智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)主動(dòng)安全標(biāo)準(zhǔn)及測(cè)試技術(shù)研究

張 珊,王 蕾,石 蕊,趙士舒

[中汽研汽車(chē)檢驗(yàn)中心（天津）有限公司,天津 300300]

0 引言

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)具備環(huán)境感知、決策規(guī)劃、協(xié)同控制等功能，同時(shí)融合現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)，是一個(gè)集多項(xiàng)功能于一體的綜合智能系統(tǒng)[1]。2019年國(guó)家發(fā)展改革委、科技部、工業(yè)和信息化部聯(lián)合發(fā)布的《汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》，明確將智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)作為汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)突破領(lǐng)域[2]。而智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)面臨的除了政策法規(guī)，還有道路測(cè)試、技術(shù)等突出問(wèn)題。圍繞智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)驗(yàn)證環(huán)節(jié)所需的標(biāo)準(zhǔn)體系、測(cè)試場(chǎng)地條件以及相關(guān)測(cè)試方法等，政府機(jī)構(gòu)、科研院所、相關(guān)企業(yè)已經(jīng)開(kāi)展了大量研究工作。

目前主流車(chē)型配置有L0-L2級(jí)的主動(dòng)安全及駕駛輔助功能，國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)也積極構(gòu)建中，相關(guān)測(cè)試技術(shù)手段愈加豐富[3]。該文根據(jù)主動(dòng)安全行業(yè)技術(shù)的分類(lèi)，從人機(jī)交互類(lèi)、信息提示類(lèi)、視野輔助類(lèi)、組合控制類(lèi)等不同方面介紹現(xiàn)階段的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)情況及測(cè)試技術(shù)現(xiàn)狀。

1 主動(dòng)安全標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)

1.1 駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)（DMS）等人機(jī)交互類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)內(nèi)主要與駕駛員產(chǎn)生交互的主動(dòng)安全系統(tǒng)有駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)在內(nèi)的人機(jī)交互系統(tǒng)等。

駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)可以分為駕駛員疲勞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（Driver Fatigue Monitoring; DFM）和駕駛員注意力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（Driver Attention Monitoring; DAM）。高級(jí)別的智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)涉及汽車(chē)和駕駛員的駕駛主權(quán)問(wèn)題，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)駕駛員動(dòng)態(tài)行為，觀察其是否具有接管能力也愈加重要，國(guó)內(nèi)外相繼頒布相關(guān)法規(guī)對(duì)該系統(tǒng)的功能和性能進(jìn)一步明確。

歐盟委員會(huì)于2021年4月23日簽發(fā)面向駕駛員睡意和注意力警告系統(tǒng)的法規(guī)《關(guān)于機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員睡意和注意力警告系統(tǒng)型式認(rèn)證的具體試驗(yàn)程序和技術(shù)要求》（EU 2021/1341）[4]，并于2022年7月面向新認(rèn)證車(chē)型實(shí)施。要求DDAW系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)駕駛員的睡意水平，當(dāng)駕駛員睡意等級(jí)≥KSS的8級(jí)（卡洛琳斯卡睡眠尺度表）時(shí)，通過(guò)HMI向駕駛員提供警告。

歐洲新車(chē)評(píng)價(jià)規(guī)程于2021年11月發(fā)布Euro NCAP評(píng)價(jià)規(guī)程——安全駕駛評(píng)價(jià)（10.0版），并于2023年實(shí)施。要求系統(tǒng)可以在白天/夜晚的不同天氣下，識(shí)別大部分駕駛員的疲勞、分神的典型動(dòng)作，并發(fā)出報(bào)警，和/或與其他ADAS系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)起來(lái)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行組合控制。同時(shí)提到了當(dāng)駕駛員無(wú)意識(shí)時(shí)，車(chē)輛應(yīng)啟動(dòng)符合UN R79的風(fēng)險(xiǎn)緩解功能（Risk Mitigation Function，RMF），將車(chē)輛停靠在安全區(qū)域。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方面，GB/T《駕駛員注意力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能要求及試驗(yàn)方法》已于2022年10月發(fā)布。要求系統(tǒng)識(shí)別駕駛員的閉眼、頭部姿態(tài)異常、接打電話(huà)、打哈欠、抽煙等動(dòng)作并發(fā)出報(bào)警，并要求系統(tǒng)檢出率和準(zhǔn)確率≥95%。同時(shí)各地方也針對(duì)駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)出臺(tái)了不同要求的地方標(biāo)準(zhǔn)，如蘇標(biāo)、川標(biāo)、湘標(biāo)等。C-NCAP管理規(guī)則（2025版）也將新增關(guān)于DMS的測(cè)試內(nèi)容。

1.2 智能限速系統(tǒng)（ISA）等信息提示類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)

近期各國(guó)都在積極推動(dòng)限制超速行為的相關(guān)法規(guī)，隨著智能網(wǎng)聯(lián)和自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，智能限速系統(tǒng)的相關(guān)法規(guī)得到迅速推廣。

歐盟委員會(huì)于2021年6月23日簽發(fā)了面向智能限速系統(tǒng)的法規(guī)《制定關(guān)于機(jī)動(dòng)車(chē)智能速度輔助系統(tǒng)型式認(rèn)證的具體試驗(yàn)程序和技術(shù)要求的詳細(xì)規(guī)則》（EU 2021/1958）[5-6]，并于2022年7月6日實(shí)施。當(dāng)駕駛員超過(guò)當(dāng)?shù)胤ǘㄋ俣认拗禃r(shí)，ISA將通過(guò)通知、警告和強(qiáng)制等方式提醒駕駛員減速行駛。

歐洲新車(chē)評(píng)價(jià)規(guī)程（Euro NCAP）安全駕駛評(píng)價(jià)（10.0版）也在EU 2021/1958的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高要求，系統(tǒng)應(yīng)識(shí)別不同天氣、時(shí)間、距離、道路特征以及局部的動(dòng)態(tài)事件并發(fā)出報(bào)警，同時(shí)對(duì)限速功能、智能限速控制系統(tǒng)和智能自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)作出要求。

國(guó)標(biāo)方面，GB/T《汽車(chē)智能限速系統(tǒng)性能要求及試驗(yàn)方法》已于2021年末報(bào)批，預(yù)計(jì)2022年發(fā)布。要求系統(tǒng)能識(shí)別GB 5768.2規(guī)定的限制速度標(biāo)志，并向駕駛員提供限速提示信息和超速警告信息，若車(chē)輛具備功能則應(yīng)在超速時(shí)啟動(dòng)智能限速控制。C-NCAP管理規(guī)則（2025版）也將增加速度輔助系統(tǒng)測(cè)試，要求車(chē)輛識(shí)別限速標(biāo)志牌，并在超速時(shí)發(fā)出警告信號(hào)，如圖1所示。

圖1 智能限速系統(tǒng)的試驗(yàn)場(chǎng)景

1.3 全景影像系統(tǒng)（AVM）等視野輔助類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)

由于受車(chē)輛結(jié)構(gòu)的限制，駕駛員視野存在盲區(qū)，無(wú)法全面掌握道路交通信息，發(fā)生安全事故。故近些年視野輔助類(lèi)ADAS系統(tǒng)也步入市場(chǎng)。

GB/T《汽車(chē)全景影像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能要求及試驗(yàn)方法》預(yù)計(jì)2022年發(fā)布。全景影像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠向駕駛員提供車(chē)輛周?chē)?60 °范圍內(nèi)環(huán)境的實(shí)時(shí)影像信息，輔助駕駛員更加全面清晰地了解車(chē)輛周?chē){駛環(huán)境狀況，從而提高駕駛安全性。JT/T《營(yíng)運(yùn)車(chē)輛全景環(huán)視系統(tǒng)技術(shù)要求和試驗(yàn)方法》與國(guó)標(biāo)不同，營(yíng)運(yùn)車(chē)輛的全景環(huán)視系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)“大安全”，由于營(yíng)運(yùn)車(chē)輛的車(chē)身尺寸較大，視野盲區(qū)更多，因此對(duì)全景環(huán)視系統(tǒng)的需求更迫切，不僅考察部件級(jí)的車(chē)載攝像頭性能、靜態(tài)圖像拼接質(zhì)量，同時(shí)考察動(dòng)態(tài)視野盲區(qū)，致力于全方位地提高車(chē)輛安全，如圖2所示。

圖2 汽車(chē)全景影像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的試驗(yàn)場(chǎng)景

除全景環(huán)視系統(tǒng)，還有抬頭顯示、夜視等多種功能輔助駕駛員獲取更全面的信息，在不同天氣環(huán)境、不同場(chǎng)景下安全出行。其中GB/T《乘用車(chē)抬頭顯示系統(tǒng)性能要求及試驗(yàn)方法》已于2022年成立標(biāo)準(zhǔn)起草組，GB/T《乘用車(chē)夜視系統(tǒng)性能要求及試驗(yàn)方法 》已于2021年報(bào)批。

2 主動(dòng)安全測(cè)試技術(shù)

2.1 駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)（DMS）等人機(jī)交互類(lèi)測(cè)試技術(shù)

目前實(shí)現(xiàn)駕駛員實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的技術(shù)手段分為兩類(lèi)，直接監(jiān)測(cè)和間接監(jiān)測(cè)。由于駕駛員在疲勞狀態(tài)下的一些生理指標(biāo)，如腦、電、心、脈搏、呼吸等偏離正常的狀態(tài)，因此可通過(guò)生理傳感器去直接監(jiān)測(cè)駕駛員的生理指標(biāo)，來(lái)判斷駕駛員是否處于疲勞狀態(tài)[7]。這種直接接觸駕駛員監(jiān)測(cè)其行為的方式稱(chēng)為直接監(jiān)測(cè)法。間接監(jiān)測(cè)法不通過(guò)駕駛員本人判斷，而通過(guò)駕駛員對(duì)車(chē)輛的操縱狀態(tài)，間接判斷駕駛員是否處于疲勞/分神狀態(tài)，如駕駛員轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的微修正次數(shù)減少，大修正、快修正次數(shù)增加等，如圖3所示。

圖3 真人駕駛員佩戴生理監(jiān)測(cè)設(shè)備

歐洲的駕駛員監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)試主要利用真人進(jìn)行主觀測(cè)試，要求提前對(duì)駕駛員的駕駛習(xí)慣、經(jīng)驗(yàn)等做調(diào)研，同時(shí)在測(cè)試前進(jìn)行統(tǒng)一的培訓(xùn)，才能保證數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。實(shí)車(chē)測(cè)試過(guò)程中，需實(shí)時(shí)記錄駕駛員狀態(tài)及車(chē)輛運(yùn)行數(shù)據(jù)；仿真測(cè)試中，也應(yīng)驗(yàn)證仿真環(huán)境和真實(shí)世界的差異性。

國(guó)標(biāo)GB/T《駕駛員注意力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能要求及試驗(yàn)方法》考慮主客觀結(jié)合的方法測(cè)試駕駛員分神、疲勞等典型動(dòng)作下的系統(tǒng)狀態(tài)，測(cè)試系統(tǒng)面對(duì)不同駕駛員的魯棒性，當(dāng)駕駛員進(jìn)行特定動(dòng)作時(shí)系統(tǒng)應(yīng)報(bào)警。與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)不同的引入了仿真機(jī)器人和太陽(yáng)光模擬系統(tǒng)，改變光源的方向和位置，標(biāo)準(zhǔn)尺寸的仿真機(jī)器人配備手機(jī)、香煙等物品，重復(fù)閉眼、打哈欠、打電話(huà)等動(dòng)作，測(cè)試系統(tǒng)的檢出率及準(zhǔn)確率，如圖4所示。

圖4 GB/T《駕駛員注意力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能要求及試驗(yàn)方法》的試驗(yàn)場(chǎng)景

2.2 智能限速系統(tǒng)（ISA）等信息提示類(lèi)測(cè)試技術(shù)

智能限速系統(tǒng)根據(jù)功能不同可以分成兩類(lèi)，第一類(lèi)是智能限速提醒，獲取車(chē)輛當(dāng)前條件下應(yīng)遵守的限速信息并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車(chē)輛行駛速度，當(dāng)車(chē)速不符合或即將超出限速范圍時(shí)，適時(shí)發(fā)出警告信息；第二類(lèi)是智能限速控制，除提供警告信息外，還協(xié)同其他ADAS系統(tǒng)將車(chē)輛保持在限速范圍之內(nèi)。

而實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)路線(xiàn)的方式基于攝像頭、GPS和電子地圖，常見(jiàn)方式是通過(guò)車(chē)載傳感器（視覺(jué)攝像頭）識(shí)別道路標(biāo)志牌，通過(guò)算法進(jìn)行轉(zhuǎn)化，提供給駕駛員，這種實(shí)現(xiàn)方式受天氣等條件影響較大，識(shí)別率和正確率較低；部分車(chē)輛將攝像頭獲取的數(shù)據(jù)連同內(nèi)置的GPS定位模塊和電子地圖的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合判斷，不僅可以調(diào)取地圖內(nèi)設(shè)置的固定限速牌，也可以識(shí)別交通事故警示標(biāo)志牌等臨時(shí)裝置。

2.3 全景影像系統(tǒng)（AVM）等視野輔助類(lèi)測(cè)試技術(shù)

全景影像系統(tǒng)提供的是車(chē)周360°的影像信息，一方面對(duì)圖像拼接質(zhì)量有要求，拼接圖像清晰，現(xiàn)實(shí)的物品無(wú)歪曲變形，故使用黑白棋盤(pán)格圖卡輔助測(cè)試圖像畸變和錯(cuò)位；另一方面對(duì)拼接縫隙處的物體顯示有要求，若系統(tǒng)拼接縫隙過(guò)大則會(huì)導(dǎo)致角落的物體消失，若駕駛員太過(guò)于依賴(lài)全景圖像則會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似于“鬼探頭”的安全事件，故使用標(biāo)志物測(cè)試系統(tǒng)的視野范圍及可見(jiàn)性；此外還要求系統(tǒng)能輸出實(shí)時(shí)畫(huà)面故測(cè)試系統(tǒng)延遲，如圖5所示。

圖5 全景影像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)試方法

而抬頭顯示和夜視系統(tǒng)等輔助駕駛系統(tǒng)涉及的測(cè)試設(shè)備更加豐富，利于HUD需使用成像亮度計(jì)等測(cè)試顯示的亮度、清晰度等；夜視系統(tǒng)需在微光環(huán)境下測(cè)試紅外系統(tǒng)對(duì)發(fā)熱假人的識(shí)別效果、圖像標(biāo)注效果及碰撞報(bào)警功能。豐富的輔助駕駛功能幫助駕駛員在不同環(huán)境下安全駕駛，也要求測(cè)試設(shè)備更加精良，符合實(shí)際使用情況。

3 總結(jié)

隨著智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的發(fā)展，L3及更高級(jí)別的自動(dòng)駕駛產(chǎn)品落地，對(duì)整車(chē)級(jí)封閉場(chǎng)地測(cè)試提出了更高的要求。封閉場(chǎng)地測(cè)試用例覆蓋的范圍會(huì)更加廣泛，包含：高速/環(huán)路、市內(nèi)運(yùn)行、城際/郊區(qū)、泊車(chē)/取車(chē)、封閉園區(qū)等。 根據(jù)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)聲明的設(shè)計(jì)運(yùn)行范圍ODD及自動(dòng)駕駛功能，在五大應(yīng)用場(chǎng)景測(cè)試用例庫(kù)中選取確定測(cè)試用例，測(cè)試智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的真實(shí)表現(xiàn)。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的頒布，測(cè)試技術(shù)愈加豐富，主動(dòng)安全系統(tǒng)功能也逐步擴(kuò)充，涉及駕駛員行車(chē)安全、舒適、能效的方方面面。未來(lái)智能網(wǎng)聯(lián)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)將逐步向高級(jí)別的自動(dòng)駕駛功能擴(kuò)展，進(jìn)一步豐富應(yīng)用場(chǎng)景并規(guī)范智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)市場(chǎng)。