孔令旗，陳天姿，冀建波

[同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092]

0 引 言

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)作為新一代汽車(chē)工業(yè)的重要發(fā)展方向，其安全性、智能性是重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。作為“無(wú)人駕駛”的汽車(chē)，需要完成哪些安全測(cè)試，什么樣的汽車(chē)可以稱(chēng)為智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)，什么樣的汽車(chē)是安全的，目前國(guó)內(nèi)外并未形成一套基本的標(biāo)準(zhǔn)或法則來(lái)明確這些問(wèn)題。

借鑒傳統(tǒng)汽車(chē)測(cè)試方法，對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)進(jìn)行安全測(cè)試成為解決上述問(wèn)題的重要手段。但有別于以汽車(chē)極限性能測(cè)試為主的傳統(tǒng)汽車(chē)測(cè)試場(chǎng)，智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)測(cè)試以運(yùn)行安全測(cè)試為主，同時(shí)測(cè)試場(chǎng)景的設(shè)計(jì)是測(cè)試場(chǎng)測(cè)試能力的核心。

1 測(cè)試場(chǎng)景分類(lèi)

有別于傳統(tǒng)汽車(chē)，基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)能夠?qū)崿F(xiàn)位置、速度等自身運(yùn)行狀態(tài)的信息傳輸共享，同時(shí)可以通過(guò)自身設(shè)備、路測(cè)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)終端獲取周邊道路、車(chē)輛、環(huán)境等信息。根據(jù)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，圍繞“車(chē)- 路- 環(huán)境”三者之間的關(guān)系，構(gòu)建車(chē)- 車(chē)、車(chē)- 路、車(chē)- 環(huán)境三類(lèi)測(cè)試場(chǎng)景集。

基于車(chē)車(chē)通信，可以構(gòu)建車(chē)輛超車(chē)輔助、匯入輔助、交叉口沖突避免等典型場(chǎng)景；基于車(chē)路通信，構(gòu)建交叉口通行輔助、彎道速度預(yù)警、動(dòng)態(tài)車(chē)道控制等場(chǎng)景；車(chē)與環(huán)境的測(cè)試，主要集中在雨、霧、冰、雪等自然環(huán)境下車(chē)輛控制、行人等移動(dòng)侵入物的識(shí)別與避讓?zhuān)约八淼拉h(huán)境信號(hào)屏蔽響應(yīng)等。

2 典型場(chǎng)景設(shè)計(jì)方法

通過(guò)分析場(chǎng)景交通行為、安全因素，解析場(chǎng)景中車(chē)輛、路側(cè)設(shè)施、環(huán)境因素等要素?cái)?shù)據(jù)，提出典型場(chǎng)景中路段形式、車(chē)道數(shù)量、交叉口形態(tài)、路線長(zhǎng)度、路側(cè)設(shè)備等基本要素的技術(shù)指標(biāo)要求。

2.1 同向/逆向超車(chē)輔助

2.1.1 場(chǎng)景描述

如圖1 所示，車(chē)輛行駛過(guò)程中，后方B 車(chē)通過(guò)車(chē)車(chē)通信向周邊車(chē)輛發(fā)出超車(chē)需求，周邊車(chē)輛（A 車(chē)、C車(chē)等）接收到車(chē)輛超車(chē)需求信息后，調(diào)整車(chē)輛軌跡，使B 車(chē)能高速、順利完成超車(chē)作業(yè)，有效避免車(chē)輛發(fā)生碰撞事故。

圖1 同向/ 逆向超車(chē)輔助場(chǎng)景示意圖

2.1.2 場(chǎng)景需求分析

該實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景主要在長(zhǎng)直線道路完成實(shí)驗(yàn)，車(chē)道需求至少單向2 車(chē)道，該場(chǎng)景目前尚未有任何實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)可供參考。為符合現(xiàn)實(shí)生活中車(chē)輛超車(chē)時(shí)的真實(shí)狀態(tài)，可將實(shí)驗(yàn)車(chē)速覆蓋在30～80 km/h 范圍內(nèi)，以實(shí)驗(yàn)超車(chē)輔助場(chǎng)景分別在低速、高速狀態(tài)下的運(yùn)行狀態(tài)。

該實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景對(duì)于場(chǎng)地建設(shè)的需求總結(jié)見(jiàn)表1。

表1 超車(chē)輔助場(chǎng)景建設(shè)需求

2.2 交叉口沖突避免

2.2.1 場(chǎng)景描述

車(chē)輛行駛至無(wú)信號(hào)燈交叉口，由于無(wú)法得知其余車(chē)輛駕駛員采取何種駕駛措施，常會(huì)導(dǎo)致車(chē)輛碰撞事故的發(fā)生。交叉口沖突避免通過(guò)車(chē)車(chē)通信，采集進(jìn)入交叉口車(chē)輛的速度、位置等信息，通過(guò)預(yù)測(cè)未來(lái)行車(chē)軌跡判斷沖突方向車(chē)輛的潛在碰撞概率，當(dāng)車(chē)輛判斷出存在碰撞隱患時(shí)，則通過(guò)提醒駕駛員加速、減速等信息或車(chē)輛自動(dòng)加減速，讓優(yōu)先級(jí)別高的車(chē)輛優(yōu)先通過(guò)交叉口（見(jiàn)圖2）。

圖2 交叉口沖突避免場(chǎng)景示意圖

2.2.2 場(chǎng)景需求分析

該實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景需要在交叉路口實(shí)現(xiàn)，十字型、T 字型路口均可，需要存在沖突方向車(chē)流。為符合現(xiàn)實(shí)生活中大多數(shù)路口形式，使路口靈活性更高（十字型可靈活變?yōu)門(mén) 字型），同時(shí)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)多股沖突車(chē)流沖突避免的場(chǎng)景，建議以十字型交叉路口為主。

該實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景對(duì)于場(chǎng)地建設(shè)的需求總結(jié)見(jiàn)表2。

表2 交叉口沖突避免場(chǎng)景建設(shè)需求

2.3 交叉口信號(hào)配時(shí)優(yōu)化

2.3.1 場(chǎng)景描述

實(shí)驗(yàn)車(chē)輛均為搭載車(chē)載系統(tǒng)的智能車(chē)輛，車(chē)載系統(tǒng)內(nèi)有車(chē)輛行駛的車(chē)載數(shù)據(jù)，包括實(shí)時(shí)車(chē)輛位置、車(chē)速、歷史路徑（包括在該路段的轉(zhuǎn)彎信息等）等。車(chē)輛實(shí)時(shí)地通過(guò)DSRC 設(shè)備將車(chē)載信息傳送至路側(cè)設(shè)備，路側(cè)設(shè)備根據(jù)各車(chē)現(xiàn)有位置、車(chē)速和歷史路徑信息判斷在即將通過(guò)測(cè)試路口的車(chē)輛數(shù)和不同轉(zhuǎn)彎方向的車(chē)輛數(shù)，以及到達(dá)時(shí)間，來(lái)對(duì)信號(hào)交叉口進(jìn)行重新配時(shí)。配時(shí)以交叉口總體延誤最小為最終目標(biāo)。

圖3 交叉口信號(hào)配時(shí)優(yōu)化場(chǎng)景示意圖

2.3.2 場(chǎng)景需求分析

該場(chǎng)景需要一個(gè)小型城市路網(wǎng)，需要有至少一個(gè)信號(hào)控制交叉口，同時(shí)需要路側(cè)設(shè)備以實(shí)現(xiàn)信息交互。

該實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景對(duì)于場(chǎng)地建設(shè)的需求總結(jié)見(jiàn)表3。

表3 交叉口信號(hào)配時(shí)優(yōu)化場(chǎng)景建設(shè)需求

2.4 霧環(huán)境下速度控制和預(yù)警

2.4.1 場(chǎng)景描述

如圖4 所示，大霧環(huán)境下，A 車(chē)在道路上行駛，車(chē)輛利用搭載的車(chē)載交通環(huán)境視覺(jué)感知與預(yù)警系統(tǒng)獲得能見(jiàn)度的估計(jì)值，據(jù)此確定安全行車(chē)速度，根據(jù)實(shí)際車(chē)速進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，提醒駕駛員應(yīng)適當(dāng)減速確保安全，或車(chē)輛自動(dòng)將速度降至安全車(chē)速以下。能見(jiàn)度變化的實(shí)現(xiàn)由煙霧發(fā)生器產(chǎn)生并控制，能見(jiàn)度大小可調(diào)可控。

圖4 霧環(huán)境下速度控制場(chǎng)景示意圖

2.4.2 場(chǎng)景需求分析

該實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景可在長(zhǎng)直路段實(shí)現(xiàn)，根據(jù)能見(jiàn)度在50～500 m 左右時(shí)對(duì)車(chē)速的限制，實(shí)驗(yàn)車(chē)速需要在20～80 km/h 之間進(jìn)行測(cè)試，長(zhǎng)度應(yīng)在70～380 m 左右，路段至少單向2 車(chē)道。

該實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景對(duì)于場(chǎng)地建設(shè)的需求總結(jié)見(jiàn)表4。

表4 霧環(huán)境下速度控制和預(yù)警場(chǎng)景建設(shè)需求

2.5 隧道通信和定位能力測(cè)試

2.5.1 場(chǎng)景描述

該場(chǎng)景主要利用隧道進(jìn)行智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛信號(hào)屏蔽測(cè)試，智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛依賴(lài)于車(chē)輛與外界的通信，因此需要測(cè)試車(chē)輛在通信屏蔽環(huán)境下車(chē)輛的反應(yīng)和運(yùn)行情況，以保證智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛運(yùn)行的安全性（見(jiàn)圖5）。

2.5.2 場(chǎng)景需求分析

該場(chǎng)景需要隧道，為實(shí)現(xiàn)信號(hào)的有效屏蔽，建議隧道長(zhǎng)度大于100 m，同時(shí)在隧道周?chē)荚O(shè)各類(lèi)通信設(shè)備。

該實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景對(duì)于場(chǎng)地建設(shè)的需求總結(jié)見(jiàn)表5。

圖5 隧道測(cè)試場(chǎng)景示意圖

表5 隧道測(cè)試場(chǎng)景建設(shè)需求

3 結(jié) 語(yǔ)

基于歸納推理的智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)安全測(cè)試，測(cè)試場(chǎng)景復(fù)雜。怎樣在復(fù)雜多變的各種可能運(yùn)行狀態(tài)中選擇合適的狀態(tài)予以場(chǎng)景固化，再通過(guò)場(chǎng)景設(shè)計(jì)解析構(gòu)建場(chǎng)景模型和建設(shè)需求，支撐智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)測(cè)試場(chǎng)總體設(shè)計(jì)，是測(cè)試場(chǎng)總體設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵。本文以基于“車(chē)- 路- 環(huán)境”的部分典型測(cè)試場(chǎng)景為案例，詳細(xì)解析了從運(yùn)行狀態(tài)到建設(shè)需求的落地過(guò)程，可為未來(lái)測(cè)試基地總體設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。