自動(dòng)駕駛轉(zhuǎn)向測(cè)試方案構(gòu)建

劉育銘 張志鵬 沙詩(shī)偉

1.北華大學(xué) 吉林省吉林市 132000 2.中汽研汽車檢驗(yàn)中心（常州）有限公司 江蘇省常州市 213100

1 引言

隨著高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)在智能駕駛車輛上的應(yīng)用不斷增多，隨之而來(lái)的自動(dòng)駕駛功能測(cè)試需求也在迅速增加。依據(jù)美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)SAE（Society of Automotive Engineers，SAE）自動(dòng)駕駛等級(jí)劃分規(guī)定，高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)處于具備預(yù)警類和輔助干預(yù)類功能的階段。目前對(duì)自動(dòng)駕駛輔助系統(tǒng)進(jìn)行道路測(cè)試已經(jīng)成為必然要求，以保證L2級(jí)自動(dòng)駕駛車輛的安全性與可靠性。

本文圍繞著自動(dòng)駕駛轉(zhuǎn)向測(cè)試，通過對(duì)自動(dòng)駕駛轉(zhuǎn)向的實(shí)車測(cè)試方案的研究，結(jié)合國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及實(shí)際道路測(cè)試過程，提出方案構(gòu)建方法，為車企提供思路與參考。

2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

近年來(lái)針對(duì)高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)外成立專項(xiàng)小組開展智能網(wǎng)聯(lián)汽車和自動(dòng)駕駛車輛標(biāo)準(zhǔn)制定工作。中國(guó)的全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)成立了智能網(wǎng)聯(lián)汽車分標(biāo)委，專門從事相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定工作。UNECE 的WP.29于2018 年6 月成立“聯(lián)合國(guó)智能網(wǎng)聯(lián)法律工作組”。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織ISO 成立 TC22 和TC204，負(fù)責(zé)道路車輛和智能交通系統(tǒng)。

目前，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)出臺(tái)了若干個(gè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，主要面向多類駕駛輔助系統(tǒng)，例如ISO 11270-2014，GB/T 39323-2020 等。但是，對(duì)于自動(dòng)轉(zhuǎn)向功能測(cè)試還尚未有一個(gè)適用于符合我國(guó)的方案，并且自動(dòng)轉(zhuǎn)向測(cè)試所涉及的場(chǎng)景與項(xiàng)目較多，仍需研究與發(fā)展。

3 測(cè)試方案定義與測(cè)試基本條件

3.1 功能定義

針對(duì)R79 所規(guī)定的2 級(jí)自動(dòng)駕駛轉(zhuǎn)向(Automatically Commanded Steering Function, ACSF)的功能要求，表1 顯示了測(cè)試中用到的各功能定義。

表1 功能定義

3.2 測(cè)試條件

（1）測(cè)試道路：試驗(yàn)應(yīng)在具有良好附著力的平坦、干燥的瀝青或混凝土表面上進(jìn)行。

（2）環(huán)境溫度：應(yīng)保持在0℃～45℃之間。

（3）車道標(biāo)識(shí)：車道標(biāo)識(shí)線應(yīng)清晰可見，可見度明顯，車道寬度3.5m。

（4）公差范圍：測(cè)試速度應(yīng)滿足±2 公里/小時(shí)的公差。

（5）車輛要求：測(cè)試過程中車重不得調(diào)整，車重和胎壓需符合規(guī)定。

（6）橫向加速度：測(cè)量確定重心位置，在測(cè)量橫向加速度時(shí)應(yīng)去除由于車身自身運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的附加影響。（例如，彈簧產(chǎn)生的）

4 測(cè)試項(xiàng)目及要求

測(cè)試內(nèi)容主要包括轉(zhuǎn)向糾偏 (Corrective Steering Functions, CSF)、緊急轉(zhuǎn)向(Emergency Steering Functions, ESF)、A-C 類ACSF（Automatically Commanded Steering Function），如表2。

表2 測(cè)試內(nèi)容

4.1 轉(zhuǎn)向糾偏CSF 測(cè)試

轉(zhuǎn)向糾偏是在一定時(shí)間內(nèi)，通過判斷車上發(fā)出的信號(hào)，改變車輪的轉(zhuǎn)向角度，來(lái)補(bǔ)償車輛側(cè)向力的變化，糾正車道偏離。

（1）警告測(cè)試

車輛應(yīng)在車道兩側(cè)有車道標(biāo)記的道路上使用激活的CSF 駕駛。在測(cè)試過程中，記錄CSF 干預(yù)的持續(xù)時(shí)間以及光聲警告信號(hào)的持續(xù)時(shí)間。

（2）覆蓋力測(cè)試

車輛應(yīng)在車道兩側(cè)有車道標(biāo)記的道路上使用激活的CSF 駕駛。行駛時(shí)應(yīng)試圖使車輛離開車道并引起CSF 干預(yù)，駕駛員在方向盤上施加一個(gè)力，以改變CSF 干預(yù)。記錄駕駛員為解除干預(yù)而對(duì)轉(zhuǎn)向控制施加的力。

4.2 緊急轉(zhuǎn)向ESF 測(cè)試

緊急轉(zhuǎn)向功能是指車輛在行駛過程中在一定時(shí)間內(nèi)控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行車輛緊急轉(zhuǎn)向，來(lái)避免或減弱碰撞。

車輛應(yīng)在每一邊都有車道標(biāo)記的道路上駕駛，并定位在這些車道標(biāo)記內(nèi)。

（1）ESF a 型i/ii 測(cè)試:(非故意側(cè)移)：在相鄰車道行駛的目標(biāo)車輛應(yīng)接近被測(cè)車輛，其中一輛車應(yīng)將其橫向分離距離最小化，直到啟動(dòng)ESF 干預(yù)，如圖1 所示。

圖1 ESF a 型i/ii 測(cè)試場(chǎng)景

（2）ESF a 型iii 測(cè)試:(故意側(cè)移)：當(dāng)另一輛車在相鄰車道行駛時(shí)，被測(cè)車輛開始變道，避免了ESF 系統(tǒng)的干預(yù)導(dǎo)致碰撞，如圖2 所示。

圖2 ESF a 型iii 測(cè)試場(chǎng)景

（3）ESF b 型測(cè)試:被測(cè)車輛應(yīng)接近位于其軌道內(nèi)的物體。物體的大小和位置應(yīng)使車輛能夠在不穿越車道標(biāo)志的情況下通過該物體，如圖3 所示。

圖3 ESF b 型測(cè)試場(chǎng)景

（4）在沒有車道標(biāo)志的情況下運(yùn)行系統(tǒng)的測(cè)試：如果任何系統(tǒng)在沒有車道標(biāo)志的情況下工作，則需要在沒有車道標(biāo)志的測(cè)試軌道上重復(fù)進(jìn)行（1）-（3）的測(cè)試。

（5）ESF 對(duì)b 類誤反應(yīng)測(cè)試：被測(cè)車輛應(yīng)接近位于車輛軌跡上的車道標(biāo)記之間的一塊與路面顏色對(duì)比的塑料片，該塑料片厚度小于3 毫米，寬度為0.8 米，長(zhǎng)度為2 米。塑料片的放置方式應(yīng)使車輛能夠在不穿越車道標(biāo)志的情況下通過塑料片。

4.3 A 類ACSF

A 類ACSF 功能是指在速度不超過10km/h 的情況下輔助駕駛員在低速或泊車時(shí)使用的系統(tǒng)。

（1）系統(tǒng)只能在10km/h（+2km/h公差）的速度下使用。

（2）只有在駕駛員主動(dòng)操作后，并且滿足運(yùn)行條件，系統(tǒng)才能激活。并且系統(tǒng)能夠隨時(shí)被駕駛員關(guān)閉。

（3） 對(duì) 于RCP（Remote Controlled Parking,遙控泊車），至少應(yīng)在遠(yuǎn)程控制設(shè)備上提供光學(xué)警示信號(hào)用以警示駕駛員。

遠(yuǎn)程遙控泊車如圖4 所示，泊車過程需要駕駛員持續(xù)操作遙控裝置，如果連續(xù)操作中斷或車輛與遙控設(shè)備之間距離超過規(guī)定的最大RCP 操作范圍，或者遙控器與車輛之間信號(hào)丟失，則車輛應(yīng)剎停。RCP 的最大操作距離不能超過6m。停車狀態(tài)時(shí)，應(yīng)保證車輛不溜車。

圖4 遠(yuǎn)程遙控泊車

4.4 B1 類ACSF

B1 類 ACSF 功能由駕駛員開啟，使車輛保持在設(shè)定的車道內(nèi)行駛。

（1）最大橫向加速度要求：如表3 和表4 所示為車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的最大橫向加速度范圍。車輛在轉(zhuǎn)彎的工況下，要求最大橫向加速度在0.5s 內(nèi)的平均變化率不超過5m/s。

表3 適用于M1、N1 類車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的最大橫下加速度范圍

表4 適用于M2、M3、N2、N3 類車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的最大橫下加速度范圍

（2）覆蓋力要求：超越系統(tǒng)提供的方向控制所需的轉(zhuǎn)向控制力不得超過50N，且車輛必須在沒有駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向控制裝置施加任何力(例如把手從轉(zhuǎn)向控制裝置上移開)的情況下，以恒定速度行駛在每一邊都有行車標(biāo)志的彎曲軌道上。

圖5 彎道車道保持示意圖

表5 車道保持測(cè)試設(shè)計(jì)

表6 最大側(cè)向加速度測(cè)試設(shè)計(jì)

（3）覆蓋力測(cè)試：測(cè)試流程與車道保持測(cè)試流程類似，彎道行駛的最大側(cè)向加速度應(yīng)在表3 和表4 規(guī)定的80%-90%之間，覆蓋力測(cè)試設(shè)計(jì)如表7 所示。車輛行駛時(shí)，駕駛員在方向盤上施加一個(gè)力，以超過系統(tǒng)干預(yù)并離開車道，記錄駕駛員在操縱過程中對(duì)方向盤施加的力。

表7 覆蓋力測(cè)試設(shè)計(jì)

4.5 C 類ACSF 測(cè)試

C 類ACSF 是由駕駛員激活，并沿著駕駛員指定方向進(jìn)行橫向移動(dòng)（如：換道）的系統(tǒng)。

（3）覆蓋力測(cè)試：測(cè)試流程與變道測(cè)試一致，駕駛?cè)丝刂栖囕v保持直線行駛。記錄駕駛員在在超越控制中對(duì)方向盤施加的力。測(cè)試結(jié)束后，車輛沿相反方向變道，重復(fù)進(jìn)行測(cè)試。

（4）傳感器性能測(cè)試:測(cè)試流程與變道測(cè)試一致，采用DGPS 的方法，測(cè)量主車尾端與目標(biāo)車前端的距離，并記錄車輛探測(cè)到后方來(lái)車時(shí)的兩車距離。

（5）傳感器失效測(cè)試：測(cè)試流程與變道測(cè)試一致，對(duì)被測(cè)車輛后方傳感器進(jìn)行遮擋。

5 結(jié)論

本文分析了當(dāng)前有關(guān)自動(dòng)駕駛測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，對(duì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向功能測(cè)試所需的各個(gè)測(cè)試項(xiàng)目做出了制定，提出了較為全面的方案。

在設(shè)計(jì)測(cè)試方案或制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)考慮國(guó)內(nèi)多方面因素。我國(guó)應(yīng)實(shí)時(shí)跟進(jìn)新技術(shù)進(jìn)展和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)，結(jié)合國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展水平，同時(shí)，在制定自動(dòng)轉(zhuǎn)向測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，以中國(guó)路試測(cè)試數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，不斷通過驗(yàn)證來(lái)完善測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。

通過對(duì)自動(dòng)駕駛車輛進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向功能測(cè)試方案的制定與未來(lái)測(cè)試的建議，有利于促進(jìn)我國(guó)對(duì)智能駕駛車輛自動(dòng)轉(zhuǎn)向功能測(cè)試方案的制定，并加快更符合我國(guó)復(fù)雜狀況的自動(dòng)轉(zhuǎn)向測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)。