劉洋 劉慶存 胡世廣
【摘要】在深入分析國內(nèi)政策標(biāo)準(zhǔn),總結(jié)測試需求中的典型場景,以現(xiàn)有車路兩端產(chǎn)品發(fā)展情況的基礎(chǔ)上,探索智能網(wǎng)聯(lián)試驗場工藝規(guī)劃方法、規(guī)劃設(shè)計原則,分析場景布局、測試分區(qū)、道路類型等構(gòu)成要素,以典型測試場景為例說明元素布置方法,為智能網(wǎng)聯(lián)試驗場規(guī)劃建設(shè)提供技術(shù)思路和參考。
關(guān)鍵詞:頂層規(guī)劃設(shè)計;政策標(biāo)準(zhǔn);典型場景;場景布局;公開道路規(guī)劃
中圖分類號:U467.51? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A? DOI: 10.19822/j.cnki.1671-6329.20230056
Analysis on Key Elements of Intelligent Networking Test Site
Liu Yang, Liu Qingcun, Hu Shiguang
(China Automotive Technology & Research Center Co.,Ltd., 300300)
【Abstract】 This article analyzes domestic policies and standards in depth, summarizes typical scenarios in testing requirements, explores process planning methods for intelligent networking test sites based on the development of existing products at both ends of the vehicle and road, analyzes component elements such as scenario layout, test zoning, and road type, and provides technical ideas and planning references for the planning and construction of intelligent networking test sites.
Key words: Top planning and design, Policies and standards, Typical scenarios, Scenario layout, Planning and design process of open roads
0 引言
近年來,隨著智能網(wǎng)聯(lián)領(lǐng)域的快速發(fā)展,國內(nèi)智能網(wǎng)聯(lián)試驗場數(shù)量也在逐步增加。國家各部委陸續(xù)發(fā)布了車聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)指南,但大部分相關(guān)的具體標(biāo)準(zhǔn)還在制定過程中,整體標(biāo)準(zhǔn)體系還未成熟,智能網(wǎng)聯(lián)試驗場未形成統(tǒng)一的規(guī)劃原則和場景元素內(nèi)容。而智能網(wǎng)聯(lián)試驗場作為整車零部件測試載體及三級測試體系基礎(chǔ),其規(guī)劃設(shè)計及構(gòu)成要素分析的相關(guān)研究對智能網(wǎng)聯(lián)領(lǐng)域整體發(fā)展具有重要影響。于勝波等[1]通過國內(nèi)外智能網(wǎng)聯(lián)相關(guān)領(lǐng)域的對比,提出我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車在道路測試流程、無人駕駛道路測試、道路測試場景、事故定責(zé)與商業(yè)保險以及國際合作方面的發(fā)展建議。游華蓉等[2]通過對智能網(wǎng)聯(lián)試驗場總體規(guī)劃、功能布局、測試道路及場景布置、搭配建筑研究,為智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計提供技術(shù)參考。鄭建明等[3]結(jié)合智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展戰(zhàn)略,挖掘我國典型道路特征,提出測試道路技術(shù)參數(shù)計算模型和設(shè)備設(shè)施規(guī)劃原則。劉平等[4]在規(guī)劃設(shè)計中強調(diào)測試分區(qū),著重分析測試場景,配套相關(guān)網(wǎng)聯(lián)設(shè)施。冀建波[5]對部分試驗場進(jìn)行梳理分類,對設(shè)計經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié)。周銳等[6]根據(jù)實際經(jīng)驗系統(tǒng)性地提出智能網(wǎng)聯(lián)汽車試驗場的設(shè)計方法論與建設(shè)架構(gòu)圖。
基于已有研究內(nèi)容,通過對各類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類研究,考慮試驗場測試運營及能力拓展,提出試驗場設(shè)計原則。依據(jù)區(qū)域典型特點將試驗場進(jìn)行分區(qū),同時分析智能網(wǎng)聯(lián)試驗場關(guān)鍵構(gòu)成要素,包括道路類型、道路特點、道路參數(shù)、配套路側(cè)設(shè)施等內(nèi)容。梳理智能網(wǎng)聯(lián)試驗場內(nèi)的關(guān)鍵要素構(gòu)成,可以指導(dǎo)智能網(wǎng)聯(lián)試驗場的頂層規(guī)劃設(shè)計,拓展復(fù)雜場景搭建的方式,幫助建立現(xiàn)有智能網(wǎng)聯(lián)產(chǎn)品測試場景庫,也可為智能網(wǎng)聯(lián)試驗場測試能力評價提供一定參考。
1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車試驗場標(biāo)準(zhǔn)政策研究
1.1 國內(nèi)政策
2015年印發(fā)的《中國制造2025》,提出到2025年掌握自動駕駛總體技術(shù)及各項關(guān)鍵技術(shù),建立較完善智能網(wǎng)聯(lián)汽車自主研發(fā)體系、生產(chǎn)配套體系及產(chǎn)業(yè)群,基本完成汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。2016年發(fā)布的《裝備制造業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化和質(zhì)量提升規(guī)劃》[7],提出開展智能網(wǎng)聯(lián)汽車標(biāo)準(zhǔn)化工作;2017年發(fā)布的《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》,提出推動寬帶網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和多產(chǎn)業(yè)共建智能網(wǎng)聯(lián)汽車;2018年發(fā)布的《2018智能網(wǎng)聯(lián)汽車標(biāo)準(zhǔn)化工作要點》[8],推進(jìn)先進(jìn)智能駕駛輔助系統(tǒng)、自動駕駛、汽車信息安全、網(wǎng)聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)的研究與制定;2019年發(fā)布的《2019年智能網(wǎng)聯(lián)汽車標(biāo)準(zhǔn)化要點》[9],強調(diào)落實標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南,系統(tǒng)布局技術(shù)領(lǐng)域,加快中國標(biāo)準(zhǔn)制定修訂;2020年發(fā)布的《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》[10],提出到2025年,實現(xiàn)有條件自動駕駛的智能汽車達(dá)到規(guī)?;a(chǎn),實現(xiàn)高度自動駕駛的智能汽車在特定環(huán)境下市場化應(yīng)用。《2020年智能網(wǎng)聯(lián)汽車標(biāo)準(zhǔn)化工作要點》[11]針對駕駛輔助系統(tǒng)、自動駕駛、信息安全、功能安全、汽車網(wǎng)聯(lián)等領(lǐng)域特點,有計劃、有重點地部署標(biāo)準(zhǔn)研究與制定工作;《關(guān)于促進(jìn)道路交通自動駕駛技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的指導(dǎo)意見》[12]提出建成一批國家級自動駕駛測試基地和先導(dǎo)應(yīng)用示范工程,推動自動駕駛技術(shù)產(chǎn)業(yè)化落地;2021年發(fā)布《國家車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南(智能交通相關(guān))》[13],提出初步構(gòu)建起支撐車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)體系,到2025年系統(tǒng)形成能夠支撐車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、滿足交通運輸管理和服務(wù)需求的標(biāo)準(zhǔn)體系;《智能網(wǎng)聯(lián)汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理指南(試行)》[14]規(guī)定了L3、L4級自動駕駛企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入綱領(lǐng)性要求;《開展車聯(lián)網(wǎng)身份認(rèn)證和安全信任試點工作的通知》[15]提出V2X的通信安全問題;《智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試與示范應(yīng)用管理規(guī)范(試行)》[16]提出示范應(yīng)用申請,道路測試與示范應(yīng)用管理。2022年發(fā)布《車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》[17],提出到2023年底,初步構(gòu)建起車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)體系;《關(guān)于開展智能網(wǎng)聯(lián)汽車準(zhǔn)入和上路通行試點工作的通知》[18]對通過準(zhǔn)入試點的智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品,在試點城市的限定公共道路區(qū)域內(nèi)開展上路通行試點。
1.2 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)
目前,國內(nèi)只發(fā)布了一項自動駕駛封閉場地的國家標(biāo)準(zhǔn)—《智能網(wǎng)聯(lián)汽車自動駕駛功能場地試驗方法及要求》,標(biāo)準(zhǔn)中說明一般環(huán)境下自動駕駛場地測試的試驗場景、試驗方法及通過標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)規(guī)劃設(shè)計內(nèi)容,目前發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)可以大體分為4類,分別為道路建設(shè)、測試評估、場景合集和場地管理,具體分類內(nèi)容如圖1所示。
2 智能網(wǎng)聯(lián)試驗場工藝規(guī)劃
智能網(wǎng)聯(lián)試驗場工藝規(guī)劃要以場地實際情況出發(fā),遵守規(guī)劃原則,考慮場地認(rèn)證準(zhǔn)入研發(fā)測試示范需求,配合車路兩端感知測試設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施,集成系統(tǒng)應(yīng)用軟件控制云平臺進(jìn)行場景搭建設(shè)計、管線排布設(shè)計及工藝點位設(shè)計。
2.1 規(guī)劃設(shè)計原則
智能網(wǎng)聯(lián)試驗場在頂層工藝規(guī)劃過程中要始終遵循貫徹一定的原則,保證在規(guī)劃設(shè)計整體進(jìn)程不會出現(xiàn)大方向上的偏差,綜合經(jīng)驗及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),將規(guī)劃設(shè)計原則總結(jié)如下:
(1)規(guī)劃設(shè)計要滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的測試內(nèi)容,結(jié)合當(dāng)?shù)氐缆芳敖煌ㄌ攸c進(jìn)行差異化設(shè)計。
(2)規(guī)劃設(shè)計要求在有限的場地上最大限度規(guī)劃豐富合理的測試場景。
(3)規(guī)劃過程要考慮場景連接的連續(xù)性,保證測試過程整體的流暢性。
(4)規(guī)劃過程應(yīng)根據(jù)不同場景的測試量,對需求量的道路場景進(jìn)行冗余規(guī)劃;提升試驗場測試車輛的最大容載量。
(5)規(guī)劃設(shè)計方案應(yīng)具備前瞻性,保證試驗場具備升級拓展的基礎(chǔ)硬件能力,匹配智能網(wǎng)聯(lián)預(yù)期的發(fā)展。
2.2 功能分區(qū)
智能網(wǎng)聯(lián)試驗場作為驗證智能網(wǎng)聯(lián)汽車在各類工況下行駛狀態(tài)的封閉場地,應(yīng)具備社會典型區(qū)域道路,充分表現(xiàn)區(qū)域道路特點,可以全面復(fù)現(xiàn)社會道路現(xiàn)實狀況。根據(jù)各類標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計經(jīng)驗研究,試驗場規(guī)劃主要包括城市道路測試區(qū)、高速道路測試區(qū)、城鄉(xiāng)道路測試區(qū)、功能區(qū)測試區(qū)、動態(tài)廣場測試區(qū)和特殊道路測試區(qū)。
2.2.1 城市測試區(qū)
城市測試區(qū)道路場景主要包含十字路口、丁字路口、Y型路口等元素,如圖2所示。
場景路口一般是指全開放式十字路口,場地條件允許可增加設(shè)計帶安全島式十字路口。設(shè)計的環(huán)島路口內(nèi)環(huán)面積全部硬化或種植綠植。異型路口主要模擬城市內(nèi)十字路口附帶輔路的交通狀況。潮汐車道至少包含雙向多車道,設(shè)置其中一條車道為潮汐車道。城市道路測試具體要素說明如表1。
2.2.2 高速測試區(qū)
高速測試區(qū)道路主要包含高速收費站、進(jìn)出匝道、高速服務(wù)區(qū)、主要行駛道路等測試場景,如圖3所示。高速收費站可以采取模擬建設(shè)方式。高速服務(wù)區(qū)內(nèi)應(yīng)設(shè)置泊車區(qū)、充電區(qū)、加油區(qū)、維修站以及各類模擬建筑。具體要素說明見表2。
2.2.3 城郊測試區(qū)
城郊測試區(qū)道路場景主要包含交通路口、林蔭路、斷頭路、越野路、隧道等元素,如圖4所示。交通路口包括有信號燈路口和無信號燈路口。林蔭路主要用于智能車輛感知系統(tǒng)對于路面動態(tài)誤識別的測試,道路單側(cè)或兩側(cè)依據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r種植代表性的植物,保證陰影可覆蓋道路。斷頭路可結(jié)合場景情況設(shè)置為路口斷頭路或單路斷頭路,場景進(jìn)行車路協(xié)同通訊決策及自動感知行駛測試。越野路可結(jié)合當(dāng)?shù)丶爸苓吳闆r布置相應(yīng)特色的道路,設(shè)計速度為40 km/h,測試車輛對路面及路側(cè)情況的感知識別能力,測試車輛在失去信號慣導(dǎo)行駛的情況,同時可以進(jìn)行車輛自身性能的測試。隧道可采取真實隧道或模擬隧道形式,隧道內(nèi)進(jìn)行燈光測試、無信號測試以及定制場景搭建等。具體要素說明見表3。
2.2.4 示范應(yīng)用測試區(qū)
根據(jù)試驗場的面積,圍繞測試路段交叉區(qū)設(shè)置各類示范應(yīng)用區(qū),主要包括城市商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)、交通樞紐區(qū)、住宅區(qū)、教學(xué)區(qū)和泊車區(qū)等,如圖5所示。
依據(jù)車輛功能測試需求進(jìn)行選取設(shè)計,考慮測試流線用聯(lián)絡(luò)路將各示范應(yīng)用區(qū)與道路連接。各類示范區(qū)設(shè)置該區(qū)域的典型道路及場景特點,驗證車輛在區(qū)域內(nèi)的行駛狀態(tài)。區(qū)域內(nèi)盡可能規(guī)劃各類典型場景建筑立面,建筑表面采用真實材料或雷達(dá)反射參數(shù)與真實材料相近的其他材料,測試車輛對周邊靜態(tài)事物的感知決策能力。
2.2.5 動態(tài)廣場測試區(qū)
依據(jù)測試需求及場地情況設(shè)計不同半徑的硬化廣場,廣場一般配合多車道加速直線路,滿足不同測試速度要求,如圖6所示。動態(tài)廣場內(nèi)可進(jìn)行車輛傳統(tǒng)性能測試;場內(nèi)可設(shè)置臨時標(biāo)線,進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)要求的大半徑彎道項目測試;此外,廣場內(nèi)可進(jìn)行柔性場景的搭建,豐富場地測試的場景庫,提升場景測試能力的冗余性。
2.2.6 特征性能測試區(qū)
特征性能測試區(qū)用于車輛性能和執(zhí)行動態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)的綜合測試,主要包含涉水路、砂石路、濕滑路、井蓋路、減速丘路、各斜率坡道等。特殊道路參數(shù)根據(jù)測試車輛類型和測試項目進(jìn)行設(shè)計。特征道路區(qū)可在場區(qū)內(nèi)某個位置單獨設(shè)計,也可在其他測試區(qū)內(nèi)合并規(guī)劃。
2.3 場景布局
2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)化場景
根據(jù)現(xiàn)有封閉試驗場場地標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)劃設(shè)計經(jīng)驗總結(jié),目前試驗場需要具備典型標(biāo)準(zhǔn)化的測試場景以滿足智能網(wǎng)聯(lián)汽車的功能測試。具體場景名稱、道路類型及場景區(qū)域要求如表4所示。
以城市道路十字路口為例,簡要說明規(guī)劃內(nèi)容及場景搭建元素。該段道路為雙向6車道,設(shè)計速度為80 km/h,規(guī)劃左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)專用路,路口設(shè)置安全島,主干道路設(shè)置隔離區(qū)。區(qū)域內(nèi)規(guī)劃智能信號燈系統(tǒng)、邊緣計算單元系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、室外無線系統(tǒng)和5G基站,具體點位如圖7所示。
2.3.2 定制化場景
對于整車及零部件企業(yè)來說,在研發(fā)過程中需要更加復(fù)雜、更加貼近真實道路的測試場景,同時智能網(wǎng)聯(lián)產(chǎn)業(yè)車路兩端設(shè)備的發(fā)展迅速,因此在規(guī)劃設(shè)計過程中要考慮未來測試發(fā)展方向的定制化場景。
真實隧道是城市道路及山路等常見的道路元素,長距離的隧道對車輛行駛具有一定挑戰(zhàn)性,真實隧道相較鋼構(gòu)模擬隧道屏蔽信號效果好,且隧道內(nèi)光照強度自然形成,任何時段均滿足車輛的真實測試環(huán)境。
實體立交是城市道路中較為復(fù)雜的交通元素,車輛在設(shè)計運行范圍內(nèi)接管動態(tài)駕駛?cè)蝿?wù),測試車輛在高度復(fù)雜路況下的自動駕駛能力,此類復(fù)雜場景是L4、L5級別自動化車輛上路示范運營前的必要測試項。目前此類場景也可用于汽車零部件的研發(fā)測試驗證,如圖8所示。
雨霧模擬系統(tǒng)可以短時間仿真各級強度降雨及各級能見度的霧,其中雨況主要有小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨,霧氣能見度可調(diào)。雨霧模擬系統(tǒng)在控制雨量的同時要保證相應(yīng)的均勻度、雨滴尺寸、雨滴速度等參數(shù)。車輛在該場景下可對各類車載傳感器進(jìn)行測試,同時對車輛的操縱性和車輛滲漏性進(jìn)行測試。目前各類天氣模擬系統(tǒng)設(shè)備還在開發(fā)研究中,后期可逐步增加其他天氣模擬系統(tǒng),如沙塵、降雪、雷電、雨雪等天氣。雨霧模擬系統(tǒng)可規(guī)劃在隧道內(nèi),有利于降低室外風(fēng)對雨霧形的影響,提升整體場景效果。隧道內(nèi)也可規(guī)劃市政燈光、陽光模擬等設(shè)備,設(shè)備可仿真不同時段的日光照射場景,照度及色溫?zé)o級調(diào)控。陽光模擬設(shè)備可搭配雨霧模擬系統(tǒng)模擬雨后路面不規(guī)則反光的場景,也可搭配隧道內(nèi)可調(diào)燈光及靜態(tài)車輛模擬隧道內(nèi)會燈場景。
3 結(jié)束語
智能網(wǎng)聯(lián)試驗場工藝規(guī)劃設(shè)計將前期整車零部件仿真測試內(nèi)容總結(jié)歸納,將仿真內(nèi)容在真實場景條件下完整復(fù)現(xiàn),保證測試驗證的重復(fù)性和安全性。同時設(shè)計過程中分析提取公開道路中的典型路況工況元素,結(jié)合測試設(shè)備發(fā)展情況及測試流程方法,將所有元素拼接重組,形成具備先進(jìn)代表性的整體解決方案。
智能網(wǎng)聯(lián)試驗場規(guī)劃設(shè)計均需要跨專業(yè)多學(xué)科的協(xié)同配合,需要不斷升級拓展創(chuàng)新,逐步與測試、產(chǎn)品相融合,為智能網(wǎng)聯(lián)汽車各類產(chǎn)業(yè)提供安全可靠的載體支撐。
參 考 文 獻(xiàn)
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[18] 汽車工藝師編輯部. 兩部門為智能網(wǎng)聯(lián)車安全上路劃重點[J]. 汽車工藝師, 2022(11): 23.
(責(zé)任編輯 明慧)
【作者簡介】
劉洋(1992—),男,中國汽車技術(shù)研究中心有限公司,碩士,工程師,研究方向為智能網(wǎng)聯(lián)試驗場工藝規(guī)劃及智能網(wǎng)聯(lián)檢測設(shè)備。
E-mail:liuyang2018@catarc.ac.cn