蔣熊力忍，肖廣宇，張 帥，楊新鵬，劉漢渝

（中汽研汽車檢驗中心（天津）有限公司 天津 300300）

0 引 言

中國是汽車生產(chǎn)制造大國，也是汽車保有量大國，汽車的廣泛使用在給人們帶來便捷的同時，也產(chǎn)生了相應(yīng)的安全風(fēng)險。車輛的安全性能對于道路運輸行業(yè)發(fā)展及安全出行都有重要的影響，一些重大道路交通事故會給人們的生命財產(chǎn)造成巨大損失。隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，在被動安全技術(shù)相對成熟的前提下，主動安全成為更多學(xué)者和科技工作者所關(guān)注的方向。為推動主動安全技術(shù)的發(fā)展，相應(yīng)的標準和規(guī)程在不斷完善，尤其是從中國新車評價規(guī)程（C-NCAP）實施以來，國內(nèi)汽車整體的主動安全技術(shù)水平得到大幅提高，車輛的主動安全裝置的配置率也顯著提高，從而使國內(nèi)汽車產(chǎn)品的安全性能得到很大程度的提升［1-3］。

目前國內(nèi)檢測機構(gòu)開展主動安全測試使用的主要是進口設(shè)備，而進口設(shè)備通常是依據(jù)國外標準設(shè)計的，如某品牌所用進口設(shè)備是以 E-NCAP 標準為依據(jù)設(shè)計的，其中測試場景與國內(nèi)標準存在較大差異，國內(nèi)用戶在使用該設(shè)備過程中存在使用便捷性方面的問題。通過對主動安全測試產(chǎn)品進行合理的開發(fā)設(shè)計能有效提高試驗效率。

1 主動安全測試系統(tǒng)現(xiàn)狀

主動安全測試系統(tǒng)主要用于主動安全測試項目，測試場景主要包括車輛追尾自動緊急制動系統(tǒng)、行人自動緊急制動系統(tǒng)等。主動安全測試系統(tǒng)的主要供應(yīng)商基本為國外公司，如英國的 AB Dynamics汽車測試系統(tǒng)公司、4activeSystems 技術(shù)集團公司，國內(nèi)檢測機構(gòu)也主要使用其產(chǎn)品，在國內(nèi)市場占有率很高。

目前國外的主動安全測試系統(tǒng)基本上沒有專為C-NCAP 主動安全標準而設(shè)計的軟件。隨著國內(nèi)汽車主動安全市場的逐步發(fā)展，測試需求不斷增加，面向國外標準開發(fā)的測試系統(tǒng)在一定程度上已不能滿足國內(nèi)主動安全測試的需求。例如：在速度輔助系統(tǒng)測試項目中，C-NCAP 測試場景的限速標識速度分為 40、60 km/h，E-NCAP 測試場景的限速標識速度分為城市道路 50 km/h、城際道路 80 km/h、高速公路 120 km/h。 在行人自動緊急制動系統(tǒng)測試項目中，C-NCAP測試場景包括 CPFA-25、CPFA-50、CPNA-25、CPNA-75、CPLA-50和 CPLA-25共 6個場景，而E-NCAP測試場景包括CPFA-50、CPNA-25、CPNA-75、CPNC-50、CPLA、CPTA、CPRA。在二輪車自動緊急制動系統(tǒng)測試項目中，E-NCAP相比C-NCAP增加了AES測試。E-NCAP 相較于C-NCAP增加了倒車 AEB 測試項目、交叉路口轉(zhuǎn)彎 AEB 測試項目，C-NCAP 相較于 E-NCAP 增加了 BSD（車輛盲點監(jiān)測系統(tǒng)）。通過以上列舉的差異可以看出，國外的主動安全測試系統(tǒng)在應(yīng)用于國內(nèi)的測試時存在一定程度的短板［4-5］。

主動安全測試系統(tǒng)主要用于與可導(dǎo)航移動平臺和駕駛機器人硬件配套使用，國內(nèi)對主動安全硬件及軟件盡管已具備一定的研究水平，但是行業(yè)認可度較低，僅可用于內(nèi)部測試研究使用。行業(yè)認可度較高的主動安全測試系統(tǒng)往往是國外產(chǎn)品，而其測試場景設(shè)置通常都是基于國外標準進行設(shè)計，與國內(nèi)標準存在差異。通過對行業(yè)認可的主動安全硬件系統(tǒng)進行二次開發(fā)，可以保證在行業(yè)具備一定認可度的同時提高主動安全測試試驗效率［6］。

2 主動安全測試場景分析

C-NCAP主動安全測試場景包括車輛追尾自動緊急制動系統(tǒng)（AEB CCR）、行人自動緊急制動系統(tǒng)（AEB VRU_Ped）、二輪車自動緊急制動系統(tǒng)（AEB VRU_TW）、車道保持系統(tǒng)（LKA）、車道偏離預(yù)警系統(tǒng)（LDW）、速度輔助系統(tǒng)（SAS）、盲區(qū)檢測車對車系統(tǒng)（BSD C2C）、盲區(qū)檢測車對二輪車系統(tǒng)（BSD C2TW）。標準要求試驗車輛和目標車輛在試驗過程中數(shù)據(jù)采集和記錄設(shè)備精度應(yīng)滿足速度精度0.1 km/h（其中行人速度精度為0.01 km/h）、橫向和縱向位置精度0.03 m、橫擺角速度精度0.1°/s、縱向加速度精度0.1 m/s2、試驗車方向盤角速度精度為1.0°/s。

2.1 車輛追尾自動緊急制動系統(tǒng)測試場景

車輛追尾自動緊急制動系統(tǒng)測試場景主要包括CCRs（前車靜止）和CCRm（前車慢行），其測試類型分為AEB與FCW（前向碰撞預(yù)警）。在CCRs測試場景中，用以測試車輛AEB性能的試驗車輛速度分為3種，即20、30、40 km/h；用以測試車輛FCW性能的試驗車輛速度分為4種，即50、60、70、80 km/h。在CCRm測試場景中，乘用車目標物以20 km/h的速度在試驗車輛前方行駛，用以測試車輛AEB性能的速度分別為30、40、50 km/h，用以測試車輛FCW性能的速度分別為60、70、80 km/h。不同測試速度對應(yīng)的偏置率如表1所示。

表1 測試速度對應(yīng)車輛偏置率Tab.1 Test speed corresponding to vehicle offset rate

2.2 行人自動緊急制動系統(tǒng)測試場景

行人自動緊急制動系統(tǒng)測試場景包括CPFA-25（車輛碰撞遠端行人，碰撞位置在車輛前端的25%處）、CPFA-50、CPNA-25（車輛碰撞近端行人，碰撞位置在車輛前端的25%處）、CPNA-75、CPLA-50（車輛縱向碰撞行人，碰撞位置在車輛前端的50%處）和CPLA-25，其測試類型同樣包括AEB和FCW。

在遠端測試場景中，行人的運動速度為6.5 km/h，碰撞位置為25%和50%處，試驗車輛的測試速度分別為20、30、40、50、60 km/h。在近端測試場景中，行人目標物的運動速度為5 km/h，碰撞位置為25%和75%，試驗車輛的測試速度分別為20、30、40、50、60 km/h。在縱向測試場景中，行人的運動速度為5 km/h，碰撞位置為25%和50%處，其中25%對應(yīng)的測試速度分別為50、60、70、80 km/h，50%對應(yīng)的測試速度分別為20、30、40、50、60 km/h。

2.3 二輪車自動緊急制動系統(tǒng)測試場景

二輪車自動緊急制動系統(tǒng)測試場景包括CBNA-50（車輛碰撞近端自行車，碰撞位置在車輛前端50%處）、CSFA-50（車輛碰撞遠端摩托車，碰撞位置在車輛前端50%處）、CBLA-25（車輛縱向碰撞自行車，碰撞位置在車輛前端25%處）、CBLA-50（車輛縱向碰撞自行車，碰撞位置在車輛前端50%處）。

在CBNA-50測試場景中，自行車的運動速度為15 km/h，試驗車輛的測試速度分別為20、30、40、50、60 km/h。在CSFA-50測試場景中，踏板車的運動速度為20 km/h，試驗車輛的速度分別為30、40、50、60 km/h。在CBLA-50測試場景中，自行車的速度為15 km/h，試驗車輛的速度分別為20、30、40、50、60 km/h。在CBLA-25測試場景中，自行車的速度為15 km/h，試驗車輛的速度分別為50、60、70、80 km/h。

2.4 車道保持系統(tǒng)測試場景

車道保持系統(tǒng)測試場景分為實線偏離測試和虛線偏離測試2種類型，其偏離方向分為左、右兩側(cè)。實線/虛線偏離測試的車輛速度為80 km/h，其橫向偏離速度分別為0.2、0.3、0.4、0.5 m/s，試驗車輛從左右兩側(cè)偏離實線/虛線進行測試。

2.5 車道偏離預(yù)警系統(tǒng)測試場景

車道偏離預(yù)警系統(tǒng)測試場景屬于程序文件中的可選審核項目，僅包含實線偏離測試，試驗車輛的車速為80 km/h，橫向偏離速度分別為0.6、0.7 m/s，車輛分別從左、右兩側(cè)偏離實線進行相應(yīng)測試。

2.6 速度輔助系統(tǒng)測試場景

速度輔助系統(tǒng)測試場景屬于可選審核項目，包含限速信息識別場景和超速報警場景。在限速信息識別測試場景中，限速標志牌分別為40、60 km/h，試驗車輛以與限速值相同的車速行駛。超速報警測試場景中，限速標志牌速度與限速信息識別測試場景要求相同，試驗車輛以在限速值基礎(chǔ)上增加10 km/h的速度行駛。

2.7 盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)測試場景

盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)測試場景分為盲區(qū)監(jiān)測車對車場景和盲區(qū)監(jiān)測車對二輪車場景，屬于可選審核項目。其中盲區(qū)監(jiān)測車對車場景包含目標車輛超越試驗車輛測試場景和目標車輛并道測試場景，試驗車輛的速度為50 km/h，目標車輛在超車場景下分為60、65、70 km/h，目標車輛在并道場景下速度為50 km/h。盲區(qū)監(jiān)測車對二輪車場景包含二輪車超越試驗車輛測試場景和二輪車并道測試場景：在超車場景下，試驗車輛的速度為40 km/h，二輪車速度為50 km/h；在并道場景下，試驗車輛和二輪車的速度均為50 km/h。

3 主動安全測試系統(tǒng)構(gòu)成

3.1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

主動安全測試系統(tǒng)主要包括試驗設(shè)備、試驗設(shè)備接入層、基礎(chǔ)程序、主控層、系統(tǒng)支撐層。

試驗設(shè)備主要包括可導(dǎo)航移動底盤車、駕駛機器人及試驗車輛，屬于主動安全測試試驗硬件部分，同時也是主動安全測試系統(tǒng)控制的硬件系統(tǒng)。

試驗設(shè)備接入層主要用于實現(xiàn)將試驗設(shè)備硬件系統(tǒng)接入測試系統(tǒng)環(huán)境中，主要采用數(shù)據(jù)交換的通信單元，由無線通信模塊和信號連接設(shè)備組成。

基礎(chǔ)程序用于控制硬件設(shè)備的基礎(chǔ)動作，通過接收來自主控層的信號指令完成對硬件系統(tǒng)的實時運動控制及系統(tǒng)參數(shù)配置。

主控層主要功能目標為進行系統(tǒng)初始化控制、主動安全測試場景設(shè)置、對測試參數(shù)精度進行實時校核、關(guān)鍵試驗數(shù)據(jù)實時顯示、測試控制、標準報告輸出等功能，其實現(xiàn)基礎(chǔ)為通過網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議與基礎(chǔ)程序進行數(shù)據(jù)交互控制。

系統(tǒng)支撐層的主要功能目標為主動安全測試場景模板處理、主動安全測試報告的查詢及試驗測試記錄的查詢。

3.2 軟件組成結(jié)構(gòu)

主動安全測試系統(tǒng)軟件的組成結(jié)構(gòu)包括4 個部分：系統(tǒng)基礎(chǔ)層、系統(tǒng)數(shù)據(jù)層、測試支撐層及測試應(yīng)用層。

系統(tǒng)基礎(chǔ)層包括硬件系統(tǒng)平臺和軟件系統(tǒng)平臺，其中，硬件系統(tǒng)平臺分為高性能工控機及交換機，軟件系統(tǒng)平臺分為 Windows 系統(tǒng)等。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)層包括主動安全測試場景庫、試驗檢測報告庫及試驗測試記錄數(shù)據(jù)庫，該層數(shù)據(jù)庫可根據(jù)后續(xù)檢測需求進一步擴充。

測試支撐層主要由構(gòu)成各類測試需求的功能組件組成，包括顯示類組件及通信協(xié)議類組件。顯示類組件分為地圖顯示、測試狀態(tài)顯示、實時校核狀態(tài)顯示。通信協(xié)議類組件分為數(shù)據(jù)接收、協(xié)議解碼、數(shù)據(jù)發(fā)送及協(xié)議編碼等。

測試應(yīng)用層主要由主控軟件、基礎(chǔ)程序、數(shù)據(jù)庫管理 3 部分組成。主控軟件分為初始化設(shè)置、測試場景編輯、實時校核、生成報告、測試試驗控制、手動控制及測試記錄等。基礎(chǔ)程序分為可導(dǎo)航移動底盤車基礎(chǔ)控制及駕駛機器人基礎(chǔ)控制。數(shù)據(jù)庫管理分為測試場景設(shè)置、檢測報告生成設(shè)置及試驗測試記錄設(shè)置。

3.3 硬件組成結(jié)構(gòu)

硬件組成結(jié)構(gòu)主要包括操作控制層和數(shù)據(jù)連接層。操作控制層分為高性能工控機和磁盤陣列，高性能工控機主要用于提供對系統(tǒng)進行控制的人機交互界面，磁盤陣列主要用于存儲測試場景模塊、報告數(shù)據(jù)庫及試驗記錄等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)連接層由一臺交換機和多臺通信設(shè)備組成，用于實現(xiàn)對整個系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互和提供相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)支撐。

4 結(jié) 論

本文主要對主動安全測試系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀、基于 C-NCAP 規(guī)程的主動安全測試場景及主動安全測試系統(tǒng)進行了詳細的闡述，分析了主動安全測試的7 個測試場景及測試系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、軟件組成結(jié)構(gòu)及硬件組成結(jié)構(gòu)，對主動安全測試系統(tǒng)的開發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義。

主動安全測試技術(shù)受到越來越多研發(fā)機構(gòu)及研究人員的重視，開發(fā)符合國內(nèi)標準及規(guī)程的定制化測試設(shè)備成為了一種新的方向。通過對基于C-NCAP的主動安全測試系統(tǒng)的研究，有助于國內(nèi)主動安全測試系統(tǒng)的完善與優(yōu)化。