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智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試場建設(shè)與測試方法淺析

2019-01-18 19:48:19·  來源：汽車實用技術(shù)雜志社  作者：易茂，夏芹，譙杰  
　
作者簡介作者：易茂，夏芹，譙杰單位：重慶西部汽車試驗場管理有限公司摘要：為滿足智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試越來越迫切的測試需求，在國內(nèi)現(xiàn)有的智能網(wǎng)聯(lián)示范區(qū)基礎(chǔ)上，
作者簡介
作者：易茂，夏芹，譙杰
單位：重慶西部汽車試驗場管理有限公司
 
摘要：為滿足智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試越來越迫切的測試需求，在國內(nèi)現(xiàn)有的智能網(wǎng)聯(lián)示范區(qū)基礎(chǔ)上，概述了智能網(wǎng)聯(lián)汽車專用測試場地建設(shè)方法和智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試方法，著重分析了建設(shè)要點，測試工況和實際測試經(jīng)驗總結(jié)兼顧，對測試場地的建設(shè)提出建議，并在測試方法上提出了V2X的測試框架，對智能網(wǎng)聯(lián)專用測試場地建設(shè)以及測試方法研究具備參考意義。
 
前言
 
近年來，隨著我國汽車產(chǎn)銷量劇增，交通事故頻發(fā)，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，交通安全、環(huán)境污染、能源緊缺等系列社會問題日益嚴(yán)峻。智能網(wǎng)聯(lián)汽車是汽車未來發(fā)展的三大方向之一，大量研究表明，智能網(wǎng)聯(lián)汽車以及智慧交通可以提高駕駛舒適性，可以減少汽車交通安全事故50%～80%、交通死亡人數(shù) 20~30% ， 減輕交通堵塞 20~50%， 降低油耗15~30%，減少排放 20~50%，為社會提供了更安全、更節(jié)能、更環(huán)保的綜合解決方案。
 
智能汽車以及智慧交通不同于傳統(tǒng)汽車及其交通系統(tǒng)， 其技術(shù)、產(chǎn)品的研究開發(fā)、測試評價及試驗示范需要在更多可控的“開放”和“真實”道路環(huán)境、通信環(huán)境以及智能汽車等眾多的混合交通車輛場景下進(jìn)行。近幾年，國內(nèi)已初步形成“5+2”智能網(wǎng)聯(lián)示范基地格局，相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)以逐步得到驗證，隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試評價體系逐漸完善和標(biāo) 準(zhǔn)化，急需規(guī)劃專用的試車場地和研究科學(xué)的測試方法，本文將在已有的示范基地基礎(chǔ)上，探索智能網(wǎng)聯(lián)汽車和智慧交通專用測試場地的建設(shè)方法和典型應(yīng)用場景場地測試方法。
 
1 測試場地建設(shè)
先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)技術(shù)和 V2X技術(shù)是汽車智能化發(fā)展的實現(xiàn)的兩條基本路徑，從作為輔助駕駛系統(tǒng)到成為全自動駕駛系統(tǒng)的組成部分，該兩種技術(shù)的應(yīng)用功能測試， 將貫穿整個汽車智能化和交通智慧化發(fā)展進(jìn)程，因關(guān)鍵技術(shù)不同，對測試場地的需求也不同，為涵蓋不同的發(fā)展階段， 將測試場地規(guī)劃分為三類，分別針對 ADAS 測試、V2X 測試和自動駕駛測試。
 
1.1 ADAS測試場地
ADAS 系統(tǒng)在歐美日等國家起步較早，現(xiàn)已有歐標(biāo)、美標(biāo)、日標(biāo)等典型功能相關(guān)的測試標(biāo)準(zhǔn)，部分功能已有國家標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)不同標(biāo)準(zhǔn)中對測試環(huán)境的要求，盡量涵蓋較多的測試工況，得出以下幾點測試場地建設(shè)的關(guān)鍵之處：
 
（1） 車道
ADAS 系統(tǒng)測試大多涵蓋直道測試和彎道測試，為支持不同的測試車速，直道長度不能低于1000 米，彎道長度不能低于 350 米，以自適應(yīng)巡航系統(tǒng)說明估算方法，具體如下：
ACC 測試工況中，以 120km/h 為最大測試車速，理想情況下，測試車和背景車3m/s2 的加速度從靜止達(dá)到測試車速，則所需行駛的距離：
 
可計算 s≈182m，兩車均達(dá)到測試速度、相對距離達(dá)到100m 左右且穩(wěn)定行駛 3~5s 測試開始，測試過程中進(jìn)行切入、切出等操作，為保障試驗的成功率，預(yù)計測試過程至少 10s， 行駛距離約 330m，測試結(jié)束減速過程需行駛約 182m，共需約 950m，考慮實際測試情況中背景車和測試車輛配合問題， 故直道長度至少規(guī)劃 1000m。
因系統(tǒng)類型不同，標(biāo)準(zhǔn)中彎道曲率半徑常見有三類，分別為 125m、250m 和 500m，為提高場地使用頻率，一般考慮直道連接彎道，在直道上完成測試速度和測試距離調(diào)整， 彎道上主要進(jìn)行測試過程，測試結(jié)束后的減速過程不考慮道路類型，因此，彎道長度約 350m。
同向車道數(shù)不能少于 3 條，車道寬度 3.5-3.75m，車道線應(yīng)支持虛實線、黃白線測試需求，路面附著系數(shù)不小于 0.9， 一般為干燥的瀝青或混泥土路面。

（2）  其他設(shè)施
在 ADAS 系統(tǒng)測試中，還需考慮傳感器誤識別測試，以前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)為例，需在上空4.5m 處和凸出地面 5cm 處設(shè)置障礙物，而自動緊急制動（Autonomous EmergencyBraking，AEB）測試要求測試環(huán)境空曠，需綜合考慮障礙物設(shè)置位置，可使用可拆除或可移動的設(shè)施進(jìn)行部署。測試過程中，大多情況會使用高精度定位系統(tǒng)，為保證接收塔位置精度，應(yīng)設(shè)置固定的接收塔位置。

1.2 V2X測試場地
與 ADAS 系統(tǒng)功能不同，更強調(diào)環(huán)境的適應(yīng)性，尤其是高速和城市街道環(huán)境中的應(yīng)用。V2X 是一個涉及車與周圍交通元素、網(wǎng)絡(luò)等協(xié)同和交互的復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)，也是智慧交通重要組成部分，其測試場地應(yīng)涵蓋由人、車、路和環(huán)境組成的完整閉環(huán)系統(tǒng)。然而現(xiàn)階段，國內(nèi)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，當(dāng)前的測試只能支持功能實現(xiàn)、功能完備性、響應(yīng)時延、互通性等，測試場地規(guī)劃應(yīng)盡量滿足多種應(yīng)用的研發(fā)性測試和應(yīng)用試驗示范需求，以推進(jìn)技術(shù)迭代和提高社會接受度。
 
在《合作式智能運輸系統(tǒng) 車用通信系統(tǒng)應(yīng)用層及應(yīng)用數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)》中定義了 17 個典型應(yīng)用場景，以 V2V（Vehicle to Vehicle）和 V2I（Vehicle to Infrastructure）為主，其中V2V 只涉及車車間的通信和交互，高速環(huán)境下的測試可與 ADAS 測試場地復(fù)用，部分 V2I應(yīng)用可在測試場地路側(cè)安裝相應(yīng)的路側(cè)通信設(shè)備以滿足測試需求，而城市街道環(huán)境需盡量還原城市交通要素，配備路側(cè)通信單元信號燈至少 3 組，間隔至少 160m 以上供測試車輛進(jìn)行加減速等操作，道路類型至少應(yīng)包含典型的交叉路口，且需有建筑物或樹木等形成天然的視線和信號遮擋，弱勢交通參與者或道路障礙物識別，可依靠路側(cè)視頻抓拍或傳感器識別實現(xiàn)，可在部分路段安裝相應(yīng)檢測器，整個可控測試環(huán)境中，除與交通設(shè)施設(shè)備的結(jié)合外， 還需涵蓋多種通信方式、遠(yuǎn)程管控和資源調(diào)度平臺，形成車、網(wǎng)、路協(xié)同和互聯(lián)環(huán)境，在此基礎(chǔ)上，完成 V2X的相關(guān)技術(shù)驗證，探索評價和測試標(biāo)準(zhǔn)。
 
1.3 自動駕駛測試場地
根據(jù) SAE international 定義的自動駕駛等級來看，目前尚處于 L2（半自動駕駛）向L3（高度自動駕駛）過渡階段， 其技術(shù)是多種技術(shù)的復(fù)雜組合，包含但不限于 ADAS 和V2X。技術(shù)驗證性的測試將會是未來幾年的主要測試需求。測試場地應(yīng)在可控范圍內(nèi)盡可能多的還原真實交通環(huán)境。
 
可控測試場地關(guān)鍵要素應(yīng)涵蓋環(huán)境要素—氣候控制（霧、雨、風(fēng)等）、地面濕滑控制、燈光控制、建筑控制等；交通要素—行人、動物、自行車、摩托車、轎車、公交車、卡車等； 設(shè)施要素—交通信號燈、交通標(biāo)識牌、路面標(biāo)線、護(hù)欄、充電樁、車站、建筑、樹木等；通信要素——LTE-V2X、DSRC、4G、5G、藍(lán)牙、WIFI、RFID 以及其他短程通信；控制要素——通信、遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)采集等；功能要素——車路協(xié)同、車車協(xié)同、人車交互、車網(wǎng)交互等。測試環(huán)境應(yīng)包括高速道路（限速 120km/h）、城市區(qū)域（限速 40km/h~60km/h）和鄉(xiāng)村道路（限速20km/h~30km/h），除限速要求外，各類測試環(huán)境還應(yīng)具備相應(yīng)的特點，如鄉(xiāng)村道路，應(yīng)具備多彎道、凹凸路面、碎石路面、坡道等，城市區(qū)域應(yīng)具備視線遮擋（建筑物、植被等）環(huán)境、多交叉路口、環(huán)島、多交通設(shè)施設(shè)備等。高速道路應(yīng)具備隔離帶、護(hù)欄、應(yīng)急車道、無信號燈等。同向車道不低于 2 條。
 
2 整車級別場地測試方法
 
對于整車系統(tǒng)功能，一般采用黑盒測試方法，在待測車輛上搭載獨立的具備高精度定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對本車車行數(shù)據(jù)和背景車車行數(shù)據(jù)進(jìn)行實時同步采集，數(shù)據(jù)處理后對比測試工況和評價標(biāo)準(zhǔn)做數(shù)據(jù)分析，得到測試結(jié)果。對于 ADAS 測試，常用的測試工具有以下幾種：
     圖 1 ADAS 測試工具
 
對于 V2X 測試，測試方法與 ADAS 測試類似，同樣采用黑盒測試方法，其測試系統(tǒng)如圖2。
其中，在研發(fā)階段的測試，需采集部分車載終端數(shù)據(jù)， 比如終端自身定位數(shù)據(jù)，用于對比分析終端的性能，針對定位精度、應(yīng)用算法準(zhǔn)確度等問題提出改進(jìn)建議。
圖2 V2X測試系統(tǒng)  
 
3 結(jié)論
隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車不斷智能化和網(wǎng)聯(lián)化，國內(nèi)外涌現(xiàn)多個試驗示范區(qū)，且國外已有部分支持智能網(wǎng)聯(lián)汽車和自動駕駛的專用測試基地，國內(nèi)以示范區(qū)為主，主要支持應(yīng)用示范， 專用的測試場所在未來幾年才會陸續(xù)建設(shè)。本文從試驗場建設(shè)到測試方法，做了概括性的陳述，并擇其中的要點做了著重分析，對同類測試場地的建設(shè)和智能網(wǎng)聯(lián)汽車的測試具備參考意義。 
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