丁奕

上海機動車檢測認證技術(shù)研究中心有限公司 上海市 201805

1 引言

目前學術(shù)界很少有學者研究自動駕駛汽車測試技術(shù)與應(yīng)用進展問題，存在著一定程度上的理論空白，與自動駕駛迅猛的發(fā)展形勢不夠匹配，因此有必要對相關(guān)問題進行分析，為自動駕駛的發(fā)展提供理論基礎(chǔ)。所謂自動駕駛型汽車也就是無人駕駛型汽車，是利用電腦系統(tǒng)完成駕駛的智能化汽車，整個駕駛過程不需要駕駛員參與。為了能夠保證自動駕駛汽車的安全運行，必須要加強對汽車的測試。在現(xiàn)有階段，汽車檢測的技術(shù)人員十分關(guān)注自動駕駛的汽車測試問題，據(jù)此，本文分析了自動駕駛的各項測試技術(shù)，對現(xiàn)實有所裨益。

2 自動駕駛汽車測試技術(shù)的應(yīng)用價值

在對整體問題進行研究前，有必要明確自動駕駛汽車測試技術(shù)的應(yīng)用價值。對于自動駕駛汽車測試技術(shù)來說，其在自動駕駛的研發(fā)體系當中較為重要，是關(guān)鍵的組成部分，同時也是促進自動駕駛技術(shù)不斷發(fā)展的核心技術(shù)。隨著高等級自動駕駛系統(tǒng)與高級駕駛輔助體系的開發(fā)與應(yīng)用，很多新的測試需求都已經(jīng)出現(xiàn)在了現(xiàn)實當中，雖然自動駕駛系統(tǒng)與輔助體系都由世界第一強國美國研發(fā)，但我國仍然需要重視該問題，因為自動駕駛汽車不可能只是在美國發(fā)展，我國同樣具備發(fā)展自動駕駛汽車的條件，而想要不斷的提升自動駕駛技術(shù)就必須要不斷的進行測試，合理對測試方法進行應(yīng)用。目前在美國以及英國、德國、法國等發(fā)達國家的具體研究當中，基本形成了相應(yīng)的測試標準。自動駕駛與輔助駕駛系統(tǒng)不同，其要比輔助駕駛系統(tǒng)更加高級，能夠?qū)崿F(xiàn)在特定環(huán)境下完全對人類駕駛員進行替代，從而完成車輛操控。在駕駛控制權(quán)發(fā)生轉(zhuǎn)移的情況下，自動駕駛系統(tǒng)容易受到不確定性因素的影響，無論是無法預(yù)知的車輛行為還是道路環(huán)境，亦或是氣象條件都需要完全的包括在其中。在這樣的情況下，如果僅僅是應(yīng)用預(yù)先設(shè)定好的用例進行測試，無疑很難更好的得到工作目標，所以，必須要對自動駕駛汽車測試技術(shù)進行合理應(yīng)用。以上所述，基本就是自動駕駛汽車測試技術(shù)的應(yīng)用價值。

3 自動駕駛汽車的測試技術(shù)

3.1 自動駕駛汽車的公路測試技術(shù)

自動駕駛汽車的測試技術(shù)主要包括三種，分別是公路測試技術(shù)、用例測試技術(shù)以及場景測試技術(shù)。先從公路測試技術(shù)的角度來看，所謂公路測試技術(shù)也就是真實交通環(huán)境下的測試，主要在現(xiàn)實道路中完成。公路測試技術(shù)是一種特定的測試技術(shù)手段，并不是通過相關(guān)技術(shù)模擬。無論是道路條件還是氣候環(huán)境，甚至參與者都必須要真實存在，保證不會受到人為因素的影響。毫無疑問，公路測試技術(shù)的應(yīng)用能夠最大程度的體現(xiàn)出自動駕駛汽車的水平，因為真實的交通環(huán)境下會隨機發(fā)生一些相關(guān)的事件，能夠滿足規(guī)劃決策、環(huán)境感知等等具體的測試需求。如今科學技術(shù)較為發(fā)達，公路測試不會對公路上的其他車輛產(chǎn)生影響，但是進行公路測試的成本較高，效率較低，只有長期進行測試才能夠得出更有價值的測試結(jié)果，所以如果僅僅應(yīng)用公路測試技術(shù)，很難保證自動駕駛汽車測試的可操作性，這一點需要引起相關(guān)人員的重視。

3.2 自動駕駛汽車的用例測試技術(shù)

所謂用例測試技術(shù)也就是指先對測試用例進行定義，明確車輛的具體功能是否能夠真正滿足特定條件的需求，測試用例是為特殊目標設(shè)計出的以組測試內(nèi)容，包括執(zhí)行條件以及預(yù)期結(jié)果等等，能對程序路徑進行測試，對其是否能夠滿足特定的需求進行證實。如果通過測試或者測試結(jié)果較好，說明自動駕駛汽車的技術(shù)得到了進步，如果沒有通過測試，就說明自動駕駛基礎(chǔ)沒能滿足具體條件的需求，可以說這一測試技術(shù)對結(jié)果與測試過程都要求的十分明確。以自動緊急剎車測試為例，所謂剎車測試也就是指制動測試，在不同條件下，制動能夠讓車輛避免碰撞障礙物，通過測試說明自動駕駛汽車的這一功能完全有效。

用例測試技術(shù)在應(yīng)用的過程中，適合相對簡單的功能，適合在主動安全測試、功能測試擋單項測試中應(yīng)用。其效率較高，可重復(fù)性較強，可行性較強，但是存在著一定程度上的問題。因為對相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集與分析需要相關(guān)企業(yè)或機構(gòu)投入較高的成本，無論是模擬實驗數(shù)據(jù)還是危險數(shù)據(jù)都具備一定難度，獲取數(shù)據(jù)的局限性較大，在功能復(fù)雜的自動化駕駛系統(tǒng)中應(yīng)用用例測試技術(shù)具備一定難度，僅僅適合某項單一功能的測試，無法實現(xiàn)多項功能的綜合測試。

3.3 自動駕駛汽車的場景測試技術(shù)

自動駕駛汽車的場景測試技術(shù)主要就是指對相應(yīng)的場景進行預(yù)設(shè)，要求自動駕駛汽車必須要完成特定任務(wù)目標，從而實現(xiàn)系統(tǒng)測試的技術(shù)方法。場景描述特定的時間段發(fā)生的事件過程，主要是指若干事件發(fā)生的序列，用來對特定空間與時間范圍內(nèi)交通的具體情況。場景測試技術(shù)的應(yīng)用并不對測試結(jié)果進行明確要求，同時在不違背具體目標條件的基礎(chǔ)上，由自動駕駛自主選定處理方式，具備較高的自由度。除此之外，自動駕駛汽車的場景測試技術(shù)應(yīng)用具有較為豐富的元素，存在較多數(shù)據(jù)源，將測試場景內(nèi)容確定下來，可以更好的完成目標。但是，自動駕駛汽車的場景測試技術(shù)對成本要求較高，需要進行數(shù)據(jù)分析，因此較為復(fù)雜。

4 自動駕駛汽車的測試工具

4.1 虛擬仿真層面的測試工具

自動駕駛汽車的測試工具在一定程度上代表著其應(yīng)用的基本進展，因為測試工具越先進，說明自動駕駛汽車測試的應(yīng)用水平也就越高。在不斷進步的情況下，自動駕駛汽車也就會逐漸得到普及。自動駕駛汽車的重點測試工具為虛擬仿真，所謂虛擬仿真主要就是純數(shù)字化仿真的測試工具，內(nèi)容主要包括車輛動力基礎(chǔ)模型、模擬場景、傳感器基礎(chǔ)模型等等，能夠仿真測試自動駕駛的汽車系統(tǒng)。毫無疑問，無論是在功能開發(fā)階段還是早期節(jié)點，只要在無實物硬件條件下，都需要應(yīng)用這一測試工具。

4.2 硬件在環(huán)層面的測試工具

對硬件在環(huán)層面的測試工具進行利用，要求自動駕駛的系統(tǒng)部件完全真實，但是具體環(huán)境則具備著虛擬的特點。自動駕駛的汽車環(huán)境感知需要實施硬件的在環(huán)測試，同時無論是控制執(zhí)行還是決策規(guī)劃，都需要完全的包括在其中。在測試期間，攝像頭基本會放置在場景現(xiàn)實屏幕前方，同時需要完成監(jiān)理攝像頭的測試黑箱工作，對攝像頭處于不同的場景之下認知和感知能力情況實施具體的測試。

對于超聲波的雷達硬件而言，其實施在環(huán)測試的過程當中，必須要以目標物的超聲波為基礎(chǔ)，結(jié)合車輛與障礙物直接雷達波的反射特性，將不同部件與系統(tǒng)完全的整合在儀器，構(gòu)建出具備特點及科學性的集成化測試系統(tǒng)，同時通過聯(lián)合仿真，對自動駕駛路徑的跟隨算法進行測試，保證測試工具的可靠性和有效性。

4.3 整車在環(huán)層面的測試工具

自動駕駛汽車的測試工具普遍較為復(fù)雜，很多相關(guān)人士因為專業(yè)術(shù)語晦澀難懂而忽視了對相關(guān)問題的研究，實際上即便難度較大，也必須要細致的對其進行分析。整車在環(huán)層面的測試工具主要以封閉空曠的條件為基礎(chǔ)，在實施車輛測試的過程中，系統(tǒng)場景的仿真會存在虛擬場景，形成場景后，以傳感裝置及信號為基礎(chǔ)，完成對系統(tǒng)的模擬，保證虛擬場景傳感裝置信號的生成。在生成了具體的信號后，需要將其完全的傳送到自動駕駛車輛的電子控制單元當中，結(jié)合所感知到數(shù)據(jù)實施決策規(guī)劃，對相關(guān)的任務(wù)進行執(zhí)行。場景模擬的系統(tǒng)軟件會對車輛信息進行讀取，對參數(shù)的實時更新功能進行實現(xiàn)，結(jié)合新的位置信息，對傳感裝置模擬信號進行發(fā)送。相關(guān)的技術(shù)人員可以對這種測試工具進行利用，對智能化的控制系統(tǒng)進行合理評價，同時對交通系統(tǒng)車輛的安全及制動控制效果進行綜合分析，明確其測試工具的應(yīng)用是否存在效果，如果效果良好，就需要繼續(xù)進行應(yīng)用，如果效果一般，就需要對現(xiàn)有的問題進行分析，不斷的創(chuàng)新與改進。

再從處于具體平臺條件下車輛的在環(huán)測試角度來看，相關(guān)技術(shù)人員對具體的測試方案進行研究，規(guī)定具體條件，將傳感裝置安裝到平臺當中，被測定車輛的具體位置需要保持不變的情況，以機器人的運動系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對交通參與者與被測定車輛之間的運動實施具體的分析，開展車輛的在環(huán)測試。測試系統(tǒng)當中，由于所有的傳感裝置部件都完全屬于真實硬件，所以在測試結(jié)果方面相對可靠，應(yīng)引起人們的重視。

4.4 封閉場地層面的測試工具

從封閉場地層面的測試工具來看，對于汽車測試來說，無論是系統(tǒng)還是環(huán)境都完全具備實際存在的特點，主要以專用封閉測試的場地空間為基礎(chǔ)，注重對場景進行模擬，對環(huán)境進行還原，以柔性化的設(shè)計為目的與核心，保證自動駕駛的車輛始終以有限場地條件為基礎(chǔ)，從而對各種環(huán)境與場景測試進行接受。自動駕駛汽車的測試項目包括高速公路路段測試，相關(guān)人員需要對自動駕駛的汽車典型封閉測試的場地進行明確，場地內(nèi)主要包括多種不同的道路要素與路面，無論是瀝青還是水泥，亦或是各種鋪裝路面都需要完全的包括在其中。試驗區(qū)域內(nèi)設(shè)定多種不同的道路基本要素，包括信號燈、車道線等等，還需要保證交通標志的合理設(shè)計，融合多種不同的要素。對于城市場景而言，除了需要對相應(yīng)的模擬建筑進行搭建外，還必須要設(shè)定輔助設(shè)施與停車位。對于所有的自動駕駛車輛來說，必須要將其放置在真實的環(huán)境當中，讓其能夠遇到所有現(xiàn)實中可能遇到的道路要素，之后對自動駕駛車輛的具體應(yīng)對狀況進行系統(tǒng)化測試。經(jīng)過具體的測試，通過明確測試結(jié)果就可以了解到目前存在著的具體問題，不斷降低風險，提升測試效率。在后續(xù)的工作當中，還需要將具備一定測試價值與典型場景篩選出來，實施封閉場地的測試分析，保證場地的測試周期能夠縮短，提升測試效率。

5 自動駕駛汽車測試技術(shù)的應(yīng)用進展

5.1 自動駕駛汽車的工具加速測試

自動駕駛汽車測試技術(shù)的應(yīng)用進展主要體現(xiàn)在加速測試的方面。在所有的測試技術(shù)應(yīng)用過程中，加速測試的難度最大，也最有利于自動駕駛汽車的不斷發(fā)展，因此必須要引起相關(guān)人員的重視。自動駕駛汽車加速能力較高，說明自動駕駛汽車得到了持續(xù)的創(chuàng)新，具備了一定的水平，可以進一步的對其潛力進行挖掘。加速測試主要就是應(yīng)用高效率的具體工具，完成具體的測試過程。只有對虛擬測試系統(tǒng)的工具進行合理應(yīng)用，才能夠在現(xiàn)實情況中真正對其作用進行發(fā)揮，通過虛擬仿真和真實環(huán)境、硬件的相互融合，能夠?qū)y試的真實度需求進行滿足，除此之外，相關(guān)人員需要對測試效率方面標準進行明確，因為測試的效率越低，說明其需要投入的成本也就越高。在測試的過程當中，為了能夠滿足具體的要求條件，就必須要對虛擬仿真專業(yè)測試工具進行合理的選定，避免真實的環(huán)境測試在實際情況下被大量使用。

相關(guān)研究者在對典型場景進行研究的基礎(chǔ)上，對循環(huán)的迭代基礎(chǔ)模型進行設(shè)計，對虛擬仿真系統(tǒng)平臺高效性特征進行發(fā)揮，將初始數(shù)據(jù)、自然數(shù)據(jù)、事故數(shù)據(jù)等都提取出相關(guān)的因素，放置在虛擬環(huán)境當中，對復(fù)現(xiàn)測試及篩選操作進行實現(xiàn)，之后對典型用例進行合理的挑選，經(jīng)過硬件的在環(huán)測試后，再實施驗證及篩選，將少量典型用例放置于真實環(huán)境完成驗證，能夠較好的達到工作目標，促進應(yīng)用水平的提升，挖掘自動駕駛汽車的潛力。

5.2 自動駕駛汽車的過程加速測試

自動駕駛汽車的過程加速測試較為復(fù)雜，主要就是對各種技術(shù)手段進行利用，不斷的提升測試執(zhí)行效率。毫無疑問，很多的測試技術(shù)在應(yīng)用過程中都需要對虛擬測試的基本環(huán)境進行有效利用，過程加速測試也不例外。自動加速的汽車測試加速基本理論以自然駕駛的具體數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用相對重要的手段，保證在虛擬測試的環(huán)境下，能夠不斷的放大危險場景實際發(fā)生概率，放大這一概率主要就是為了更好的提升自動駕駛汽車的技術(shù)，通過增加車輛遇險場景頻次進行加速測試，提出更多的危險場景，保證自動駕駛汽車的加速性能于基本質(zhì)量。

6 結(jié)語

綜上所述，自動駕駛型汽車是無人駕駛型汽車，是利用電腦系統(tǒng)完成駕駛的智能化汽車，整個駕駛過程不需要駕駛員參與。自動駕駛與輔助駕駛系統(tǒng)不同，其要比輔助駕駛系統(tǒng)更加高級，能夠?qū)崿F(xiàn)在特定環(huán)境下完全對人類駕駛員進行替代，從而完成車輛操控。在駕駛控制權(quán)發(fā)生轉(zhuǎn)移的情況下，自動駕駛系統(tǒng)容易受到不確定性因素的影響，如果僅僅是應(yīng)用預(yù)先設(shè)定好的用例進行測試，無疑很難更好的得到工作目標，所以必須要對自動駕駛汽車測試技術(shù)進行合理應(yīng)用。自動駕駛汽車的測試技術(shù)主要包括三種，分別是公路測試技術(shù)、用例測試技術(shù)以及場景測試技術(shù)，對其進行應(yīng)用的過程中需要注意細節(jié)。另外，自動駕駛汽車加速能力較高，說明自動駕駛汽車得到了持續(xù)的創(chuàng)新，具備了一定的水平，可以進一步的對其潛力進行挖掘。