戚文強(qiáng) 童寶鋒 李霖 陳桂花 張俊杰

摘 ?要：智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測(cè)試作為推動(dòng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車快速發(fā)展的重要一環(huán)，其執(zhí)行方法將為智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品研發(fā)和驗(yàn)證提供重要參考和依據(jù)。文章基于汽車傳統(tǒng)ADAS測(cè)試執(zhí)行方法，首先從測(cè)試場(chǎng)景、測(cè)試環(huán)境、測(cè)試車輛控制和測(cè)試結(jié)果響應(yīng)方面分析了智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試與ADAS測(cè)試的異同;其次，依托ADAS測(cè)試框架體系，結(jié)合智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試特性，研究測(cè)試方案、測(cè)試執(zhí)行方案和測(cè)試結(jié)果分析評(píng)價(jià)方法，構(gòu)建了一套完善的智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測(cè)試體系;最后，基于上海市智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測(cè)試實(shí)踐，驗(yàn)證了該測(cè)試方法的可行性。

關(guān)鍵詞：智能網(wǎng)聯(lián)汽車;封閉道路測(cè)試;ADAS測(cè)試;測(cè)試體系;測(cè)試方法

中圖分類號(hào)：U467.1+1 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1005-2550（2022）01-0015-06

Overview of the Execution Methods for the Closed Road Tests

Of ICVs

QI Wen-qiang 1，2， TONG Bao-feng1，2， LI Lin1，2， CHEN Gui-hua1，2， ?ZHANG Jun-jie1，2

（ 1.Shanghai SH Intelligent Automotive Technology Co.， Ltd， Shanghai 201804， China; 2.Shanghai International Automobile City （Group） Co.， Ltd， Shanghai 201805， China ）

Abstract： As an important part of the rapid development of intelligent connected vehicles， the closed road test of intelligent connected vehicles will provide an important reference and basis for the development and verification of intelligent connected vehicles. Based on the traditional ADAS test execution methods， the article first analyzes the similarities and differences between the intelligent connected vehicles test and the ADAS test in terms of test scenarios， test environment， test vehicle control， and test result response. Secondly， basing on the ADAS test framework system and combining with the test characteristics of intelligent connected vehicles，a perfect closed road test system of intelligent connected vehicles is constructed by researching the test scheme， test execution scheme and test result analysis and evaluation method. Finally， the feasibility of the test method was verified basingon the practice of Shanghai Intelligent Connected Vehicles closed road test.

Key Words： Intelligent Connected Vehicles; Closed Road Test; ADAS Test; Test System; Test Method

前 ? ?言

近年來(lái)，智能網(wǎng)聯(lián)汽車飛速發(fā)展，已成為當(dāng)前新時(shí)代背景下推動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展的又一利刃[1]。智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試對(duì)其技術(shù)發(fā)展具有至關(guān)重要的作用，而封閉道路測(cè)試是智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試的重要環(huán)節(jié)，相比于仿真測(cè)試、公共道路測(cè)試等測(cè)試方法，具有可控性高、保真度高、可復(fù)制性高和可重復(fù)性高等優(yōu)勢(shì)[2]。

當(dāng)前智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測(cè)試研究處于初步階段，本文依托于國(guó)家智能網(wǎng)聯(lián)汽車（上海）試點(diǎn)示范區(qū)，以上海市智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測(cè)試實(shí)踐為基礎(chǔ)，對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測(cè)試進(jìn)行了深入研究，并提出了一套安全、可靠、高效的封閉道路測(cè)試執(zhí)行方法。

2 ? ?智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測(cè)試特性分析

智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)架構(gòu)與ADAS系統(tǒng)具有很多相似性，主要構(gòu)成均包括感知、決策和控制三個(gè)部分，因此智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試與ADAS測(cè)試具有相似性[3]。同時(shí)，智能網(wǎng)聯(lián)汽車相比于車輛ADAS具有自主性更強(qiáng)、環(huán)境感知更為全面、決策模式更為復(fù)雜、控制方式更為靈活等不同特點(diǎn)，因此其測(cè)試方案相比于ADAS測(cè)試也存在一些差異[4]。ADAS測(cè)試注重特定功能對(duì)具體場(chǎng)景的響應(yīng)，在測(cè)試環(huán)境、測(cè)試場(chǎng)景、測(cè)試車輛控制和測(cè)試結(jié)果響應(yīng)等方面都有嚴(yán)格要求[5]，而智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試更注重系統(tǒng)對(duì)行駛環(huán)境的合理響應(yīng)[6]，主要有以下幾方面的差異：

（1）測(cè)試環(huán)境方面：ADAS測(cè)試對(duì)測(cè)試道路路況、氣候條件等因素有著嚴(yán)格要求，而對(duì)于智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試，凡是能符合系統(tǒng)ODD的環(huán)境條件，都滿足智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試對(duì)環(huán)境的要求;

（2）測(cè)試場(chǎng)景方面：對(duì)于具體的ADAS測(cè)試，在相應(yīng)的測(cè)試規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)其測(cè)試場(chǎng)景都有著明確的定義，而智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試場(chǎng)景是根據(jù)其系統(tǒng)ODD而設(shè)定的，具有不同ODD的車型其測(cè)試場(chǎng)景也應(yīng)當(dāng)有所差異;

（3）測(cè)試車輛控制方面：ADAS測(cè)試對(duì)車輛的運(yùn)動(dòng)軌跡、速度以及加速度等都有非常嚴(yán)格的控制要求，而智能網(wǎng)聯(lián)汽車在測(cè)試過(guò)程中其運(yùn)動(dòng)是由車輛系統(tǒng)自主控制，因此測(cè)試過(guò)程中車輛控制具有隨機(jī)性;

（4）測(cè)試結(jié)果響應(yīng)方面：對(duì)于ADAS測(cè)試結(jié)果響應(yīng)，在相應(yīng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范中都有明確要求，ADAS測(cè)試側(cè)重于觸發(fā)某些具體功能對(duì)測(cè)試場(chǎng)景進(jìn)行響應(yīng)，而智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試重點(diǎn)考察其對(duì)測(cè)試場(chǎng)景的合理響應(yīng)，響應(yīng)模式和控制策略具有多樣性，并存在一定隨機(jī)性[7-8]。

本文基于上述智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試特性分析，提出一種以ADAS測(cè)試為基礎(chǔ)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測(cè)試體系。

3 ? ?智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測(cè)試體系構(gòu)建

基于ADAS測(cè)試框架體系，結(jié)合當(dāng)前智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試特性，本文構(gòu)建了一套完善的智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測(cè)試體系，如圖1所示。

首先，基于多源異構(gòu)數(shù)據(jù)支撐，融合多維行為數(shù)據(jù)，構(gòu)建全局場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)，依據(jù)具體智能網(wǎng)聯(lián)汽車功能及其ODD，在場(chǎng)hhH景庫(kù)中抽取相應(yīng)的基礎(chǔ)測(cè)試場(chǎng)景及定制化測(cè)試場(chǎng)景，并立足于當(dāng)前技術(shù)現(xiàn)狀，研究與之對(duì)應(yīng)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測(cè)試方案;

其次，基于ADAS測(cè)試執(zhí)行方法，結(jié)合智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試特性，分析測(cè)試場(chǎng)景搭建方法，并研究滿足測(cè)試執(zhí)行隨機(jī)性、以重復(fù)測(cè)試為基礎(chǔ)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測(cè)試執(zhí)行方案[9];

最后，在測(cè)試結(jié)果分析評(píng)價(jià)方面，本文提出了一套以車輛功能實(shí)現(xiàn)和測(cè)試安全為考察指標(biāo)的單次測(cè)試通過(guò)評(píng)價(jià)方法，以及以車輛重復(fù)測(cè)試綜合表現(xiàn)為評(píng)價(jià)基礎(chǔ)的測(cè)試結(jié)果分析評(píng)價(jià)體系。

3.1 ? 測(cè)試方案研究

3.1.1 測(cè)試場(chǎng)景庫(kù)概述

智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試相比于ADAS測(cè)試更加復(fù)雜，需要更為全面、多樣的測(cè)試場(chǎng)景來(lái)支撐，建立全局測(cè)試場(chǎng)景庫(kù)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試有效開展的基礎(chǔ)[10]。國(guó)家智能網(wǎng)聯(lián)汽車（上海）試點(diǎn)示范區(qū)啟動(dòng)了《昆侖計(jì)劃：中國(guó)智能駕駛?cè)?chǎng)景庫(kù)建設(shè)》項(xiàng)目，通過(guò)事故場(chǎng)景數(shù)據(jù)、自然駕駛場(chǎng)景數(shù)據(jù)、駕駛模擬器場(chǎng)景數(shù)據(jù)、國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范場(chǎng)景、路側(cè)交通流/V2X測(cè)試場(chǎng)景數(shù)據(jù)、自動(dòng)重構(gòu)場(chǎng)景等多種數(shù)據(jù)源采集[11]，并基于多源異構(gòu)數(shù)據(jù)支撐，融合多維行為數(shù)據(jù)，構(gòu)建了一個(gè)滿足測(cè)試工具鏈全鏈條需求的智能網(wǎng)聯(lián)汽車全局測(cè)試場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)。上海市制造業(yè)創(chuàng)新中心（智能網(wǎng)聯(lián)汽車）以昆侖計(jì)劃研究成果為基礎(chǔ)，進(jìn)一步研究形成了《上海市智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測(cè)試與評(píng)價(jià)規(guī)程》，支撐智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測(cè)試。

3.1.2 結(jié)合車輛ODD測(cè)試方案制定

智能網(wǎng)聯(lián)汽車有多種應(yīng)用場(chǎng)景和技術(shù)方案，例如低速環(huán)衛(wèi)車、港口作業(yè)車、公交短駁車等，每種類型智能網(wǎng)聯(lián)汽車應(yīng)滿足其特定應(yīng)用場(chǎng)景功能需求，同時(shí)，對(duì)于不同應(yīng)用場(chǎng)景的智能網(wǎng)聯(lián)汽車都應(yīng)具備車輛行駛基本功能需求，例如保持車道內(nèi)行駛、障礙避讓等[12]。因此，針對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試應(yīng)包括基礎(chǔ)測(cè)試場(chǎng)景和定制化測(cè)試場(chǎng)景，如圖2所示，本文通過(guò)如下方法構(gòu)建智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試方案：

首先，立足測(cè)試車輛技術(shù)方案，并結(jié)合車輛ODD，從基礎(chǔ)測(cè)試場(chǎng)景庫(kù)中抽取基礎(chǔ)測(cè)試場(chǎng)景;其次，基于測(cè)試車輛具體應(yīng)用場(chǎng)景，從定制化場(chǎng)景庫(kù)中抽取對(duì)應(yīng)的定制化測(cè)試場(chǎng)景;最后，結(jié)合基礎(chǔ)測(cè)試場(chǎng)景和定制化測(cè)試場(chǎng)景，并立足當(dāng)前測(cè)試技術(shù)，制定測(cè)試方案。

3.2 ? 測(cè)試執(zhí)行方案研究

3.2.1 測(cè)試場(chǎng)景搭建方法概述

本文參考ADAS測(cè)試執(zhí)行方法，構(gòu)建智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試執(zhí)行方案，但智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試與ADAS測(cè)試具有差異性。ADAS測(cè)試是系統(tǒng)針對(duì)某具體場(chǎng)景反應(yīng)的考察，而智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試注重針對(duì)某項(xiàng)功能的考察[13]，因此智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試執(zhí)行具有以下兩大特點(diǎn)。

其一，ADAS測(cè)試對(duì)場(chǎng)景參數(shù)嚴(yán)格要求，必須嚴(yán)格精確控制測(cè)試車輛和目標(biāo)物的運(yùn)動(dòng)軌跡和速度等，而智能網(wǎng)聯(lián)汽車要求系統(tǒng)對(duì)場(chǎng)景具有更強(qiáng)的適應(yīng)性，對(duì)于目標(biāo)物的不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都應(yīng)當(dāng)能夠正確響應(yīng)。以E-NCAP CBLA場(chǎng)景本車車速為50km/h工況為例進(jìn)行分析，如圖3所示：

（1）ADAS測(cè)試情況： ADAS測(cè)試嚴(yán)格要求自行車位于車頭中心±0.15m范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，若不符合該要求，判定測(cè)試結(jié)果無(wú)效。如圖4和圖5所示，在自行車處于50%中心位置測(cè)試時(shí)，車輛AEB功能起作用，并以-8.5m/s2最大減速度在距離自行車10.98m剎停車輛，而在25%位置，測(cè)試結(jié)果無(wú)效且車輛AEB未起作用，與自行車發(fā)生碰撞。

（2）智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試情況：參照E-NCAP CBLA測(cè)試場(chǎng)景搭建智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試場(chǎng)景，要求自行車在測(cè)試車道內(nèi)前方任意位置運(yùn)行，智能網(wǎng)聯(lián)汽車都能觸發(fā)功能避免碰撞事故發(fā)生，如圖6、圖7、圖8和圖9所示，智能網(wǎng)聯(lián)汽車在距離前方自行車100m左右距離開始緩慢減速，并以最大為-3m/s2至-4m/s2減速度在距離自行車20m左右距離剎停車輛。

其二，ADAS測(cè)試車輛需要通過(guò)駕駛機(jī)器人來(lái)控制測(cè)試車輛運(yùn)行，而智能網(wǎng)聯(lián)汽車運(yùn)行完全由自車系統(tǒng)控制，運(yùn)動(dòng)軌跡具有隨機(jī)性，因此，對(duì)于某些測(cè)試場(chǎng)景應(yīng)提前布置好某些量值，以達(dá)到場(chǎng)景要求的效果。以測(cè)試車輛在直線車道以一定距離跟隨前車穩(wěn)定行駛，測(cè)試車輛前方相鄰車道目標(biāo)車輛以一定速度切入到測(cè)試車輛和跟隨車輛之間的測(cè)試場(chǎng)景為例，如圖10所示，測(cè)試場(chǎng)景中相關(guān)參數(shù)如下表1所示：

測(cè)試過(guò)程中要求測(cè)試車輛在穩(wěn)定跟隨前車行駛2s后，目標(biāo)車輛伺機(jī)切入到測(cè)試車輛與前方車輛之間。假設(shè)測(cè)試車輛與目標(biāo)車輛初始距離為S0，3輛車初始加速度均以a表示，測(cè)試車輛和前方車輛穩(wěn)定車速為V1，目標(biāo)車輛穩(wěn)定車速為V2，測(cè)試車輛在穩(wěn)定跟車2s時(shí)，目標(biāo)車輛與前車正好處于平齊位置，此時(shí)，測(cè)試車輛行駛距離為S1，穩(wěn)定跟隨前車距離為S3，目標(biāo)車輛行駛距離為S2，測(cè)試過(guò)程如圖11所示：

那么測(cè)試車輛與目標(biāo)車輛初始位置距離S0的推算公式如下：

S0=S1+S3-S2

3.2.2 測(cè)試執(zhí)行過(guò)程分析

智能網(wǎng)聯(lián)汽車應(yīng)用場(chǎng)景復(fù)雜多樣，對(duì)具體環(huán)境適應(yīng)性具有較高要求，如3.2.1節(jié)分析可知，其測(cè)試具有隨機(jī)性，同時(shí)，智能網(wǎng)聯(lián)汽車應(yīng)用了大量的人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)[14]，因此其執(zhí)行也具有隨機(jī)性，所以，針對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的測(cè)試有必要重復(fù)進(jìn)行。本文參照《上海市智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測(cè)試和示范應(yīng)用管理辦法（試行）》要求，對(duì)每個(gè)測(cè)試場(chǎng)景進(jìn)行不少于30次重復(fù)測(cè)試[15]，測(cè)試執(zhí)行過(guò)程如圖12所示：

3.3 ? 測(cè)試結(jié)果分析評(píng)價(jià)方法研究

當(dāng)前對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試主要考察其系統(tǒng)功能，所以在對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)時(shí)，主要考慮三個(gè)方面：

（1）智能網(wǎng)聯(lián)汽車是否能實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。例如在跟車行駛測(cè)試場(chǎng)景中是否能穩(wěn)定跟隨前車;在限速信息識(shí)別測(cè)試場(chǎng)景中是否能準(zhǔn)確識(shí)別限速信息，并控制車輛以規(guī)定車速行駛;在交通信號(hào)燈識(shí)別測(cè)試場(chǎng)景中是否能精準(zhǔn)識(shí)別信號(hào)燈，控制車輛按照交通規(guī)則行駛。

（2）智能網(wǎng)聯(lián)汽車是否能保證基本安全。例如在行人橫穿馬路測(cè)試場(chǎng)景中，是否能安全避讓行人;在前車切入的測(cè)試場(chǎng)景中，是否能安全避讓切入車輛，并在目標(biāo)車切入后跟隨目標(biāo)車行駛;在跟車行駛，前方車輛遇到靜止車輛后切出的測(cè)試場(chǎng)景中，是否能及時(shí)采取安全避讓行為，避免碰撞事故發(fā)生。

（3）智能網(wǎng)聯(lián)汽車執(zhí)行是否具有穩(wěn)定性。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)測(cè)試，車輛自動(dòng)駕駛系統(tǒng)是否能夠穩(wěn)定持續(xù)運(yùn)行，保障智能網(wǎng)聯(lián)汽車正常行駛安全。

本文提出了以車輛功能實(shí)現(xiàn)和測(cè)試安全作為單次測(cè)試基本評(píng)價(jià)指標(biāo)，并通過(guò)車輛在重復(fù)測(cè)試中綜合測(cè)試表現(xiàn)來(lái)分析評(píng)價(jià)智能網(wǎng)聯(lián)汽車。

4 ? ?測(cè)試實(shí)踐概述

上海市制造業(yè)創(chuàng)新中心（智能網(wǎng)聯(lián)汽車）利用該方法對(duì)20余款智能網(wǎng)聯(lián)汽車進(jìn)行了封閉道路測(cè)試，包含乘用車、卡車、環(huán)衛(wèi)車和公交車等多種車型，對(duì)其基本功能、安全性及穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，利用該方法支撐上海市智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測(cè)試推進(jìn)工作小組為企業(yè)發(fā)放上海市智能網(wǎng)聯(lián)汽車開放道路測(cè)試牌照，目前企業(yè)已在開放道路穩(wěn)定進(jìn)行了不少于4000小時(shí)110000公里的自動(dòng)駕駛測(cè)試，期間出現(xiàn)0次違法，0次交通事故，證明該測(cè)試方法具有充分的可行性。

5 ? ?展望

本文基于豐富的智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測(cè)試實(shí)踐，提出了一套安全、可靠、高效的智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測(cè)試執(zhí)行方法，為國(guó)內(nèi)智能網(wǎng)聯(lián)汽車封閉道路測(cè)試發(fā)展提供了參考和借鑒。智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試當(dāng)前仍處于初級(jí)階段[16]，本文認(rèn)為未來(lái)智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試有以下幾個(gè)發(fā)展方向：（1）針對(duì)不同車型應(yīng)當(dāng)具有不同的測(cè)試體系;（2）測(cè)試評(píng)價(jià)在安全基礎(chǔ)上應(yīng)當(dāng)有具體的量化評(píng)價(jià)指標(biāo);（3）封閉道路測(cè)試場(chǎng)景鏈化濃縮;（4）封閉道路測(cè)試與仿真測(cè)試結(jié)合，提升測(cè)試效率;（5）封閉道路測(cè)試要考慮功能安全、預(yù)期功能安全等方面的內(nèi)容。

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專家推薦語(yǔ)

孫立清

北京理工大學(xué)中關(guān)村校區(qū)機(jī)械與車輛學(xué)院

副教授

該論文體現(xiàn)了ICV研發(fā)管理等工作重點(diǎn)，論文題目?jī)?nèi)容能體現(xiàn)核心思想，論點(diǎn)明確，有新意，論證嚴(yán)謹(jǐn)，邏輯嚴(yán)密，文字簡(jiǎn)潔通順，論據(jù)可靠，數(shù)據(jù)客觀，設(shè)計(jì)合理，推導(dǎo)無(wú)誤，結(jié)論正確，有經(jīng)驗(yàn)性，內(nèi)容實(shí)用、有一定的學(xué)術(shù)水平和獨(dú)特的學(xué)術(shù)見解，應(yīng)用于科研與生產(chǎn)能取得一定的經(jīng)濟(jì)效益。