為保證自動駕駛車輛在各種道路交通狀況和應用場景下均可以安全、可靠、高效地運行，必須在出廠前對自動駕駛車輛進行全面、系統(tǒng)和嚴格的測試。科學完善的測試與評價方法對提高自動駕駛汽車研發(fā)效率、保障交通安全、促進產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展至關重要。虛擬仿真測試、實車測試和硬件在環(huán)測試是自動駕駛汽車測試的重要手段。其中基于軟件的虛擬仿真測試方法具有成本低、測試效率高的優(yōu)點，但在建立仿真模型時會忽略許多實際因素，不易保證仿真結果的準確性，也無法實現(xiàn)自動駕駛車輛硬件性能測試和標定。實車測試則主要分為封閉場地測試和道路測試２種測試方法。封閉場地測試具有較高的安全性，但是測試場景過于簡單，且場地投資成本高；道路測試雖然具有豐富的測試場景，但是測試安全性較低，且無法窮盡所有交通場景。因此傳統(tǒng)的汽車研發(fā)與出廠性能測試方法很難滿足自動駕駛汽車的測試需求，如何在保證測試準確性和可靠性的先決條件下縮短自動駕駛車輛測試周期是行業(yè)當前重點關注的課題。近年來，基于硬件在環(huán)（ＨＩＬ）的仿真方法在汽車測試領域受到了廣泛關注和應用。ＨＩＬ技術結合數(shù)學模型與物理硬件設備，在模擬車輛動力學及穩(wěn)定性控制時引入重力、阻力、摩擦力等關鍵物理參數(shù)，用于提高模型置信度，對實際車輛進行仿真測試。與實車測試相比，該方法施工成本低，開發(fā)周期短，重現(xiàn)性良好。利用ＨＩＬ仿真對自動駕駛車輛場景感知、路徑規(guī)劃、決策及控制算法進行閉環(huán)測試與評價，可將測試算法快速遷移到真實自動駕駛汽車上，但是并未將自動駕駛汽車的執(zhí)行機構接入測試回路。整車在環(huán)（ＶＩＬ）仿真是ＨＩＬ仿真的一種特殊類型，ＶＩＬ通過將自動駕駛系統(tǒng)集成到真實車輛中，并在實驗室條件下構建模擬道路、交通場景以及環(huán)境因素，可系統(tǒng)地實現(xiàn)基于多場景的自動駕駛車輛功能與性能測試。

仿真測試平臺結構

一種比較常見的整車在環(huán)仿真自動駕駛汽車室內(nèi)快速測試平臺由７個子系統(tǒng)組成，分別為：前軸可旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)鼓試驗臺、試驗臺測控子系統(tǒng)、虛擬場景自動生成子系統(tǒng)、虛擬傳感器模擬子系統(tǒng)、汽車駕駛模擬器、自動駕駛汽車、測試結果自動分析評價子系統(tǒng)，如圖1所示。整個測試平臺采用基于C/S的系統(tǒng)架構，各子系統(tǒng)通過主控系統(tǒng)利用以太網(wǎng)相互通信。測試平臺硬件邏輯結構如圖２所示。

圖１ 測試平臺硬件物理結構

圖２ 測試平臺硬件邏輯結構

測試平臺軟件功能

自動駕駛汽車室內(nèi)快速測試平臺軟件功能如圖3所示。在測試結束后，測試結果自動分析評價子系統(tǒng)計算測試過程中車輛的動作執(zhí)行正確率，評價自動駕駛汽車決策執(zhí)行的實時性、靈敏性、智能度、舒適性、經(jīng)濟燃油性等指標。圖4和圖5分別為整車在環(huán)仿真測試流程和傳感器仿真流程。

注冊標定模塊主要用于錄入車輛各項物理參數(shù)，并對測試車輛進行轉(zhuǎn)向角標定和阻力模型標定，通過調(diào)整、優(yōu)化轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和阻力模型中的控制參數(shù)，保證臺架檢測精度。

系統(tǒng)維護模塊主要保存車輛相關測試信息，同時記錄系統(tǒng)運行中的軟、硬件日志文件，定期根據(jù)系統(tǒng)日志完成設備功能自檢，確保測試平臺高效運行。

試驗臺測控程序主要用于調(diào)試臺架各執(zhí)行機構的性能，為車輛技術功能測試及場地模擬測試提供設備保障，主要包括寄生功率校準、慣量測試、系統(tǒng)參數(shù)設定、信號標定、信號測試和查詢統(tǒng)計。

車輛技術測試模塊主要用于測試車輛各項技術狀況、工作能力及使用性能，主要包括速度及相關測試、智能燈光測試、可變懸架測試、安全系統(tǒng)測試及自動駕駛輔助技術測試。

虛擬場景設置模塊是通過在虛擬場景中調(diào)整天氣及光照、布設道路標識以及模擬障礙物從而為自動駕駛汽車測試提供豐富的場景用例。

場地模擬測試模塊可以復現(xiàn)多種典型的道路交通場景，為自動駕駛汽車提供多種模擬的道路工況、交通環(huán)境和交通事件，主要包括車道線識別、自動加速與制動測試、信號燈識別與響應測試、特殊道路測試、路口通行測試、道路進出口測試、障礙物識別與響應測試、標志物識別與響應測試和綜合路況測試。

圖3 自動駕駛車輛測試軟件功能模塊

圖4 自動駕駛車輛整車在環(huán)仿真測試流程

圖5 傳感器ＨＩＬ仿真流程

虛擬測試場景自動重構方法

測試場景是開展自動駕駛汽車測試評價的重要前提，基于場景的自動駕駛汽車測試方法是實現(xiàn)加速測試、加速評價的有效途徑。由于真實交通場景復雜多變，場景特征要素需求尚未清晰，難以實現(xiàn)測試場景全覆蓋。因此，基于道路交通規(guī)則和交通安全現(xiàn)狀，需要結合典型的道路交通情景、道路交通事故、道路交通違法等真實駕駛場景，設計一種測試場景自動重構方法，通過解構真實場景并自由多種組合場景要素從而構建更豐富的測試場景。

圖6 場景自動重構技術路線

圖7 自動駕駛虛擬仿真測試場景

2022mathworks中國汽車年會演講

隨著智能駕駛技術的不斷發(fā)展，為保證智能駕駛車輛的舒適性與安全性，在智駕系統(tǒng)開發(fā)中需進行大量的測試驗證，車輛在環(huán)系統(tǒng)（vehicle-in-the-loop, VIL）因場景搭建便捷、車輛動力學真實等特點被廣泛采用。本次演講將分享基于RoadRunner、Simulink和Speedgoat的車輛在環(huán)工具鏈的應用案例。以下是本次演講的主要內(nèi)容：1.智駕開發(fā)測試系統(tǒng)分析：智駕測試系統(tǒng)中MIL、SIL、HIL、DIL、VIL、Real測試系統(tǒng)的特點及差異。2.車輛在環(huán)測試系統(tǒng)的優(yōu)勢a.場景搭建便捷：應用Driving Scenario Designer、RoadRunner快速搭建仿真場景。

b.車輛動力學真實：應用Speedgoat快速原型建立實時仿真系統(tǒng)。

3.車輛在環(huán)測試系統(tǒng)的難點

a.實車運動學參數(shù)與仿真車輛參數(shù)的映射關系：實車與仿真車輛間位姿轉(zhuǎn)換模型建立，實現(xiàn)WGS坐標—>SIM坐標轉(zhuǎn)換。

b.車輛在環(huán)測試系統(tǒng)中的接口設計：感知與規(guī)控的接口匹配以及規(guī)控與實車間的接口適配。4.車輛在環(huán)測試系統(tǒng)的局限：感知模型置信度優(yōu)化、交通流模型置信度提高。5.基于MATLAB車輛在環(huán)測試系統(tǒng)設計：系統(tǒng)架構設計、仿真場景搭建、模型接口調(diào)試、實時系統(tǒng)驗證。6.車輛在環(huán)測試系統(tǒng)應用案例：ACC場景應用實例、LDW場景應用實例、APA場景應用實例。