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智能驾驶汽车研发测试的发展趋势

作者: | 发布时间:2020-01-20 08

日前,≤盖世汽车携手武进高新园区举办“智电汽车沙龙”,与会相关专家围绕智能网联汽车进行了政策解读,并针对未来发展方向、技术落地等方面展开⇔了相关探讨。以下是中汽中心汽车工程院 第◐一开发部副主任 高博麟在现场的演讲:


中汽中心汽车工程院 第一开发部副主任∞ 高博麟

各位行业领导、行业同仁,大家下午好!非常荣幸可以站在这里为大家作这样一个偏技术性的报告,希望不会让大家感觉到枯燥。

通常我在Г作报告前⊿,会跟大家重新把无人驾驶汽车、自动驾驶汽车、辅助驾驶汽车、还有主动安全给大家作一个概念上的订正,因为现在智能驾驶已经非常火,不同范畴的用词会比较混乱,所以我一般会在报告前把这几件事订正一下,方便大家理解我所做的事情的边界是什么。

先来看看无人驾驶汽车是什么,无论是美国的SAE,还是中国的SAE的分类等级,都对自动驾驶汽车有一个明确的等级划分⿹。我拿中国的C-SAE所做的自动驾驶等级来做一个分析。首先是无人驾驶汽车,指的就是不需要人来驾驶的汽车,它属于自动驾驶的最高水平。如果拿等级来说,它应该是属于我们C-SAE里面的高阶L4到完全覆盖的L5这个等级,这是无人驾驶汽车。自动驾驶汽车是什么?是车辆可以在一定程度上,从某一个方面或者是某几个方面完成自主的感知、控制、决策这样的动作来完成驾驶行为,所以Υ它跨越▧的等级比较多、比较款,从L1到L5一直都是它的概念范畴。

再往下,辅助驾驶是什么?辅助驾驶专指:可以帮助驾驶员在某一两个功能下,完成简单驾驶和预警的功能模块。所以它覆盖的是从L0级到L2级之间的范畴。大家可以看到:自动驾驶和辅助驾驶是有交集的。这个交集就是辅助驾驶里面带控制功能的辅助驾驶模块,这些模块相对比较高级,大概是在L1—L2级之间。

我们通常说的智能驾驶是什么?它是最大的范畴,只要我们的车辆和系统能够在某一方面通过智能的方式让驾驶员感觉到更加智能、便利、可靠或者是更加┘安全,含有这样环节的技术我们都可以叫做智能驾驶,所以它从L0—L◇5级都全有μ。

还有主动〖安全╢是什么?我们通常说如果智能驾驶是一个最完整的概念范畴,那么这辆智能△驾驶汽车通常包括安全性、舒适性或者高效性、节能性等等,它会有各种性能的要求,这里面与安全性相关的技术,我们通常叫主动安全。汽车上能够预防事故发生或者是降低事故发生可能性的技术,我们就叫主动安全技术。我ρ正常所做的工作是主动安全的研∩发测试和评价,这里我所提的智能驾驶的研发测试就是指整个大的概念下的跟安〾全相关的研发测试类型。

提到智能驾驶汽车的测试,有很多种分类方法。按照测试目的不一样,或者是测试结果不一样,我们分为功能性测试和性能测试。功能性测试的结果只有通过和不通过。而性能测试是要有优良中差,或者是分数这才叫性能测○试。那么按照测试的目的,或者是按照测试的来源,我们又可以将它分为基于场景的测试或者是基于功能的测试,基于场景的测试是所有的工况都来自于实际的交通场景,那么会有很多种工况,这个工况都是从交通场景中所提取的工况,另外的基于功能和系统的测试是什么意思?有些系统做出来会说明我具有这样的功能,具有那样的功能,大概它会有很长的列表,我们的测试要针对它不同的功能设计场景,那就是基于功能的测试。现实生活中,接触到的测试法规和规范,其实都是这些分类的不同组合。比如说有一些标准法规,像测ESC的FMVSS126,它就是基于系统的功能性测试。关于AEB(就是自动紧急刹车)的NCAP测试,它是一个基于场景的╨性能测试,大家根据不同的划分方法,可以得到不同的测试分类。

汽车从规划到最后的产品SOP,它是从一个完全没有实物到有一个实物产品开发出来的过程。依照从前到后的过程,我们可以把测试分为从最初的仿真虚拟测试,半实物测试,场地测试到实车道路测试,分①成不同的环节,每个环节参与的实体是不一样的。在最初,人车路都是虚拟的。研发到一定的程度,车上有不同的硬件设计出来,这些硬件可以替换进去,就会变成一些半实物的测试,随着实物参与越来越多,直到有一个实物的车,我们就可以做场地测试。场地测试觉得不错了,就会拉到半公开道路上,然后拉到公开道路上测试。

智能驾驶系统都是汽车电子系统。那么汽车电子系统在很早就有V字形的开发流程,我●刚才所讲的从完全虚拟到实物验证,就是按照V字形流程一个阶段一个阶段去测试的过程。比如,最初产品开发的时候,我们要明确它的AEB要做到什么水平,由于尚未开发出实物,所以只能通过仿真来规划它的性能,就像左边看到的,这是标准的对静止目标物仿真测试,右边的是对前方缓慢移动目标物仿真测试的结果,蓝色的车就是我们要规划开发的车。刚才是AEB,现在是LKA车道保持,这也是通过仿真的方法。包括更加复杂的,刚才是单一系统,现在是多个系统联合动作,包括自适应巡航◄,电子稳定控制、自动变速器控制和能量回收,如果他们联合起来去工作的话,他们之间会有怎样的交互的方式。

进入到半实物的评价,比如说有些ю汽车企业,它的摄像头或者是转向结构已经做出来了,它就想把这部分放到虚拟的环境下去试一试,试试功能好不好用,我们就出现这样的场景。我们这张图它是150度的环式屏幕,中间放一辆车,这一辆车不是我们待测的对象,而是放在这个车的摄像头,这个摄像头就放在车风挡玻璃上面,前方模拟的景像就是我们实时的模拟场景,上面的是AEB的行人的测试情况,下面的是车道保持行驶的状况,在这样的情况下,我们可以把率先开发出来的系统进行验证Ю,系统验证合格再往车上装。这就是半实物仿真测试存在的意义。测试场景可以非常多,这是虚拟仿真的优势,想要的什么场景,都可以在这里面建立出来,这是虚拟测试场景搭建的优势。$

再往下走一步,如果这个车开发出来了,我们需要到场地做整车的性能测试,这时候考虑的不仅仅是单一系统的性能,而是不同系统装在一个车上的集成性能。这是我们做辅助驾驶测试时使用的一些标准设备,比如GPS、驾驶机器人等。此外还需要场地,自动驾驶的测试是非常需要场地资源的,尤其是昨天上海公▊布了实车上路的标准规范,它首先就是要规定一个区域,按照我们目前测试的进程,首先这个车是要在完全封闭的情况下进行测试,如果通过再进入半封闭的环境下进行测试,这个区域会更大一点。如果这个区域也通过了,就可以到公开的道路上进行测试。这个公开的道路测试可能也会先限定一个范围,然后再决定是否完全公开。这个就是我们在武进建立的一个封闭区域的自动测试场地。这块场地尺寸大约2平方公里,是比较大的,太小的区域,可能无法支撑不同的自动驾驶功能的测试。

我们团队做的最多的,或者是目∑前产业发展的主流水平就是ADAS测试,我们做了大量的ADAS测试,ADAS是高级驾驶辅助系统的简称,这里面包括AEB、ACC、◥LDW和LKA,还有盲区BSD和BLIS,不同的功能会有不同的针对性的测试工况,那么这些测试工况我们这边的团队有多少?大约有一千例,但是多吗?这并不算多,不仅不算多,应该说是Ξ远远不够。对于实车◢测试来说,这远远不够,当然我们还在积累。积累的方法或者这种让场景更加丰富和更加全面的做法,就是我一会儿要讲的发展趋势。场地测试的场景是有限的,所以需要充分利用能够利用的所有因素,比如说天气、或者是光照因素,白天分顺光和逆光,晚上要分有路灯还是没有路灯,如果没有路灯↖,还要分╬是近光灯还是远光灯,这样就有很多的测试条件都要加进来。这是标准的AEB前端标准静止的测试,最左边前面放的是充气车尾,然后这个测试车以不同的车速接近,看看AEB是否足够好的表现。

这是车道保持,这个车道长度一般需要在2公里≠左右,长距离连▬续测试的效果会比较好。这是直道的测试,还有弯道的测试,弯道的测试大家看动图中移动的红点,就是这个车弯道的轨迹,这是在不同的测试条件下,完成的整车系统测试。

还有一类辅助驾驶系统叫RTA后方交通辅助,它有什么作用呢?大家看后面的这个图,很多人停车时,如果是垂直停∧车位的话,在泊车的时候车头朝里,但是在倒车出来时,因为驾驶员更靠近车的前端,所以如果左右两边都有停车挡着视线的话,驾驶员是不知道后方交通怎样的,贸然倒出来是有危险的。RTA是在倒出来的过程中,它在汽车的左右两侧装了远距离的雷达传感器,判断是否有危险,来提醒驾驶员需要刹车,不要再倒了。试验做法就是要创造这样一个场景,这是在封闭道路上,不可能在正常道路上做这样的测试。所以大家看我们用于模拟冲突的测试场景时,还是需要这样一个充气目标车的。∕类似于这样的测试,我们还有很多。

场地测试做完了,我们接下来要做道路测试。道路测试所用的设备和场地是不一样的。道路测试中更重要的是要记录什么。通常按照我们的做法,是有前向的行车记录仪,GPS,还有单目摄像头,雷达等。道路测试的目的非常重要,道路的规划也是非常有讲究的,如果测试的系统偏重于城市行驶的╪安全性,那么就该多规划城市里面的路线。如果这套系统更适合在高速公路上起作用,那么就多在高速公路上进行道路测试。这是我们在天津۞市区做的道路测试,我们把天津市所有的道路都开了一遍。天津市不能代表最典型的城市场景,或者说它覆盖的还不〗够全面,需要再去其他不同的城市,比如说我们还去了重庆。那么做道路测试的意义是什么,尤其对自动驾驶来说,除了误作用、漏作用等可靠性验证以外,做道路测试最大的意义是提取更加丰富的测试场景。我们提取了55类场景,汽车、自行车、电瓶车、三轮Е车、行人、障碍物等交通要素都在里面。按照类型,跟汽车的┄┅对向行驶、左转、横穿,跟自行车、行人л的也是这样。一共大概是55类。

我举一些例子,对于对向行驶的车辆,我们左边采集下来的是事故场景,右边是仿真软件模拟出来的场景,对向和同向车辆的冲突类型是完全不一样的。例如在交叉路口,前面是左转车辆,和另外一测试行驶过来的冲突场景也是★不一样的。例如双轮车、有些是摩托车或自行车$,在对向或者是横穿冲突时都会有不同的冲突特点,这些特点是在没有上道路前、在实验室里或者是在自己工作车间里面完全想不到的场景。所以要去道路上做试验,做试验不是为了纯粹的做试验,而是要把测试的结果记录下来。记录下来的意义是什么,人车路就是这样一个交互的系统,你改变了自己车辆的行驶方式你就改变了周围的交通环境,周围的交通环境变了,你就会做出与之前不同的驾驶决▕定,记录测试的结果就是在记录这个“人车路”╟系统的交互结果,这个的意义是重大的。累计两万公里的测试,200多个危险的场景,把这200多个危险的场景建立成为虚拟的场景库。

下一步就是做迭代开发,第一次开发中,我们跑了2万公里,把它记录成200多个虚拟的场景库,这个虚拟场景库在下一次开发★过№程中可能只需要两个小时就跑完了,相当于把2万公里的跑完了,那下一步就再跑2万公里,相当于做到了4万公里的测试。开发越多,里程越多,场景越多,缩短道路测试时间,形成迭代开发。这就是丰富自己测试工况最好的方式,也是未来自动驾驶汽车研发测试的发展方&向。

谢谢大家!