場景數(shù)據(jù)、自然駕駛場景數(shù)據(jù)、駕駛模擬器場景數(shù)據(jù)、國內(nèi)外標準規(guī)范場景、路側(cè)交通流/V2X測試場景數(shù)據(jù)、自動重構(gòu)場景等多種數(shù)據(jù)源采集[11]，并基于多源異構(gòu)數(shù)據(jù)支撐，融合多維行為數(shù)據(jù)，構(gòu)建了一個滿足測試工具鏈全鏈條需求的智能網(wǎng)聯(lián)汽車全局測試場景數(shù)據(jù)庫。上海市制造業(yè)創(chuàng)新中心（智能網(wǎng)聯(lián)汽車）以昆侖計劃研究成果為基礎，進一步研究形成了《上海市智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測試與評價規(guī)程》，支撐智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測試。

3.1.2 結(jié)合車輛ODD測試方案制定

智能網(wǎng)聯(lián)汽車有多種應用場景和技術(shù)方案，例如低速環(huán)衛(wèi)車、港口作業(yè)車、公交短駁車等，每種類型智能網(wǎng)聯(lián)汽車應滿足其特定應用場景功能需求，同時，對于不同應用場景的智能網(wǎng)聯(lián)汽車都應具備車輛行駛基本功能需求，例如保持車道內(nèi)行駛、障礙避讓等[12]。因此，針對智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試應包括基礎測試場景和定制化測試場景，如圖2所示，本文通過如下方法構(gòu)建智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試方案：

首先，立足測試車輛技術(shù)方案，并結(jié)合車輛ODD，從基礎測試場景庫中抽取基礎測試場景;其次，基于測試車輛具體應用場景，從定制化場景庫中抽取對應的定制化測試場景;最后，結(jié)合基礎測試場景和定制化測試場景，并立足當前測試技術(shù)，制定測試方案。

3.2 ? 測試執(zhí)行方案研究

3.2.1 測試場景搭建方法概述

本文參考ADAS測試執(zhí)行方法，構(gòu)建智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試執(zhí)行方案，但智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試與ADAS測試具有差異性。ADAS測試是系統(tǒng)針對某具體場景反應的考察，而智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試注重針對某項功能的考察[13]，因此智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試執(zhí)行具有以下兩大特點。

其一，ADAS測試對場景參數(shù)嚴格要求，必須嚴格精確控制測試車輛和目標物的運動軌跡和速度等，而智能網(wǎng)聯(lián)汽車要求系統(tǒng)對場景具有更強的適應性，對于目標物的不同運動狀態(tài)都應當能夠正確響應。以E-NCAP CBLA場景本車車速為50km/h工況為例進行分析，如圖3所示：

（1）ADAS測試情況： ADAS測試嚴格要求自行車位于車頭中心±0.15m范圍內(nèi)運動，若不符合該要求，判定測試結(jié)果無效。如圖4和圖5所示，在自行車處于50%中心位置測試時，車輛AEB功能起作用，并以-8.5m/s2最大減速度在距離自行車10.98m剎停車輛，而在25%位置，測試結(jié)果無效且車輛AEB未起作用，與自行車發(fā)生碰撞。

（2）智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試情況：參照E-NCAP CBLA測試場景搭建智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試場景，要求自行車在測試車道內(nèi)前方任意位置運行，智能網(wǎng)聯(lián)汽車都能觸發(fā)功能避免碰撞事故發(fā)生，如圖6、圖7、圖8和圖9所示，智能網(wǎng)聯(lián)汽車在距離前方自行車100m左右距離開始緩慢減速，并以最大為-3m/s2至-4m/s2減速度在距離自行車20m左右距離剎停車輛。

其二，ADAS測試車輛需要通過駕駛機器人來控制測試車輛運行，而智能網(wǎng)聯(lián)汽車運行完全由自車系統(tǒng)控制，運動軌跡具有隨機性，因此，對于某些測試場景應提前布置好某些量值，以達到場景要求的效果。以測試車輛在直線車道以一定距離跟隨前車穩(wěn)定行駛，測試車輛前方相鄰車道目標車輛以一定速度切入到測試車輛和跟隨車輛之間的測試場景為例，如圖10所示，測試場景中相關(guān)參數(shù)如下表1所示：

測試過程中要求測試車輛在穩(wěn)定跟隨前車行駛2s后，目標車輛伺機切入到測試車輛與前方車輛之間。假設測試車輛與目標車輛初始距離為S0，3輛車初始加速度均以a表示，測試車輛和前方車輛穩(wěn)定車速為V1，目標車輛穩(wěn)定車速為V2，測試車輛在穩(wěn)定跟車2s時，目標車輛與前車正好處于平齊位置，此時，測試車輛行駛距離為S1，穩(wěn)定跟隨前車距離為S3，目標車輛行駛距離為S2，測試過程如圖11所示：

那么測試車輛與目標車輛初始位置距離S0的推算公式如下：

S0=S1+S3-S2

3.2.2 測試執(zhí)行過程分析

智能網(wǎng)聯(lián)汽車應用場景復雜多樣，對具體環(huán)境適應性具有較高要求，如3.2.1節(jié)分析可知，其測試具有隨機性，同時，智能網(wǎng)聯(lián)汽車應用了大量的人工智能和機器學習等技術(shù)[14]，因此其執(zhí)行也具有隨機性，所以，針對智能網(wǎng)聯(lián)汽車的測試有必要重復進行。本文參照《上海市智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試和示范應用管理辦法（試行）》要求，對每個測試場景進行不少于30次重復測試[15]，測試執(zhí)行過程如圖12所示：

3.3 ? 測試結(jié)果分析評價方法研究

當前對智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試主要考察其系統(tǒng)功能，所以在對測試結(jié)果進行分析評價時，主要考慮三個方面：

（1）智能網(wǎng)聯(lián)汽車是否能實現(xiàn)相關(guān)功能。例如在跟車行駛測試場景中是否能穩(wěn)定跟隨前車;在限速信息識別測試場景中是否能準確識別限速信息，并控制車輛以規(guī)定車速行駛;在交通信號燈識別測試場景中是否能精準識別信號燈，控制車輛按照交通規(guī)則行駛。

（2）智能網(wǎng)聯(lián)汽車是否能保證基本安全。例如在行人橫穿馬路測試場景中，是否能安全避讓行人;在前車切入的測試場景中，是否能安全避讓切入車輛，并在目標車切入后跟隨目標車行駛;在跟車行駛，前方車輛遇到靜止車輛后切出的測試場景中，是否能及時采取安全避讓行為，避免碰撞事故發(fā)生。

（3）智能網(wǎng)聯(lián)汽車執(zhí)行是否具有穩(wěn)定性。通過長時間重復測試，車輛自動駕駛系統(tǒng)是否能夠穩(wěn)定持續(xù)運行，保障智能網(wǎng)聯(lián)汽車正常行駛安全。

本文提出了以車輛功能實現(xiàn)和測試安全作為單次測試基本評價指標，并通過車輛在重復測試中綜合測試表現(xiàn)來分析評價智能網(wǎng)聯(lián)汽車。

4 ? ?測試實踐概述

上海市制造業(yè)創(chuàng)新中心（智能網(wǎng)聯(lián)汽車）利用該方法對20余款智能網(wǎng)聯(lián)汽車進行了封閉道路測試，包含乘用車、卡車、環(huán)衛(wèi)車和公交車等多種車型，對其基本功能、安全性及穩(wěn)定性進行評價，利用該方法支撐上海市智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試推進工作小組為企業(yè)發(fā)放上海市智能網(wǎng)聯(lián)汽車開放道路測試牌照，目前企業(yè)已在開放道路穩(wěn)定進行了不少于4000小時110000公里的自動駕駛測試，期間出現(xiàn)0次違法，0次交通事故，證明該測試方法具有充分的可行性。

5 ? ?展望

本文基于豐富的智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測試實踐，提出了一套安全、可靠、高效的智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測試執(zhí)行方法，為國內(nèi)智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測試發(fā)展提供了參考和借鑒。智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試當前仍處于初級階段[16]，本文認為未來智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試有以下幾個發(fā)展方向：（1）針對不同車型應當具有不同的測試體系;（2）測試評價在安全基礎上應當有具體的量化評價指標;（3）封閉道路測試場景鏈化濃縮;（4）封閉道路測試與仿真測試結(jié)合，提升測試效率;（5）封閉道路測試要考慮功能安全、預期功能安全等方面的內(nèi)容。

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專家推薦語

孫立清

北京理工大學中關(guān)村校區(qū)機械與車輛學院

副教授

該論文體現(xiàn)了ICV研發(fā)管理等工作重點，論文題目內(nèi)容能體現(xiàn)核心思想，論點明確，有新意，論證嚴謹，邏輯嚴密，文字簡潔通順，論據(jù)可靠，數(shù)據(jù)客觀，設計合理，推導無誤，結(jié)論正確，有經(jīng)驗性，內(nèi)容實用、有一定的學術(shù)水平和獨特的學術(shù)見解，應用于科研與生產(chǎn)能取得一定的經(jīng)濟效益。