引言

隨著汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化以及自動駕駛技術(shù)的迭代更新，面向傳統(tǒng)汽車的測試工具與測試評估方法已不能滿足自動駕駛車輛測試驗證的需要。目前，基于場景的智能網(wǎng)聯(lián)汽車“三支柱”安全測試評估方法[1]已成為廣泛的行業(yè)共識，模擬仿真測試是其重要手段之一，其在測試效率、測試成本等方面具有巨大的技術(shù)優(yōu)勢，能夠有效支撐智能網(wǎng)聯(lián)汽車的安全性評估，推動自動駕駛技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)落地[2][3]。

聯(lián)合國世界車輛法規(guī)協(xié)調(diào)論壇（WP.29）自動駕駛驗證方法非正式工作組提出一種包含場景目錄、模擬仿真測試、封閉場地測試、實際道路測試、審核評估和在用監(jiān)測等5類技術(shù)手段的《自動駕駛新型測評方法（NATM）》[4]。2022年8月，歐盟發(fā)布自動駕駛車輛型式認(rèn)證法規(guī)REGULATION (EU)2022/1426[5]，法規(guī)提出必須對自動駕駛系統(tǒng)（ADS）進(jìn)行合規(guī)性評估，評估可通過模擬仿真測試、封閉場地測試和實際道路測試開展。此外，法規(guī)還規(guī)定了使用模擬仿真測試開展合規(guī)性評估時模擬仿真測試工具鏈的可信度評估原則。

國內(nèi)也在持續(xù)推進(jìn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車準(zhǔn)入管理和模擬仿真測試相關(guān)研究。2022年11月，工業(yè)和信息化部會同公安部聯(lián)合發(fā)布《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（征求意見稿）》（以下簡稱“《通知》”），《通知》中要求智能網(wǎng)聯(lián)汽車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)具備滿足模擬仿真測試條件的設(shè)計驗證能力，并基于此能力，能夠針對智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品開展模擬仿真測試，出具產(chǎn)品模擬仿真測試報告。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品模擬仿真測試

鑒于賽目科技的研究成果和實踐經(jīng)驗，本文重點論述在智能網(wǎng)聯(lián)汽車生產(chǎn)企業(yè)建立健全、完善的模擬仿真測試企業(yè)能力的基礎(chǔ)上，如何更好地開展智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品模擬仿真測試工作，包括制定測試策略、執(zhí)行模擬仿真測試、搭建測試評價體系和開展模擬仿真測試可信度評估四個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，最終充分、有效地驗證智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品的安全性。

關(guān)鍵環(huán)節(jié)1

制定測試策略

針對智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品的自動駕駛功能，企業(yè)應(yīng)制定詳細(xì)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品測試策略，得到產(chǎn)品模擬仿真測試場景集。其中，為滿足場景覆蓋度要求，模擬仿真測試場景集應(yīng)至少包括基于設(shè)計運行條件（ODC）涉及的各類場景要素，如道路、交通、天氣、車輛狀態(tài)等，并充分考慮自動駕駛系統(tǒng)在實際運行中可能出現(xiàn)的危險場景和失效場景。智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試策略分析流程和構(gòu)建產(chǎn)品模擬仿真測試場景集流程如圖1所示。

圖1 測試策略分析流程和模擬仿真測試場景集

關(guān)鍵環(huán)節(jié)2

執(zhí)行模擬仿真測試

為保證智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品模擬仿真測試工作具備科學(xué)性、規(guī)范性和可重復(fù)性，仿真測試人員應(yīng)根據(jù)已制定的模擬仿真測試管理辦法、模擬仿真測試工作流程和企業(yè)模擬仿真測試系列標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品的模擬仿真測試，主要包括測試準(zhǔn)備、測試實施和測試結(jié)果評價三個階段。

（1）測試準(zhǔn)備階段

測試準(zhǔn)備階段內(nèi)容包括確定在環(huán)測試方式，獲得測試用例集，明確測試人員和測試排期、配置模擬仿真測試工具鏈（包括仿真測試工具和仿真模型）、搭建仿真測試環(huán)境、開發(fā)和調(diào)試模擬仿真測試接口等。測試準(zhǔn)備階段主要步驟如下表1所示。

表1 測試準(zhǔn)備階段主要步驟

步驟	內(nèi)容
1	基于測試策略分析得到的智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品測試策略，參考政策標(biāo)準(zhǔn)、模擬仿真測試用例集模版和場景泛化生成方法（企業(yè)可自定義），測試人員編制產(chǎn)品模擬仿真測試用例集
2	參考已制定的模擬仿真測試管理辦法，模擬仿真測試工作流程和模擬仿真測試方案模版，編制產(chǎn)品模擬仿真測試方案，包括明確在環(huán)測試方式、測試人員安排、測試設(shè)備和工具、測試流程、排期計劃，以及相關(guān)接口定義、模型設(shè)置、測試數(shù)據(jù)分析和存儲等，指導(dǎo)本次產(chǎn)品的具體仿真測試執(zhí)行
3	根據(jù)產(chǎn)品模擬仿真測試方案中確定的在環(huán)測試方式，參考仿真測試工具配置系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，配置相應(yīng)的模擬仿真測試工具
4	根據(jù)產(chǎn)品模擬仿真測試方案中確定的仿真測試模型，參考仿真模型搭建系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，搭建車輛動力學(xué)模型和傳感器模型等
5	基于仿真測試工具，參考仿真測試場景集搭建系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品模擬仿真測試用例集，搭建模擬仿真測試的動、靜態(tài)場景
6	開發(fā)和調(diào)試模擬仿真測試接口，參考仿真測試接口開發(fā)規(guī)范和仿真測試接口文檔模版、仿真測試接口系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，輸出產(chǎn)品仿真測試接口文檔
7	參考模擬仿真測試可信度評估報告模版，測試人員編制產(chǎn)品模擬仿真測試可信度評估報告，證明企業(yè)使用的模擬仿真測試工具滿足置信度要求，以及車輛動力學(xué)仿真模型、傳感器仿真模型等仿真模型滿足可信度要求。詳細(xì)內(nèi)容可參考關(guān)鍵環(huán)節(jié)4 模擬仿真測試可信度評估

（2）測試實施階段

在模擬仿真測試準(zhǔn)備階段結(jié)束后，參考企業(yè)模擬仿真測試工作流程和仿真測試流程標(biāo)準(zhǔn)，基于測試準(zhǔn)備階段編制的產(chǎn)品模擬仿真測試用例集、產(chǎn)品模擬仿真測試方案等過程文件，仿真測試人員執(zhí)行智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品的模擬仿真測試，并記錄和存儲相關(guān)測試數(shù)據(jù)。具體測試流程如圖2所示。

圖2 模擬仿真測試實施流程

（3）測試評價階段

在測試執(zhí)行階段結(jié)束后，由測試人員對本次執(zhí)行的仿真測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和存儲，并根據(jù)測試結(jié)果和設(shè)置的關(guān)鍵評價指標(biāo)產(chǎn)品關(guān)鍵性評估指標(biāo)列表（企業(yè)可自定義），對測試結(jié)果進(jìn)行充分、科學(xué)和準(zhǔn)確地評價。參考模擬仿真測試報告模版，測試人員編寫產(chǎn)品模擬仿真測試報告。詳細(xì)內(nèi)容可參考關(guān)鍵環(huán)節(jié)3 搭建測試評價體系。

同時，組織相關(guān)專家團(tuán)隊，對測試結(jié)果進(jìn)行專業(yè)地評審和確認(rèn)。在專家評審后，基于模擬仿真測試評審表模版，出具產(chǎn)品模擬仿真測試評審表，明確評審時間、評審地點、評審人員、評審內(nèi)容、是否通過評審等內(nèi)容。

本階段其他過程輸出文件包括產(chǎn)品模擬仿真測試數(shù)據(jù)說明文件等，說明本次模擬仿真測試過程中產(chǎn)生的測試數(shù)據(jù)的存儲地點和方式，可包括模擬仿真測試可信度評估數(shù)據(jù)的存儲地點和方式等。

以基于Sim Pro仿真測試工具鏈的自動駕駛產(chǎn)品A軟件在環(huán)模擬仿真測試（SIL）為例，具體描述模擬仿真測試流程和步驟：

（1）針對智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品A的自動駕駛功能，制定詳細(xì)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品A測試策略，得到產(chǎn)品A模擬仿真測試場景集；

（2）參考標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)要求，得到產(chǎn)品A模擬仿真測試用例集；

（3）編制產(chǎn)品A模擬仿真測試方案，其中，明確使用軟件在環(huán)（SIL）的模擬仿真測試方式和仿真測試工具鏈Sim Pro；明確測試人員、測試計劃，以及相關(guān)仿真模型設(shè)置、測試數(shù)據(jù)分析和存儲等內(nèi)容；

（4）搭建模擬仿真測試環(huán)境：在ubuntu環(huán)境中，配置顯卡驅(qū)動和安裝Sim Pro；基于Sim Pro和產(chǎn)品A模擬仿真測試用例集，使用道路編輯器模塊（搭建靜態(tài)場景）和場景編輯器模塊（搭建動態(tài)場景），搭建每個測試用例的模擬仿真測試地圖文件（.xodr）和場景文件（.xosc）；

（5）設(shè)置仿真模型關(guān)鍵參數(shù)，如傳感器模型和車輛動力學(xué)模型等；

（6）根據(jù)產(chǎn)品A自動駕駛算法輸入/輸出接口信息，開發(fā)和調(diào)試自動駕駛算法和Sim Pro交互數(shù)據(jù)的仿真測試接口，完成與自動駕駛算法的對接；

（7）開展模擬仿真測試可信度評估相關(guān)內(nèi)容，實時存儲可信度評估測試相關(guān)數(shù)據(jù)，編制產(chǎn)品A模擬仿真測試可信度評估報告；

（8）采用自動化測試的方式，執(zhí)行聯(lián)合仿真SIL測試，并實時存儲本次測試相關(guān)數(shù)據(jù)；

（9）根據(jù)測試評價指標(biāo)對測試結(jié)果進(jìn)行評價，編制產(chǎn)品A模擬仿真測試報告；

（10）根據(jù)本次測試相關(guān)的數(shù)據(jù)，編制產(chǎn)品A模擬仿真測試數(shù)據(jù)說明文件。

圖3 Sim Pro SIL測試示意圖

關(guān)鍵環(huán)節(jié)3

搭建測試評價體系

如何客觀、真實地評價模擬仿真測試的有效性和準(zhǔn)確性是模擬仿真測試的重要環(huán)節(jié)之一，可以為產(chǎn)品功能的迭代和優(yōu)化提供合理的建議。賽目提出建立基于場景的多維度評價指標(biāo)體系，主要包括以下兩大方面：

• 針對單一模擬仿真測試場景，可以從安全性、合規(guī)性、舒適性和智能性等方面對智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品進(jìn)行評價，具體評價指標(biāo)可參考下表2設(shè)置。

序號	指標(biāo)類別	具體指標(biāo)示例
1	安全性	跟車距離、橫向偏移、檢測到行人時間等
2	合規(guī)性	是否騎壓實線、是否正確開啟轉(zhuǎn)向燈等
3	舒適性	最大縱向加速度、制動次數(shù)等
4	智能性	超越前方慢車、根據(jù)氣象條件自動切換不同駕駛模式等

表2 單一仿真測試場景具體評價指標(biāo)

針對智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品自動駕駛功能的模擬仿真測試場景集，從統(tǒng)計學(xué)角度，采用蒙特卡羅法（Monte Carlo）等統(tǒng)計方法進(jìn)行大量計算和有效評價，包括場景覆蓋度、場景有效性等，得出產(chǎn)品模擬仿真測試場景集的統(tǒng)計學(xué)特性。

關(guān)鍵環(huán)節(jié)4

模擬仿真測試可信度評估

針對產(chǎn)品的模擬仿真測試可信度評估，企業(yè)可開展模擬仿真測試工具置信度評估，車輛動力學(xué)、傳感器等仿真模型的可信度評估，以及可通過與實車測試結(jié)果對比等手段驗證模擬仿真測試的可信度。基于以上內(nèi)容，測試人員可編制產(chǎn)品模擬仿真測試可信度評估報告。

       賽目科技提出一種模擬仿真測試可信度評估框架，其中主要包括仿真工具置信度評估、仿真模型可信度評估以及測試場景可信度評估，如圖4所示。

圖4 模擬仿真測試可信度評估框架

本文是《智能網(wǎng)聯(lián)汽車模擬仿真測試》系列的下篇，重點介紹了為充分、有效地驗證智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品的安全性，基于企業(yè)已健全、完善的模擬仿真測試能力，如何具體開展智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品的模擬仿真測試，明確了需要制定測試策略、執(zhí)行模擬仿真測試、搭建測試評價體系和模擬仿真測試可信度評估四個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2023 年 8 月19 日，由賽目科技和中汽中心聯(lián)合牽頭的國內(nèi)首個模擬仿真測試領(lǐng)域的推薦性國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T《智能網(wǎng)聯(lián)汽車 自動駕駛功能仿真試驗方法及要求》立項公示結(jié)束，該標(biāo)準(zhǔn)不僅能夠有效支撐企業(yè)模擬仿真體系能力和標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，而且是執(zhí)行產(chǎn)品模擬仿真測試的重要依據(jù)。賽目科技依托自主研發(fā)的模擬仿真測試工具鏈 Sim Pro 和長期積累的模擬仿真測試經(jīng)驗，對標(biāo)《通知》要求，可助力企業(yè)持續(xù)加強(qiáng)模擬仿真測試體系能力建設(shè)，以及深入開展智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品的模擬仿真測試服務(wù)，積極促進(jìn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品功能、性能的提升，有力支撐智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品的商業(yè)化落地。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉法旺, 曹建永, 張志強(qiáng)等. 基于場景的智能網(wǎng)聯(lián)汽車“三支柱”安全測試評估方法研究[J]. 汽車工程學(xué)報, 2022,12(5).

[2] 劉法旺,何豐,周時瑩等.基于場景的智能網(wǎng)聯(lián)汽車模擬仿真測試評估方法與實踐[J].汽車工程學(xué)報,2023,13(02):135-145.

[3] 朱冰, 張培興, 趙健等. 基于場景的自動駕駛汽車虛擬測試研究進(jìn)展[J]. 中國公路學(xué)報, 2019,32(06):1-19.DOI:10.19721/j.cnki.1001-7372.2019.06.001.

[4] Working Party on Automated/Autonomous and Connected Vehicles. Proposal for a second iteration of the New Assessment/Test Method for Automated Driving - Master document［Informal document］［Z］. United Nations：Working Party on Automated/Autonomous and Connected Vehicles，2022.

[5] REGULATION (EU)2022/1426.