3.基于要素集笛卡爾積的場(chǎng)景庫(kù)構(gòu)建

場(chǎng)景要素集是構(gòu)建自動(dòng)駕駛測(cè)試場(chǎng)景庫(kù)的前提。對(duì)大量的場(chǎng)景進(jìn)行拆解后，基于專家、行業(yè)經(jīng)驗(yàn)以及采集數(shù)據(jù)等，分類別地、盡可能充分地補(bǔ)充和歸類每個(gè)場(chǎng)景層級(jí)的所屬要素。為了結(jié)構(gòu)化管理場(chǎng)景要素集，每一場(chǎng)景要素都具有特定的一級(jí)、二級(jí)標(biāo)簽，以及要素的類型（語(yǔ)義型或數(shù)值型）。其中，一級(jí)標(biāo)簽是基于場(chǎng)景多層架構(gòu)的最頂層標(biāo)簽（如道路層，氣候環(huán)境層等），一級(jí)標(biāo)簽下有若干個(gè)二級(jí)標(biāo)簽，二級(jí)標(biāo)簽為一級(jí)標(biāo)簽下的細(xì)分類別（如氣候環(huán)境層的時(shí)段、雨、雪、霧等），二級(jí)標(biāo)簽下為具體要素（如時(shí)段：早晨、夜晚等；雨：具體雨量大小、突然降雨與雨量大小等）；數(shù)值型的要素可根據(jù)需要進(jìn)行均勻或基于概率分布的泛化。對(duì)要素進(jìn)行分門別類后形成場(chǎng)景要素集，進(jìn)一步對(duì)場(chǎng)景要素進(jìn)行組合以構(gòu)建場(chǎng)景庫(kù)。二級(jí)標(biāo)簽決定不同要素之間是否可組，即，二級(jí)標(biāo)簽相同的要素不可組合，不同則可自由組合。具體，定義場(chǎng)景要素集為S，則有：

其中為S的子集,S1是一類一級(jí)標(biāo)簽（比如道路級(jí)）相同的要素的集合，對(duì)此，有：

其中為S1的子集,S11是該一級(jí)標(biāo)簽（道路級(jí)）下二級(jí)標(biāo)簽（比如道路級(jí)的道路類型）相同的要素集合，S11可以進(jìn)一步被分解，即

其中，為具體的場(chǎng)景要素（可以具象化示例為：高速路，城市快速路…十字路口）。

對(duì)此，一個(gè)場(chǎng)景  可以表示為：

進(jìn)一步，一個(gè)基于場(chǎng)景要素的場(chǎng)景庫(kù) 可以表示為：

其中,表示笛卡爾積。

4. 場(chǎng)景庫(kù)的場(chǎng)景評(píng)價(jià)

隨著二級(jí)標(biāo)簽數(shù)量的增加，場(chǎng)景庫(kù)的數(shù)量會(huì)呈現(xiàn)出指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)。但是在自動(dòng)駕駛預(yù)期功能安全的語(yǔ)境下，測(cè)試需要的是面向功能的、具備覆蓋度和風(fēng)險(xiǎn)性的有限數(shù)量場(chǎng)景測(cè)試用例的集合。考慮到場(chǎng)景完全由要素組建而來(lái)，且在場(chǎng)景要素集的構(gòu)建階段已定義了相對(duì)全面的要素集合，所以可以認(rèn)為，場(chǎng)景在某個(gè)維度的特征由特定的某個(gè)或某些場(chǎng)景要素決定。對(duì)此，本文提出了一種基于要素評(píng)價(jià)的繼承式場(chǎng)景評(píng)價(jià)方法，對(duì)場(chǎng)景庫(kù)中的場(chǎng)景進(jìn)行出現(xiàn)頻率、復(fù)雜程度和風(fēng)險(xiǎn)程度的評(píng)價(jià)以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的篩選和測(cè)試用例子集的構(gòu)建。

首先是對(duì)要素與場(chǎng)景頻率程度的評(píng)價(jià)。頻率評(píng)價(jià)的目的在于對(duì)要素與其組成場(chǎng)景在現(xiàn)實(shí)世界的出現(xiàn)的可能性與出現(xiàn)次數(shù)的指數(shù)進(jìn)行標(biāo)注，要素的擬分為5個(gè)等級(jí)，即，其中為場(chǎng)景要素，數(shù)值分別表示極低頻率到極高頻率。評(píng)價(jià)策略為專家經(jīng)驗(yàn)與行業(yè)經(jīng)驗(yàn)以及采集數(shù)據(jù)等，對(duì)場(chǎng)景要素集中的所有要素進(jìn)行評(píng)價(jià)后標(biāo)注其頻率等級(jí)。基于定性原則，場(chǎng)景的繼承其所有要素的頻率量化值的最小值，即：

此外，考慮到要素的組合會(huì)對(duì)其最終形成的場(chǎng)景的頻率產(chǎn)生影響，需要對(duì)組合要素進(jìn)行同等的頻率評(píng)價(jià)。比如，道路類別-高速路的頻率性評(píng)價(jià)為5，道路材質(zhì)-土路的頻率性評(píng)價(jià)為3，但二者組合后的場(chǎng)景描述為土路材質(zhì)的高速路，該描述下的場(chǎng)景出現(xiàn)頻率量化為3并不與現(xiàn)實(shí)相符。因此，需要對(duì)某些特定的組合進(jìn)行聯(lián)合標(biāo)注，即，其中為修正函數(shù)，進(jìn)而，場(chǎng)景的 應(yīng)繼承其所有要素頻率和聯(lián)合頻率的最小值，如下式所示。

要素與場(chǎng)景的風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的目的在于：

1. 評(píng)價(jià)和標(biāo)注要素與場(chǎng)景的風(fēng)險(xiǎn)性作為篩選和采樣的量化參考；

2. 析出場(chǎng)景的潛在觸發(fā)條件以銜接功能不足和SOTIF危害與危害行為分析。