何班本 程梁柱 夏鈺璋 馬義超 楊合鵬

（東風(fēng)汽車公司技術(shù)中心，武漢430056）

主題詞：高級駕駛輔助 測試 評價

1 前言

按照美國汽車工程師學(xué)會SAE（Society of Auto?motive Engineers,SAE）對自動駕駛等級劃分規(guī)定，高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）處于LEVEL3以下級別，仍需保證其系統(tǒng)的安全性和可靠性。隨著高級駕駛輔助系統(tǒng)裝配率的提升，測試需求也增長迅速。

一方面搭載高級駕駛輔助系統(tǒng)的汽車在研發(fā)階段要經(jīng)過大量的試驗驗證，另一方面國內(nèi)外相關(guān)政府機(jī)構(gòu)出臺一系列政策法規(guī)來對高級駕駛輔助系統(tǒng)汽車進(jìn)行約束限制，如美國于2016年出臺《自動駕駛法案》，對自動駕駛汽車的生產(chǎn)、測試和部署進(jìn)行監(jiān)管。盡管目前關(guān)于ADAS的測試評價標(biāo)準(zhǔn)越來越成熟，但對于具體主機(jī)廠，在ADAS系統(tǒng)不同的開發(fā)階段，采用種ADAS系統(tǒng)測試評價方法，定制1套ADAS系統(tǒng)評價模型很有必要。

2 高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）—測試標(biāo)準(zhǔn)及評價現(xiàn)狀

高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）是利用傳感器，在汽車行駛過程中實時感應(yīng)周圍的環(huán)境，收集數(shù)據(jù)，感知融合并對感知數(shù)據(jù)進(jìn)行決策分析，最后對車輛進(jìn)行控制，輔助駕駛員在道路上進(jìn)行安全駕駛。

2.1 高級駕駛輔助系統(tǒng)測試標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

針對高級駕駛輔助系統(tǒng)的不同功能，國內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)均出臺了相關(guān)測試方法及場景規(guī)范。

2.1.1 國外測試標(biāo)準(zhǔn)狀況

目前國外不同機(jī)構(gòu)組織，針對自動駕駛車輛或智能網(wǎng)聯(lián)汽車，已開展相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。比如聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會（United Nations Economic Commission for Europe,UNECE）成立“聯(lián)合國智能網(wǎng)聯(lián)法律工作組”（WP.29/GRVA），出臺自動駕駛評價與管理辦法（VMAD IWG）和自動轉(zhuǎn)向法規(guī)（ACSF IWG），并不定期召開會議進(jìn)行研討。國際標(biāo)準(zhǔn)組織（International Organization for Standardization,ISO）成立道路車輛技術(shù)委員會（TC22）和有關(guān)運輸信息與控制系統(tǒng)技術(shù)委員會（TC204）。TC22主要負(fù)責(zé)在1968年維也納公約中所規(guī)定的道路車輛（包括掛車、摩托車、機(jī)動車、汽車列車、鉸接車輛）及其裝備的兼容性、互換性、安全性以及術(shù)語和性能評價試驗規(guī)程（包括儀器的特性）的標(biāo)準(zhǔn)化工作。TC204主要職責(zé)在于交通信息和控制系統(tǒng)狀況的總體目標(biāo)和結(jié)構(gòu),以及與ISO整體計劃的協(xié)調(diào)。SAE、E-NCAP也已制定更加嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)。

2.1.2 國內(nèi)測試標(biāo)準(zhǔn)狀況

當(dāng)前高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）在國內(nèi)的裝車率逐年升高，不僅在高端車上裝備了ADAS，10萬元的經(jīng)濟(jì)型轎車上也普遍裝備了ADAS。同時，國內(nèi)的相關(guān)機(jī)構(gòu)（包括中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟、全國汽標(biāo)委智能網(wǎng)聯(lián)汽車分技術(shù)委員會、中國汽車技術(shù)研究中心有限公司、中國汽車工程研究院股份有限公司等）針對高級駕駛輔助系統(tǒng)，也逐步出臺了相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn)。比如GB/T（國家推薦標(biāo)準(zhǔn)）、JT/T（交通行業(yè)推薦標(biāo)準(zhǔn)）、i-VISTA智能汽車指數(shù)、以及根據(jù)E-NCAP進(jìn)行中國本土化的C-NCAP。目前具有代表性的GB/T標(biāo)準(zhǔn)有GB/T 33577—2017（智能運輸系統(tǒng)車輛前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)性能要求和測試規(guī)程）、GB/T 26773—2011（智能運輸系統(tǒng)車道偏離報警系統(tǒng)性能要求與檢測方法）、GB/T 20608—2006（智能運輸系統(tǒng)自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)性能要求與檢測方法），JT/T具有代表性的標(biāo)準(zhǔn)有JT/T 1242-2019（營運車輛自動緊急制動系統(tǒng)性能要求和測試規(guī)程）。

2.2 高級駕駛輔助系統(tǒng)測試評價現(xiàn)狀

在測試評價方法上，國內(nèi)外有很多測試評價方法和總結(jié)。國外一些安全評價機(jī)構(gòu)如美國高速公路安全管理局（NHTSA）、歐洲新車安全評鑒協(xié)會（Euro-NCAP）等已針對高級駕駛輔助系統(tǒng)發(fā)布了測試評價方法。國內(nèi)有中國新車評價規(guī)程（C-NCAP）、中國保險汽車安全指數(shù)規(guī)程（C-IASA）、中國智能汽車指數(shù)管理辦法（i-VISTA）、智能電動汽車管理規(guī)則（CCRT），也發(fā)布了對高級駕駛輔助系統(tǒng)的測試及評價方法。比如2021版C-NCAP將增加側(cè)方輔助、車道輔助、交通標(biāo)識輔助等駕駛輔助評價內(nèi)容。

林國慶等借鑒國內(nèi)外研究成果，制定出符合中國國情的汽車自動緊急制動多種不同行人測試工況，提出了AEB-P測試與評價方法。Ayalew等對某乘用車車道偏離預(yù)警（LDWS）的客觀性能進(jìn)行實車試驗，分析了直道與彎曲路段條件下，偏離方向、光照條件、車道線類型、橫向偏離速度等因素的影響，提出了一種乘用車車道偏離預(yù)警系統(tǒng)測試與評價方法。周干等介紹了5種主流的自動駕駛仿真測試方法的最新進(jìn)展，包括蒙特卡洛方法、蒙特卡洛加速方法、博弈論方法、測試場景矩陣方法、駕駛模擬器仿真測試方法。劉延等基于現(xiàn)有的自動駕駛汽車測試標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)程，從安全性、高效性和舒適性3個方面分析了自動駕駛測試評價面臨的問題、構(gòu)建了自動駕駛汽車測試評價系統(tǒng)架構(gòu)。

3 高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）評價模型設(shè)計

針對汽車研發(fā)過程中，對ADAS系統(tǒng)開發(fā)質(zhì)量的評價，目前沒有統(tǒng)一的測試標(biāo)準(zhǔn)，各汽車研發(fā)單位均有各自的評價標(biāo)準(zhǔn)及流程,現(xiàn)在尚未建立完整成熟的綜合測試評價體系。本文在上述測試及評價標(biāo)準(zhǔn)和方法上，結(jié)合汽車研發(fā)過程中的實際情況提出1種新的評價方法。

3.1 ADAS系統(tǒng)開發(fā)階段評價要素

高級駕駛輔助系統(tǒng)是利用安裝于車上的環(huán)境感知傳感器（主要有攝像頭、雷達(dá)、激光和超聲波等），感知內(nèi)外的環(huán)境數(shù)據(jù)，通過ADAS控制器對感知數(shù)據(jù)進(jìn)行分析決策，然后向相關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送指令，提醒駕駛員或輔助駕駛員控制車輛（被動式報警和主動式干預(yù)）。根據(jù)ADAS系統(tǒng)感知、決策與執(zhí)行過程，設(shè)計ADAS系統(tǒng)開發(fā)階段評價的3個要素：目標(biāo)識別、規(guī)控設(shè)計、執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

3.1.1 目標(biāo)識別

目標(biāo)識別，屬于自動駕駛感知層面，是自動駕駛汽車依托環(huán)境感知傳感器（雷達(dá)、攝像頭等）識別目標(biāo)，通過定義目標(biāo)可信度并進(jìn)行建模分析，最后形成目標(biāo)融合結(jié)果、定位及情景建模。包含目標(biāo)檢測、目標(biāo)跟蹤、場景分割等技術(shù)。目前目標(biāo)識別技術(shù)在自動駕駛領(lǐng)域的應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn)，基于雷達(dá)和攝像頭硬件自身屬性，目標(biāo)識別是ADAS技術(shù)進(jìn)步的硬傷，也是最難跨越的，許多學(xué)者在目標(biāo)識別方面進(jìn)行了研究。Chen等基于雙目立體視覺提出了運動場景下的多目標(biāo)檢測算法；Sio-Hoi等通過增加亮度信息來提高目標(biāo)匹配的可靠性。目標(biāo)識別的準(zhǔn)確性是自動駕駛汽車解決的首要問題，防止誤識別和漏識別是目標(biāo)識別的關(guān)鍵。

3.1.2 規(guī)控設(shè)計

規(guī)控設(shè)計，屬于自動駕駛規(guī)劃與決策層面，在獲取環(huán)境感知傳感器、以及車輛內(nèi)部自身監(jiān)控的的車內(nèi)外環(huán)境數(shù)據(jù)后，ADAS控制器根據(jù)一定的算法（包含MPC算法、PID算法等），規(guī)劃車輛后續(xù)操作動作，以及給執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送相關(guān)指令。規(guī)控設(shè)計的優(yōu)劣，直接關(guān)系到ADAS系統(tǒng)的安全性及舒適性。在保障安全性的前提下，規(guī)控設(shè)計盡可能的提升駕乘人員的舒適性。規(guī)控設(shè)計是自動駕駛的難點，目前國內(nèi)外學(xué)者對規(guī)控設(shè)計開展相關(guān)研究，比如陳無畏等在假設(shè)駕駛員具有汽車軌跡預(yù)測能力的基礎(chǔ)上,提出一類基于軌跡預(yù)測的駕駛員方向控制模型。

3.1.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)

執(zhí)行機(jī)構(gòu)，屬于自動駕駛執(zhí)行層面，ADAS系統(tǒng)相關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)ADAS控制器的指令，及時、準(zhǔn)確執(zhí)行期望的動作。EMS：接收扭矩指令；ESP：接收主動制動指令；EPS：具備主動轉(zhuǎn)向功能；TCU：可接收命令在PRND之間自動切換；EPB：按命令要求駐車或釋放；BCM：顯示或提示預(yù)警信息。ADAS系統(tǒng)對執(zhí)行機(jī)構(gòu)有兩方面的要求，分別是速度和精度的要求，比如ACC請求的扭矩和實際（物理）輪端扭矩延時不能超過300 ms，10 s內(nèi)，車輪端真實扭矩（動力總成在CAN上發(fā)送的）和實際（物理）車輪端扭矩最大偏差不能超過80 N·m(+40/-40)。（普通控制情況下：車速不低于2 km/h，沒有換檔，沒有超過最大扭矩）。在ADAS系統(tǒng)開發(fā)過程中，基于傳統(tǒng)車的開發(fā)基礎(chǔ)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制相對較容易，出現(xiàn)質(zhì)量問題，修改完善也較簡單。

綜上，目標(biāo)識別與相規(guī)控設(shè)計同等重要，由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)展的較成熟穩(wěn)定，其重要性小于目標(biāo)識別與相規(guī)控設(shè)計。

3.2 ADAS系統(tǒng)開發(fā)階段評價方法

針對汽車的評價方法有很多，有主觀評價（比如汽車外觀及感知質(zhì)量評價等）、客觀評價（比如汽車動力性評價、經(jīng)濟(jì)性評價等）、以及主客觀結(jié)合的評價。對評價方法的研究也一直在延續(xù)。盧兆麟等提出了1種基于自然語言處理的汽車造型風(fēng)格推導(dǎo)與評價方法；林慶峰等為評價L3級自動駕駛車輛接管的安全性，基于駕駛模擬器設(shè)計了雙向六車道高速公路環(huán)境下的接管場景并進(jìn)行駕駛模擬實驗，建立1種接管安全性評價模型。評價工具也有很多可供選擇，比如專家評價法、德爾菲法（專家調(diào)查法）、頭腦風(fēng)暴、CFT跨職能小組、WORKSHOP分析法等。

在ADAS測試評價過程中，針對質(zhì)量問題的數(shù)量，出現(xiàn)的頻次等，可以采用定量分析；針對不同問題類別的重要程度，就需要采用定性分析?；贏DAS系統(tǒng)開發(fā)評價要素特點，本文采用層次分析法（Analytic Hierarchy Process,AHP）來建立ADAS測試評價模型框架。

層次分析法根據(jù)問題的性質(zhì)和要達(dá)到的總目標(biāo)，將問題分解為不同的組成因素，并按照因素間的相互關(guān)聯(lián)影響以及隸屬關(guān)系將因素按不同層次聚集組合，形成1個多層次的分析結(jié)構(gòu)模型，從而最終使問題歸結(jié)為最低層(供決策的方案、措施等)相對于最高層(總目標(biāo))的相對重要權(quán)值的確定或相對優(yōu)劣次序的排定。

3.3 ADAS評價模型搭建

高級駕駛輔助系統(tǒng)包多種功能，在開發(fā)階段，各種車型搭載的ADAS功能可能不盡相同。在設(shè)計ADAS評價模型時，可用F表示各功能。比如FCW/AEB/ACC/LDW/LKA…可分別用F1/F2/F3/F4/F5…表示。各功能的評價要素可用P表示，比如針對F1功能的第1個評價要素，可表示為P，第2個評價要素，可表示為P…?？傮w評價目標(biāo)（結(jié)果）可用O表示，模型框架如圖1。

圖1 ADAS評價層次模型

4 某款車型在研發(fā)階段進(jìn)行ADAS系統(tǒng)測試評價

在ADAS系統(tǒng)研發(fā)要經(jīng)過多輪測試，主要包括虛擬測試、封閉道路測試以及開放道路測試。在研發(fā)的不同階段，測試評價的目的不同，測試評價的重點也不相同。本文以某款車型做完虛擬測試，同步開展封閉道路測試和開放道路測試階段，開展第1輪道路測試評價，為后續(xù)研發(fā)質(zhì)量改進(jìn)，優(yōu)化ADAS系統(tǒng)提供參考。

4.1 測試功能項及評價要素權(quán)重設(shè)定

4.1.1 測試功能項

依據(jù)ADAS系統(tǒng)功能定義確定其測試功能項，同時設(shè)計好測試場景案例（測試場景案例設(shè)計是測試工程師依據(jù)現(xiàn)有測試場景庫，與功能開發(fā)人員共同確定。在此不做詳細(xì)描述）。本次測試的功能主要包括5個功能：FCW、AEB、ACC、LDW、LKA，關(guān)于每個功能的評價權(quán)重，采用專家評價法和層次分析法確定。首先邀請本車型項目開發(fā)的相關(guān)工程師作為專家，就本研發(fā)階段，各功能的測試評價的權(quán)重進(jìn)行定性的判斷，判斷結(jié)果為：預(yù)警功能小于控制功能；縱向控制權(quán)重小于橫向權(quán)重。然后依據(jù)層次分析法，構(gòu)建出O層（ADAS系統(tǒng)評價）相對于F層5種功能（FCW、AEB、ACC、LDW、LKA）的判斷矩陣為：

解得的最大特征值為5.354 2，對應(yīng)的特征向量為=（0.080 4，0.227 5，0.879 2，0.055 5，0.407 2），歸一化后=（0.048 7，0.137 9，0.532 9，0.033 6，0.246 8），則中各元素分別為F層5種功能的權(quán)重系數(shù)。

4.1.2 測試評價要素

在采用專家評價法確定各功能權(quán)重的同時，依據(jù)當(dāng)前的研發(fā)階段及本次測試需要關(guān)注的重點，同步確定本次測試的3個要素（目標(biāo)識別、規(guī)控設(shè)計、執(zhí)行機(jī)構(gòu)）的權(quán)重，討論確定的結(jié)果為：評價要素對各功能項的權(quán)重一致，分別為0.4、0.4、0.2。

4.2 ADAS系統(tǒng)測試評價過程及結(jié)果

本次道路測試的車輛臺數(shù)為6臺，每臺車計劃測試5 000 km，在不同進(jìn)行測試測試在2周內(nèi)完成。每臺車輛上配備ADAS問題打點設(shè)備（及時記錄ADAS性能不滿足要求時的視頻及相關(guān)車輛數(shù)據(jù)）。

測試評價步驟，如下：

（1）車輛（更新ADAS系統(tǒng)軟件、安裝數(shù)采）、司機(jī)準(zhǔn)備工作完成，開展開放道路測試；

（2）對質(zhì)量問題和抱怨進(jìn)行打點記錄；

（3）對每個質(zhì)量問題進(jìn)行功能分類（具體到哪個功能；

（4）對功能的質(zhì)量問題進(jìn)行分析歸類（目標(biāo)識別問題、規(guī)控設(shè)計問題、執(zhí)行機(jī)構(gòu)問題）；對質(zhì)量問題進(jìn)行總體匯總，綜合計算ADAS系統(tǒng)評分。按照總分對ADAS系統(tǒng)進(jìn)行綜合評價，評價規(guī)則如表1所示。

表1 等級評價規(guī)則

最終統(tǒng)計ADAS系統(tǒng)質(zhì)量問題76項。其中FCW 4項；AEB 10項；ACC 38項；LDW 7項；LKA 17項。對每項的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析歸類。在每項評分上，依據(jù)專家評價法也進(jìn)行了確定：現(xiàn)階段，在整個測試階段沒有出現(xiàn)問題的取10分，出現(xiàn)1~3次問題的為7分，出現(xiàn)4次問題的為6分，以此類推，出現(xiàn)7個問題的為3分，超過7個問題的為0分。特殊處理：由于ACC在道路測試過程中是一直開啟且使用頻次很高，故對ACC的問題數(shù)量取1/3處理，LKA的開啟頻率較高，對LKA的問題數(shù)量取1/2處理，以便更能接近客觀的反應(yīng)ADAS系統(tǒng)的成熟度（表2）。

表2 測試結(jié)果匯總

最后根據(jù)各評價要素的權(quán)重及各功能權(quán)重，加權(quán)計算出各功能的評價得分及整個系統(tǒng)的評價得分，如表3。

表3 評價結(jié)果

結(jié)果評價：本次對ADAS系統(tǒng)評價，總體表現(xiàn)良好。其中AEB和ACC表現(xiàn)一般，結(jié)合評價要素結(jié)果匯總。判斷為ADAS系統(tǒng)在目標(biāo)識別上還需要做重點改進(jìn)。

5 結(jié)語

本文介紹了高級駕駛輔助系統(tǒng)測試評價標(biāo)準(zhǔn)及方法，并在其基礎(chǔ)上，提出1種ADAS系統(tǒng)評價方法。依據(jù)ADAS系統(tǒng)開發(fā)過程中的特殊性，及相關(guān)功能開發(fā)的成熟度不同，提出ADAS系統(tǒng)開發(fā)階段的評價要素（目標(biāo)識別、規(guī)控設(shè)計和執(zhí)行機(jī)構(gòu)）。利用專家評價法及層次分析法搭建各個功能下的層次模型，并確定其權(quán)重系數(shù)。結(jié)果表明：通過引入作為ADAS的評價要素并給予不同的權(quán)重，開展對ADAS測試評價，在研發(fā)階段，給ADAS系統(tǒng)開發(fā)提供系統(tǒng)改進(jìn)方向參考。