近日，中央電視臺新聞頻道及人民日報新媒體公眾號相繼報道了由中國牽頭的自動駕駛測試場景領(lǐng)域的首個國際標準ISO 34501《道路車輛 自動駕駛系統(tǒng)測試場景 詞匯》的發(fā)布，該標準由中汽中心智能網(wǎng)聯(lián)標準化團隊牽頭起草完成，中汽數(shù)據(jù)多位專家參與并提供國內(nèi)經(jīng)驗分享和意見反饋。中汽數(shù)據(jù)作為中汽中心自動駕駛場景數(shù)據(jù)的核心研究單位，在國內(nèi)最早開展自動駕駛測試場景研究，并積累了國內(nèi)場景數(shù)據(jù)體量最大、覆蓋維度最全的中國特色場景庫，一方面支撐國內(nèi)外標準化場景庫體系建設(shè)，另一方面向行業(yè)普及如何規(guī)范建立自動駕駛測試場景平臺。本期將帶來ISO 3450X系列標準體系分析及基于ISO 34501的自動駕駛測試場景數(shù)據(jù)庫建設(shè)及應(yīng)用。

PART 01標準概況

自動駕駛系統(tǒng)（ADS）結(jié)合了各種傳感器感知周圍環(huán)境（相機、雷達、激光雷達、GNSS/高清地圖等），在優(yōu)先安全的前提下自動控制車輛。國際上有研究顯示：要達到在95%的置信度水平下，證明智能駕駛車輛相比于人類駕駛能夠減少20%的交通事故死亡率，需要進行至少110億英里的公共道路測試。

為實現(xiàn)上述目標，需對自動駕駛系統(tǒng)將基于各種來源的多種場景進行測試仿真和實車驗證。場景的自動駕駛驗證方法包括四個方面：測試場景、程序、設(shè)備和標準。測試場景的開發(fā)是制定相關(guān)程序、設(shè)備和標準的基礎(chǔ)，對評估自動駕駛系統(tǒng)性能至關(guān)重要。

01.ISO 3450X標準基本情況

ISO于2018年正式成立TC22/SC33 WG9 自動駕駛場景工作組，制定自動駕駛測試場景相關(guān)標準。此工作組由中國牽頭，汽車標準委員會秘書處王兆作為召集人，這是我國在ISO/TC22（道路車輛委員會）范疇內(nèi)首次承擔國際標準工作組（WG）召集人職責。

WG9工作組是在國際層面上首次試圖通過標準化自動駕駛測試場景中的術(shù)語定義、分類方法、設(shè)計運行范圍、評價體系，解決自動駕駛的安全驗證問題。ISO 3450X系列標準分為5項，對應(yīng)標準名稱及狀態(tài)如表1：

表1  ISO TC22/SC33 WG9 自動駕駛測試場景標準列表

02.各標準之間的關(guān)系

ISO 3450X系列標準與ISO 21448、ISO 26262-1有密切關(guān)聯(lián)，但具備其獨特性。

ISO 34501是在測試場景描述的上下文中定義和解釋的術(shù)語與定義，強調(diào)了它們彼此之間的相互關(guān)系，其他標準則側(cè)重于具體方面。

圖1  ISO 3450X系列標準關(guān)系示意圖

1）ISO 34501 道路車輛—自動駕駛系統(tǒng)測試場景—詞匯

該標準規(guī)定了自動駕駛系統(tǒng)（ADS）測試場景的術(shù)語和定義。這些內(nèi)容適用于ISO/SAE 22736中規(guī)定的3級及以上ADS。術(shù)語和定義標準是自動駕駛系統(tǒng)測試場景的基礎(chǔ)，制定適當?shù)膰H標準將在支持自動駕駛車輛的測試、評估和管理方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。該標準用于在全球范圍內(nèi)統(tǒng)一和標準化自動駕駛系統(tǒng)測試場景的術(shù)語和定義。

2）ISO/FDIS 34502 道路車輛—自動駕駛系統(tǒng)測試場景—基于場景的安全驗證框架

該標準為自動駕駛（AD）系統(tǒng)測試場景和基于場景的安全評估過程提供了指導(dǎo)和最先進的工程框架。工程框架闡明了在產(chǎn)品開發(fā)過程中應(yīng)用的基于場景的總體安全評估過程。本指南和框架適用于ISO/SAE 22736中定義的3級及以上AD系統(tǒng)。

3）ISO/DIS 34503 道路車輛—自動駕駛系統(tǒng)測試場景—設(shè)計運行范圍分類方法

該標準規(guī)定了用于定義自動駕駛系統(tǒng)（ADS）設(shè)計運行范圍（ODD）的分層分類法的基本要求。ODD包括靜態(tài)和動態(tài)屬性，可以用來開發(fā)測試場景，在測試場景中，ADS被設(shè)計用來運行。該標準還定義了ODD屬性的基本測試程序。該標準適用于ISO/SAE 22736中規(guī)定的3級及以上自動駕駛系統(tǒng)。ISO/SAE 22736定義了設(shè)計運行范圍（ODD）的概念。ODD的定義是確保ADS安全運行的基礎(chǔ)，因為它定義了ADS的運行條件。

4）ISO/CD 34504 道路車輛—自動駕駛系統(tǒng)測試場景—場景分類

該標準定義了一種針對場景的的分類方法，可以提供用于描述場景的標簽屬性信息。該標準適用于ISO/SAE 22736中規(guī)定的3級及以上自動駕駛系統(tǒng)。

5）ISO/NP 34505 道路車輛—自動駕駛系統(tǒng)測試場景—場景評估以及測試場景生成

該標準提供了一種評估測試場景以及基于已知測試功能的、可被追溯測試能力的，從測試場景到測試用例的方法體系。本標準同時明確測試場景中的重要元素屬性，包含但不限于，測試初始化條件、測試激發(fā)條件、測試步驟、通過與不通過條件以及預(yù)期測試結(jié)果等。該標準同時描述包含但不限于測試用例邏輯關(guān)系，例如與真實世界、數(shù)據(jù)來源及數(shù)據(jù)庫，例如出現(xiàn)頻率、危險程度、復(fù)雜程度，以及，與被測功能的關(guān)聯(lián)性，例如設(shè)計運行范圍的覆蓋度的評價體系以及條件。該標準適用于ISO/SAE 22736中規(guī)定的3級及以上自動駕駛系統(tǒng)。

PART 02ISO 34501主要內(nèi)容

01.范圍

本文件定義了自動駕駛系統(tǒng)（ADS）測試場景中的術(shù)語。本文件適用于ISO/SAE PAS 22736中定義的3級及以上ADS。

02.規(guī)范性引用文件

本文件中沒有規(guī)范性引用文件。

03.術(shù)語與定義

表2  ISO 34501 術(shù)語對照表

重點術(shù)語詳解

Scenario，Scenery，Scene定義

圖2 場景中相關(guān)術(shù)語之間的關(guān)系的示例

- Scene（情景）：為描述交通事件的演變，我們需要考慮環(huán)境的Snap（快照），稱之為情景，其包含環(huán)境、靜態(tài)和動態(tài)交通要素、所有行動者和觀察者的表現(xiàn)，以及這些實體之間的關(guān)系;

- Scenario（場景）：與Scene不同，場景描述的是時間跨度。場景是對一系列情景隨著時間推移的演變的描述；

- Scenery（靜景）：為靜態(tài)環(huán)境，是場景中保持不變的周圍環(huán)境的一部分。

- Test Scenario（測試場景）：用于測試和評估自動駕駛系統(tǒng)/測試車輛的場景。

下圖示例為是一個場景的快照（如時間軸所示），在此時刻主車在道路上行駛，而行人正要通過馬路。

圖3 一個場景快照的示例

如圖，Scene（情景）為Scenario（場景）的Snap（快照），它包含場景中的靜態(tài)實體（如錐桶，樹木等）及動態(tài)實體（如可變紅綠燈）及交通參與方（如主車和行人）；而Scenery（靜景）僅包含靜態(tài)實體，不包括屬于自動駕駛系統(tǒng)/主車的相關(guān)部分。

Static/Dynamic Entity定義

- Entity(實體)為在一個場景中，感興趣的元素;

- Static entity（靜態(tài)實體）在場景中不會發(fā)生狀態(tài)變化;

- Dynamic entity（動態(tài)實體）在場景中經(jīng)歷狀態(tài)變化。

圖4 一個場景中的動態(tài)/靜態(tài)實體

如圖4，樹通常情況下為一個靜態(tài)實體，但在為測試自動駕駛系統(tǒng)而構(gòu)建的場景—— 一個對突然倒下的樹產(chǎn)生響應(yīng)的場景便使得樹成為一個動態(tài)實體。另，如果交通燈狀態(tài)在場景中不會改變，則交通燈是一個靜態(tài)的實體；如其它改變，它是一個動態(tài)實體。

Function scenario，Abstract scenario，Logical scenario，Concrete scenario定義

- Function scenario（功能場景）：在自然語言的概念層面上的描述，一般沒有特定的物理屬性；

- Abstract scenario（抽象場景）：從功能場景派生出來的形式化、聲明性描述；

- Logical scenario（邏輯場景）：包含參數(shù)的場景，其中一些參數(shù)的值被定義為范圍；

- Concrete scenario（具體場景）：用顯式參數(shù)值描述的場景，用以描述物理屬性。

德國PEGASUS項目首先提出了場景三層抽象分級，即功能場景、邏輯場景、具體場景。然而2018年至今，行業(yè)應(yīng)用實踐中發(fā)現(xiàn)了三層分級模型對于當前的駕駛場景尤其是仿真工程應(yīng)用中具有局限性。2021年，PEGASUS的后續(xù)項目VVM（Verification and Validation Method）提出了場景四層抽象分級模型概念，新增了抽象場景層級，并被ISO 34501采納，納入了本國際標準體系。

PART 03標準應(yīng)用

隨著ISO 3450X標準的制定，自動駕駛場景庫建設(shè)體系的框架思路、建設(shè)路徑也在逐步清晰，自動駕駛測試場景建設(shè)方法已成為汽車安全驗證從業(yè)者的必修課程。由此，強烈建議自動駕駛產(chǎn)業(yè)鏈上下游的企業(yè)盡早地建立起測試場景庫的認知，并盡快投入到建設(shè)實踐中，為自身場景庫的合規(guī)化爭取更多的時間，也為企業(yè)自身及產(chǎn)品的安全驗證能力構(gòu)建做好全面保障。

基于場景的自動駕駛安全驗證體系

中汽數(shù)據(jù)作為推進自動駕駛測試場景庫體系相關(guān)標準制定的重要支撐單位之一，是國內(nèi)最早開展自動駕駛測試場景數(shù)據(jù)庫建設(shè)及研究的第三方服務(wù)機構(gòu)，結(jié)合國際最新法規(guī)和標準體系，目前已形成適用于ISO 3450X系列標準的測試基準場景庫及配套場景數(shù)據(jù)管理應(yīng)用平臺，建立了滿足國際法規(guī)要求的基于場景的自動駕駛安全驗證體系。

圖5 基于場景的自動駕駛安全驗證體系

基于以上體系，中汽數(shù)據(jù)開展自動駕駛測試場景數(shù)據(jù)庫及管理平臺建設(shè)，形成一般場景/關(guān)鍵場景以及場景覆蓋度/復(fù)雜度等評價體系，解決應(yīng)用于預(yù)期功能安全等危險評估的危險場景生成方法，與一汽、上汽、長安、蔚來等二十余家企業(yè)開展相關(guān)合作，為行業(yè)自動駕駛測試場景關(guān)鍵技術(shù)提供技術(shù)支撐。

01.自動駕駛測試場景數(shù)據(jù)管理平臺

中汽數(shù)據(jù)建立并積累的多源異構(gòu)場景數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)來源涵蓋數(shù)百萬公里自然駕駛有效采集數(shù)據(jù)庫、中國交通事故數(shù)據(jù)庫（CIDAS）、國內(nèi)外測試標準數(shù)據(jù)庫、中國交通法規(guī)數(shù)據(jù)庫，結(jié)合自動駕駛測試功能的設(shè)計運行條件及危險評價要求，形成統(tǒng)一場景格式的場景數(shù)據(jù)庫體系，并實現(xiàn)了基于場景管理平臺的統(tǒng)一標簽化及規(guī)范化管理，對數(shù)據(jù)溯源及測試應(yīng)用提供平臺支撐。

圖6 中汽數(shù)據(jù)測試場景數(shù)據(jù)體系及平臺建設(shè)

02.基于安全評估的危險場景生成和泛化體系

基于場景管理平臺，中汽數(shù)據(jù)結(jié)合國際先進的場景理論成果構(gòu)建危險場景庫并形成基于場景的安全驗證流程，關(guān)注價值較高的測試用例類型及區(qū)域，助力企業(yè)高效完成對智能駕駛功能的測試與驗證工作。

圖7 基于安全評估的危險場景生成和泛化體系

03.自動駕駛測試場景關(guān)鍵技術(shù)自研工具系統(tǒng)

中汽數(shù)據(jù)深耕測試場景數(shù)據(jù)挖掘及關(guān)鍵技術(shù)研究，通過自研的數(shù)據(jù)標注提取、格式轉(zhuǎn)化、仿真應(yīng)用、分析挖掘工具體系，打通從多源原始數(shù)據(jù)到場景泛化和仿真應(yīng)用的自動化流程，為企業(yè)提供一站式解決方案。

圖8 自動駕駛測試場景關(guān)鍵技術(shù)自研工具體系

中汽數(shù)據(jù)以“引領(lǐng)技術(shù)，服務(wù)行業(yè)”為目標，致力構(gòu)建權(quán)威的第三方場景數(shù)據(jù)庫體系，將持續(xù)提供“基于場景的安全驗證”相關(guān)的咨詢、服務(wù)、培訓(xùn)等業(yè)務(wù)內(nèi)容，推動智能汽車產(chǎn)業(yè)安全發(fā)展，為智能汽車生態(tài)圈持續(xù)賦能！