基于场景的智能网联汽车模拟仿真测试评估方法与实践

搭载自动驾驶功能的智能网联汽车因可在其设计运行条件内承担全部动态驾驶任务,面临安全验证与评估挑战。基于场景的智能网联汽车安全测试评估方法已成为广泛的行业共识,模拟仿真测试是其重要手段之一。从第三方视角,针对自动驾驶安全性、高场景覆盖度、逻辑完备性等测试验证目标,搭建基于软件在环的模拟仿真测试环境框架,在此基础上研究基于设计运行条件覆盖的测试场景集构建方法,探索形成一套高可信智能网联汽车模拟仿真测试评估方法,并在特定应用场景进行初步实践。研究成果为模拟仿真测试在智能网联汽车安全测试与评估中的落地应用提供了参考。     

一种自动驾驶仿真场景要素的提取方法

针对场景及其内容定义不明确、场景基本要素提取多为主观分析和不同测试主体的场景要素选择和设计不可解释等问题,本文中提出一种汽车自动驾驶仿真场景的关键要素提取方法。该方法从自动驾驶系统角度逐级分析场景要素对感知、决策和控制模块的影响,并根据对自动驾驶不同子模块的影响,建立为一种要素-结构-功能平面的映射方程,然后基于平面节点判别矩阵建立场景要素的提取模型,量化场景要素的重要性并进行判别和筛选。最后通过分析第四届世界智能驾驶仿真挑战赛的行人安全避撞场景的元素构成,验证了所提方法的可行性和有效性。     

自动化测试在SOTIF开发中的应用

为应对自动驾驶给车辆系统安全验证和确认工作带来的新挑战,基于即将发布的自动驾驶安全标准ISO/PAS21448《车辆—预期功能安全(SOTIF)》,分析了其对车辆系统验证和确认工作的新要求,基于此开发了一种满足SOTIF开发需求的自动化测试系统,并利用该系统进行了在环及实车自动化测试,给出了车道保持功能(LKA)的SOTIF测试和指标开发示例,该测试方法及测试系统为自动驾驶车辆系统的SOTIF开发提供了支持。     

基于系统理论过程分析的自动驾驶汽车安全分析方法研究

基于系统理论过程分析(STPA)方法,在现有道路车辆功能安全标准框架下,提出一种面向自动驾驶汽车的安全分析方法,该方法同时适用于分析功能安全和预期功能安全的问题,从系统角度出发,将安全问题视为控制问题,找到系统控制过程中存在的潜在危险,并结合原因分析,最终提出功能安全要求。利用该方法对某开发阶段自动驾驶清扫车进行安全分析,提出了相应的功能安全要求,并验证了所提方法的可行性和有效性。     

搭载自动驾驶功能的智能网联汽车安全测试与评估方法研究

目前,针对搭载自动驾驶功能的智能网联汽车,国内外正在广泛开展特定设计运行条件下的道路测试、示范应用等工作,其安全测试与评估方法已经成为当前行业研究的热点和难点。从第三方视角出发,重点针对汽车智能化、网联化面临的主要安全风险,将智能网联汽车的安全测试与评估分为基础测评和监测调整两个阶段。在基础测评阶段,综合评估产品对过程保障及测试要求的符合情况;在监测调整阶段,基于对车辆实际安全状态的监测,适时调整安全评估结果。在此基础上,重点梳理了基于场景的测试、安全评估、监测等测评方法的内在逻辑及原则要求。分别阐述了功能安全、预期功能安全、网络安全和数据安全等过程保障方法及主要要求,以及模拟仿真、封闭场地、实际道路、网络安全和数据安全、软件升级、数据记录等测试方法及主要要求。提出的方法为特定设计运行条件下,具有自动驾驶功能的智能网联汽车综合安全评估提供了参考。     

自动驾驶汽车在城市道路上面临的主要场景挑战

基于人类的自然驾驶数据、交通事故数据等信息提出的自动驾驶汽车技术要求和测试场景难以反映自动驾驶汽车特有的局限性和安全风险。文章从车辆视角出发,利用搭载高度自动驾驶功能的汽车开展了实际道路测试,并通过分析测试过程中遇到的危险场景和边缘场景,总结了城市道路环境下自动驾驶汽车在感知、定位、决策规划、控制执行和网联通信等方面存在的主要场景挑战。该研究成果弥补了基于人类驾驶数据开展相关研究的不足,能够为自动驾驶汽车的研发和基于场景的测试验证提供参考。     

基于关键场景的预期功能安全双闭环测试验证方法

预期功能安全作为道路运行安全的重要组成，是智能网联汽车的核心挑战。全面高效的预期功能安全测试验证方法能够有效支撑系统安全开发流程。本文提出一种以关键场景为载体、由封闭验证和开放论证双闭环构建的测试验证框架，并综合论述关键场景构建技术，进一步建立接受准则的量化方法。最后，本文展望在预期功能安全测试验证领域亟待推进的关键研究。本文旨在为智能网联汽车预期功能安全测试验证的工程实践提供兼具可操作性和理论充分性的参考依据。     

自动驾驶汽车车辆在环测试技术概述

自动驾驶/安全辅助驾驶系统目前正往更自动化智能化发展。随着主动安全系统必须涉及的高危险度、高复杂度交通情形不断增多,这些功能的测试验证过程也变得越来越复杂,测试要求和测试成本也越来越高。由于大量相关的交通场景只能在有限的环境条件内进行评估,否则需要投入大量的成本和精力,因此实际车辆测试严重受限,需要制定一种应对挑战的方法。     

考虑预期功能安全的智能汽车自动紧急制动系统

预期功能安全的提出，使得传统的自动紧急制动系统的安全性受到了挑战。为此，本文中利用基于系统理论过程分析（systems-theoretic process analysis,STPA）方法得到了自动紧急制动系统的预期功能安全要求，在传统的自动紧急制动系统基础上增加了感知盲区安全车速规划策略。然后基于盲区场景下车辆与行人相遇运动学模型，构造盲区安全车速公式。接着设计加入非线性干扰观测器的速度滑模控制器，对该速度进行跟踪控制，最后在CarSim与Simulink联合平台上开展仿真试验，比较此系统与没有增加预期功能安全要求的自动紧急制动系统的安全性，并进一步在硬件在环仿真试验台上验证。结果表明，考虑预期功能安全的自动紧急制动系统能有效降低行人碰撞风险，并确保车辆安全通过盲区的行驶效率。     

自动驾驶仿真系统中网络安全测试方法研究

本文介绍了高级自动驾驶汽车网络安全的检测方法,形成将网络安全模型与车辆仿真测试模型相结合的测试框架。仿真测试综合汽车动力学模型、路况、天气、感知等多种模型,能够全面系统地测试自动驾驶系统的功能和性能。通过分析得到的针对自动驾驶的网络安全威胁模型与仿真模型相结合,可以体系化地验证自动驾驶系统对抗网络安全威胁的能力,是推动自动驾驶网络安全检测的积极尝试。     

基于整车在环仿真的自动驾驶汽车室内快速测试平台

整车在环仿真测试方法可以安全、高效地验证复杂环境和极端工况等场景下自动驾驶汽车性能的有效性,基于此研发一种基于整车在环仿真的自动驾驶汽车室内快速测试平台,该平台由前轴可旋转式转鼓试验台、试验台测控子系统、虚拟场景自动生成子系统、虚拟传感器模拟子系统、驾驶模拟器、自动驾驶汽车和测试结果自动分析评价子系统组成。通过在试验台滚筒上独立加载转矩模拟车辆行驶阻力,可动态模拟不同的路面附着系数,同时利用坡度、侧倾和转向随动机构可模拟车辆俯仰角、侧倾角和航向角3个自由度;采用虚拟现实技术柔性集成车辆动力学模型、传感器仿真、复杂道路交通环境及测试用例仿真,模拟多种道路交通场景,并通过传感器仿真及数据融合等技术快速测试自动驾驶汽车智能感知与行为决策等性能指标。将自动驾驶汽车、虚拟仿真场景和试验台耦合构建一个闭环系统,完成了多项关键技术研发,包括：多自由度高动态试验台结构设计、虚拟测试场景自动重构方法和传感器数据模拟及注入方法,可满足在各种场景下测试自动驾驶汽车整车性能的需求。此外,为验证快速测试平台的有效性,以U-turn轨迹跟踪控制为研究实例,基于简化的车辆运动学模型和模型预测控制算法,在平台上搭建U-turn场景并对自动驾驶汽车的轨迹跟踪控制算法性能进行大量测试。结果表明：自动驾驶汽车室内快速测试平台可以真实地模拟汽车在道路上的运行工况,自动驾驶汽车在虚拟场景中的轨迹跟踪效果良好,与参考轨迹的偏差小于8%,证明了该测试平台检测方法的有效性。     

商用车AEB系统测试场景构建及仿真研究

随着车辆智能化的发展,提高商用车主动安全水平的必要性增强,自动紧急制动(A EB)系统成为车辆主动安全领域的研究热点.文中从商用车自动紧急制动功能测试评价技术着手,基于场景元素分类构建商用车自动驾驶测试场景,建立自动紧急制动典型场景与控制模型,并通过仿真验证商用车A EB测试场景搭建与测试评价方法的有效性.     

基于场景的智能网联汽车“三支柱”安全测试评估方法研究

随着汽车智能化、网联化以及自动驾驶技术的快速发展，搭载自动驾驶功能的智能网联汽车目前正处于测试验证转向多场景示范应用的新阶段，产业化应用需求日益迫切，车辆安全问题更加凸显，针对车辆产品安全的测试评估方法成为关注焦点。由于智能网联汽车及其运行环境的复杂性以及安全事件的偶发性，传统的高里程实车测试在效率、成本等方面难以适应自动驾驶测试评估的发展需要。从第三方视角出发，在汽车生产企业研发测试的基础上，结合工程实践与应用需要，通过分析智能网联汽车的安全目标，对比模拟仿真、封闭场地和实际道路3种测试方法的特点及优缺点，提出基于场景的 “三支柱”融合测试评估方法，为综合评估智能网联汽车的安全性提供支撑。     

数字孪生技术在自动驾驶测试领域的应用研究概述

研究数字孪生技术在自动驾驶测试领域的应用.旨在构建高度开放的数字孪生自动驾驶测试平台,结合仿真测试工具、通信设备、真实测试车辆等功能单元,形成丰富的测试验证环境,支持各类自动驾驶解决方案和算法验证测试,具备在有限资源条件下开展虚拟复杂场景的自动驾驶实车测试验证能力.提供一种全新的自动驾驶整车测试方法.     

雨雪天气对自动驾驶视觉图像质量的影响

为对自动驾驶汽车在雨雪天气下的测试提供可靠依据,保证汽车在雨雪恶劣环境下的系统可靠性,针对自动驾驶视觉图像质量影响的量化评估进行研究.通过封闭试验场模拟环境构建、测试工况和量化评估指标设计进行深入分析,研究雨雪天气对视觉图像的影响.首先,针对不同天气条件建立环境模拟方案,设计多种测试工况,采集不同降雨/降雪等级条件下不...     

面向决策规划系统测试的具体场景自动化生成方法

为解决自动驾驶决策规划系统仿真测试中场景文件生成效率低的问题,基于场景表示的3个抽象层次,提出了一种具体场景自动化生成方法。基于层级模型构建功能场景,并提取功能场景关键字,映射至参数空间以生成逻辑场景,最后通过关键字对参数空间进行采样,自动生成OpenSCENARIO格式的具体场景文件。仿真验证结果表明,自动生成的场景文件能够满足高等级自动驾驶测试要求,且相比于手动编写方式,该方法能减少场景文件的编写工作,提高生成效率。     

乘用车转向功能安全主客观测试评价方法

文章依托某款转向系统装配有电动助力转向系统（EPS）的车型,根据ISO26262-10:2018定义的功能安全测试要求,对其转向系统进行危害分析、定义安全目标和导出测试用例,通过故障注入的方法对转向系统的安全机制进行客观有效性和符合性验证;设计了合理有效的主观评价打分标准,驾驶员依据真实驾驶感受对安全机制触发后转向操作的舒适性和可操控性进行评价;实验结果表明,通过主客观相结合的测试评价方法,可以实现对转向系统功能安全的综合验证和评估。     

基于自动驾驶的车辆安全技术应用探讨

中国大量的道路基建工程建设充当着城市化发展的重要指标之一,然而交通基建并不能时刻满足日益增长的交通需求,随之而来的交通事故推动着车辆自身的安全及预警技术的研发,而该技术正是自动驾驶技术的基础。自动驾驶通过感知（传感器与创建环境地图）、规划（寻找与优化路径）与执行（ECU驱动车辆自动驾驶和安全功能）三个层面来实现,车辆自身的安全技术可被归纳为被动安全技术、防碰撞预警技术、主动安全技术和主动式无人驾驶技术,因此自动驾驶也是实现车辆安全技术的最高等级,然而即使是当下已商用的自动驾驶系统也不能完全保障交通安全,不成熟的避让算法、机器识别效率或处理系统高负载运行崩溃将更容易触发致命事故。自动驾驶的发展具有明朗的前景,但需要与智慧道路形成更高层次的环境感知水平,从而真正的推动人、车、路交通三要素有机结合,在更完善的交通感知环境中全方位保障三者在交通参与过程中的安全,助力车辆自动驾驶技术实现相应的社会价值。     

基于典型非机动车事故的自动驾驶汽车测试场景构建方法研究

基于交通事故卷宗、交通事故视频信息数据,研究机非混行交通环境下典型交通事故形态,构建了面向机非混行交通环境下的自动驾驶汽车测试场景,旨在针对我国较为特殊的机非混行环境下的自动驾驶汽车的测试场景及测试评价方法提供参考。本文首先分析了自动驾驶测试场景的构建需求,建立交通事故数据筛选标准,得到133例可用于构建自动驾驶汽车测试场景的机动车与非机动车交通事故数据集;其次基于《中华人民共和国道路交通安全法》行驶要求,对133例交通事故的发生地点、车辆行为、道路类型、环境光线等方面进行解构分析;最后通过聚类分析,建立了5类典型的自动驾驶测试场景模型,并分析了不同场景模型的关键要素,为实际道路测试提供理论指导。     

自动驾驶多传感器融合的时间校准方法研究

针对自动驾驶感知域系统的激光雷达、图像传感器、惯性测量单元3种传感器数据融合的时基校准问题,利用机械式激光雷达自身特征设计校准设备、系统及实验方法.基于激光雷达的触发事件和车载图像传感器感知特征,实现两种传感器时基在线标定,并通过示波器测量校验证明该方法的有效性.利用激光雷达扫描频率与触发事件时间差相互关联的特征,将激...