“隨著智能網(wǎng)絡(luò)和汽車工業(yè)的發(fā)展，自動駕駛汽車成為各行各業(yè)關(guān)注的焦點。面對具有自主通行邏輯的交通工具，各國政府部門正積極出臺相關(guān)政策法規(guī)來引導(dǎo)規(guī)范自動駕駛汽車行業(yè)的發(fā)展。本文首先介紹了國外自動駕駛汽車相關(guān)技術(shù)規(guī)范綱領(lǐng)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，提出了發(fā)展高級別自動駕駛系統(tǒng)測試的必要性。其次，結(jié)合國外測試經(jīng)驗，闡述了利用虛擬測試和場地測試來綜合檢測自動駕駛汽車智能化水平的科學(xué)性。”

厚勢和厚勢公號：iHoushi
厚勢分析師拉里佩

本文來自 2017 年 10 月 25 日出版的《中國標(biāo)準(zhǔn)化》，作者是公安部交通管理科學(xué)研究所下屬道路交通集成優(yōu)化與安全分析技術(shù)國家工程實驗室的范志翔、孫巍、潘漢中和嚴(yán)慈磊。

1. 引言

21 世紀(jì)以來，計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)思維的快速發(fā)展給傳統(tǒng)的汽車制造工業(yè)帶來嶄新的變革，研究表明自動駕駛技術(shù)可以大大提高交通系統(tǒng)的效率和出行的安全性，自動駕駛汽車成為世界汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

美國摩根士丹利研究報告（Morgan Stanley Research Report）中指出在 2025 年自動駕駛技術(shù)在美國的潛在經(jīng)濟影響為 2000 億到 1.9 萬億美元 [1] 左右。與國外相比，我國的自動駕駛汽車起步較晚，但是在政府部門的大力支持以及各大科研機構(gòu)和企業(yè)的大力推動下，也得到迅速的發(fā)展。預(yù)計在 2025 年前后，我國新生產(chǎn)汽車中配備有輔助或半自動駕駛技術(shù)的比例將達(dá)到 30%，到 2030 年，完全自動駕駛車輛的占有率將接近 10% [2]。

在汽車行業(yè)，所有技術(shù)要從實驗室走向量產(chǎn)，都需要經(jīng)過驗證的環(huán)節(jié)。驗證要求一般包括三個方面：企業(yè)自己的標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量檢測、行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)驗證以及國家法律法規(guī)的驗證。在自動駕駛正式上路之前需要有針對性的測試來證明其運行安全性。政府、科研院所、企業(yè)都大力展開對標(biāo)準(zhǔn)體系的編制以及自動駕駛考試考核場地的構(gòu)建和相關(guān)測試方式方法的探究。

2. 自動駕駛汽車標(biāo)準(zhǔn)體系介紹

2.1 國外自動駕駛技術(shù)相關(guān)政策引導(dǎo)

為促進自動駕駛汽車快速、規(guī)范的發(fā)展，美國聯(lián)邦政府在 2016 年頒布了全球首部無人駕駛汽車政策文件《聯(lián)邦自動駕駛汽車政策》（Federal Automated Vehicles Policy），內(nèi)容包含政策目的、自動駕駛汽車等級定義、自動駕駛汽車性能指南、部分州政策、現(xiàn)行的國家公路交通安全管理監(jiān)管方式，并且描述了將來可能采用的新監(jiān)管方式以及今后將開展的相關(guān)工作 [3]。其中，為規(guī)范自動駕駛上公共道路測試，要求測試企業(yè)、機構(gòu)在一定的周期內(nèi)向相關(guān)部門提交公共道路測試過程中的數(shù)據(jù)（包括自動駕駛行駛里程、人工干預(yù)與接管次數(shù)等），用于對自動駕駛汽車道路測試的安全性評估。

接著，美國政府又制定了《自動駕駛法案》（Self Drive Act），對自動駕駛汽車的生產(chǎn)、測試和發(fā)布進行了管理說明。同時，日本、韓國、新加坡等國家都通過頒布相關(guān)法規(guī)的形式允許自動駕駛技術(shù)研發(fā)的相關(guān)企業(yè)在可控的條件下進入公共道路進行測試。

2.2 自動駕駛領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，高級別的自動駕駛技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還未正式出臺，相關(guān)的研究正在陸續(xù)進行中。目前，自動駕駛技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有：通訊類標(biāo)準(zhǔn)和 ADAS 輔助駕駛類標(biāo)準(zhǔn)。

自動駕駛汽車通訊類技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，美國、歐盟、日本等國所使用的 DSRC（基于 IEEE 802.11 的專用短程無線通訊技術(shù)）技術(shù)，并形成了 SAE、IEEE 1609、IEEE 802.11P 等的標(biāo)準(zhǔn)體系；以及 ETSI 與 CEN 共同聯(lián)合制定了 ITSG5 系列標(biāo)準(zhǔn)（內(nèi)容包含了 IEEE 802.11p、Geo Network、CAM 與 DENM 等協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)）。同時，我國積極參與研發(fā)、推動的 LTE-V2X（基于 LTE 的專用無線通訊技術(shù)）技術(shù)并積極推動相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)。

自動駕駛技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)方面，主要以 ADAS 輔助駕駛系統(tǒng)為主。目前我國已經(jīng)發(fā)布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)包括：GB/T 20608-2006《智能運輸系統(tǒng)自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)性能要求與檢測方法》與 GB/T 26773-2011《智能運輸系統(tǒng)車道偏離報警系統(tǒng)性能要求與檢測方法》。同時，GB 20100506-T-469《汽車前碰撞報警系統(tǒng)性能要求和測試規(guī)程》已開始征求意見，GB20100505-T-469《汽車換道決策輔助系統(tǒng)性能要求和測試規(guī)程》、《駕駛自動化等級劃分》、《汽車緊急轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)》等已納入標(biāo)準(zhǔn)制訂計劃。國外 ISO、ECE 等也都出臺了 ISO17361-2007《車道偏離預(yù)警系統(tǒng)》、ISO 22178-2009《低速跟隨行駛系統(tǒng) - 性能要求及試驗方法》等低級別輔助駕駛系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 需推進高級別自動駕駛系統(tǒng)測試標(biāo)準(zhǔn)

通過研究國內(nèi)外自動駕駛汽車相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，大多是針對汽車互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、ADAS 部件的性能測試等方面，沒有特別針對高級別的自動駕駛汽車的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

但是隨著高級別自動駕駛汽車的出現(xiàn)，制定高級別的自動駕駛汽車的相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)來引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展顯得尤為重要。相較與低級復(fù)雜駕駛系統(tǒng)，高級自動駕駛系統(tǒng)需要感知復(fù)雜的交通環(huán)境并做出相應(yīng)的決策，這是一個十分復(fù)雜的過程，也是自動駕駛汽車核心技術(shù)。

在高等級自動駕駛系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的制定過程中，對自動駕駛汽車整體運行評價十分重要，其中包括系統(tǒng)的協(xié)同配合能力、汽車的安全運行軌跡、汽車對環(huán)境的識別能力、對危險情況的識別響應(yīng)時間及處理方式方法等。

3. 測試技術(shù)的探究

3.1 自動駕駛技術(shù)現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，自動駕駛技術(shù)主要分為兩大類：以傳統(tǒng)車企為代表的 ADAS 類和人工智能和網(wǎng)聯(lián)化技術(shù)類。兩類技術(shù)的出發(fā)點各有不同：

前者通過由傳統(tǒng)的 ADAS 輔助駕駛系統(tǒng)逐步升級演化而來，主要采用的硬件設(shè)施有車載攝像頭、毫米波雷達(dá)、超聲波傳感器等，利用攝像頭采集的圖像數(shù)據(jù)，結(jié)合計算機視覺技術(shù)對車輛的決策提供幫助。

后者主要利用激光雷達(dá)測定與周邊物體的距離，并將探測數(shù)據(jù)繪制道路 3D 地形圖，結(jié)合高分辨率的地圖數(shù)據(jù)構(gòu)建模型，幫助計算機系統(tǒng)做出決策。

無論實現(xiàn)的方式方法如何，利用多場景的測試與深度學(xué)習(xí)積累來確保所設(shè)計的系統(tǒng)的安全性都必不可少。

3.2 低級別自動駕駛系統(tǒng)測試

在實現(xiàn)高級別智能駕駛汽車的過程中，ADAS 系統(tǒng)作為自動駕駛的近階段目標(biāo)，主要是指擁有 L1 與 L2 級別的智能車輛。對該類車輛的檢測主要參照現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)對 ADAS 產(chǎn)品進行相關(guān)性能的測試。例如：對車道偏離預(yù)警系統(tǒng)的測試時，利用差分 GPS 設(shè)備對車輛的基本運動軌跡進行監(jiān)控，利用運動分析裝置對車輛的行駛速度進行校驗，并利用電子地圖記錄車輛的行駛過程，對比標(biāo)準(zhǔn)要求確定評判結(jié)果。

3.3 高級別自動駕駛汽車測試需求

高級別的自動駕駛技術(shù)的運行安全性測試，主要考察自動駕駛汽車在復(fù)雜交通環(huán)境下自主認(rèn)知能力和多系統(tǒng)協(xié)同工作的安全性和穩(wěn)定性。

首先，在測試之前，應(yīng)確保自動駕駛汽車的基本性能滿足傳統(tǒng)汽車的運行安全性。其次，由于真實交通環(huán)境的多樣性和復(fù)雜性，自動駕駛研發(fā)企業(yè)應(yīng)該分析城市道路、城際公路和鄉(xiāng)村路上其他道路參與者的運行特點，提出相對應(yīng)的自動駕駛運行方案，保證自動駕駛汽車能夠很好的與真實環(huán)境的融合。

在對自動駕駛汽車的測試過程中，應(yīng)考慮道路行人、參與車輛、道路基礎(chǔ)設(shè)施及交通信號燈等基本的交通因素。特別是在開放的公共道路測試過程中，由于混合了傳統(tǒng)駕駛汽車及其他交通參與者，會提高自動駕駛汽車道路通行過程中的復(fù)雜性程度，導(dǎo)致自動駕駛汽車在測試道路上安全行駛的不確定因素上升，增加了產(chǎn)生道路交通事故的風(fēng)險。

3.4 虛擬測試技術(shù)

研究表明，自動駕駛汽車需要約 2.75 億英里的行駛里程來證明系統(tǒng)的安全性。為了驗證自動駕駛汽車比人類更好的性能，自動駕駛汽車所需測試?yán)锍绦柽_(dá)到數(shù)十億英里，傳統(tǒng)的測試方法不僅試驗周期長，而且測試成本大，無法滿足市場的需求。

隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，運用計算機三維建模的方式構(gòu)建出虛擬的街道、城鄉(xiāng)、高速公路等作為測試環(huán)境，并在虛擬環(huán)境中加入所需的測試用例，這種虛擬測試方法可縮減自動駕駛技術(shù)的研發(fā)周期。測試場景用例主要來源于有人駕駛汽車的交通事故、自然駕駛數(shù)據(jù)以及以往測試中人類接管案例和對特殊場景進行模擬的試驗數(shù)據(jù)，以驗證自動駕駛汽車的運行安全性。目前虛擬的自動駕駛測試技術(shù)還僅用于相關(guān)企業(yè)的開發(fā)測試層面，同時，作為測試需求，還需解決車輛 CAN 總線協(xié)議兼容性、數(shù)據(jù)采集方式等問題。

4. 自動駕駛測試場地建設(shè)發(fā)展

4.1 國外測試場地建設(shè)

自動駕駛汽車在設(shè)計開發(fā)的過程中，以及在公共道路上部署之前，需要在可控的真實環(huán)境中進行大量的、可重復(fù)的、不同層次的測試試驗，以推動技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展和保障公共安全。為促進自動駕駛技術(shù)的發(fā)展，世界主要發(fā)達(dá)國家都投入了大量的人力物力在自動駕駛測試基地的建設(shè)中，測試基地的規(guī)模逐步擴大，測試的項目逐步完善。許多汽車生產(chǎn)企業(yè)、科研機構(gòu)、科技公司也陸續(xù)加入其中。國外在測試場的建設(shè)中綜合考慮了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建車路協(xié)同基礎(chǔ)設(shè)施，例如 V2V、V2X 等車聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)發(fā)射、接收、處理終端。

目前在試驗場地建設(shè)中，較為成熟的有美國的 Mcity 自動駕駛試驗場和歐洲的聯(lián)合智能交通走廓項目。

（1）密西根州 Mcity自動駕駛試驗場

2015 年，美國密歇根大學(xué)設(shè)計建造了世界上第一個專門用于測試網(wǎng)聯(lián)汽車和自動駕駛汽車技術(shù)的試驗場地，占地 12.9 萬平方米，斥資 1000 萬美元。

Mcity 主要包含兩個測試區(qū)域：用于模擬高速公路環(huán)境的高速試驗區(qū)域和用于模擬市郊和近郊的低速試驗區(qū)。其中模擬市區(qū)的低速試驗區(qū)以虛擬城市為設(shè)計思路，在場景的設(shè)計過程中設(shè)置有大樓等基礎(chǔ)設(shè)施，它們的正面外觀均采用復(fù)合板等簡易材料，并構(gòu)建了十字路口、交通圈、橋梁、隧道及建筑護欄等大量障礙物與測試環(huán)境來測試自動駕駛汽車在城市道路中安全行駛能力。同時還設(shè)置了污損路牌、褪色車道標(biāo)識等特殊用例來測試自動駕駛汽車對特殊情況的處理能力。

（2）聯(lián)合智能交通走廓項目

2013 年，荷蘭、德國和奧地利簽訂了共同開發(fā)合作智能交通項目 Cooperative ITS Corridor，即聯(lián)合智能交通走廓項目。這條聯(lián)合智能長廊計劃以荷蘭的鹿特丹為起點，途徑德國慕尼黑、法蘭克福，最終達(dá)到奧地利的維也納。其成立的目的在于構(gòu)建一套完整的車輛與車輛、車輛與交通信號、車輛與其他交通參與者的通信能力測試基礎(chǔ)。

為了達(dá)到測試要求在此道路上每 100 米處便設(shè)置了攝像頭，每 500 米便設(shè)有無線信號接收裝置。測試效果可以達(dá)到對一輛測試車輛的定位位置做到每秒 10 次的監(jiān)控，并達(dá)到 1m 的定位精度。

4.2 我國測試場地建設(shè)發(fā)展

為了促進自動駕駛技術(shù)的發(fā)展，我國相關(guān)部委、省市人民政府的相關(guān)部門也在積極推動自動駕駛測試基地的建設(shè)。國內(nèi)對于自動駕駛測試試驗場及示范區(qū)在設(shè)計時主要考慮對自動駕駛汽車的研發(fā)試驗需求和保障產(chǎn)品安全的測試認(rèn)證需要兩方面，不同的測試需求在測試場地建設(shè)時所考慮的因素也有所不同。

基于研發(fā)試驗方面，此類試驗場地的建設(shè)主要以推動智能交通、智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)及自動駕駛產(chǎn)業(yè)發(fā)展為目的。建設(shè)思路以封閉測試場為主，在測試場景的設(shè)計、測試所需的配套設(shè)施建設(shè)方面主要考慮對自動駕駛功能性的重復(fù)試驗與驗證，以滿足自動駕駛系統(tǒng)的再學(xué)習(xí)與深度優(yōu)化等的開發(fā)需求，并且在測試場地的周邊通常配套有較為完善的產(chǎn)業(yè)集群。2016 年，上海、北京、浙江、重慶、武漢、吉林成為首批的 6 個自動駕駛汽車場地測試示范運用城市。

基于測試認(rèn)證方面的自動駕駛測試場地在建設(shè)的過程中，主要以驗證自動駕駛汽車的安全運行能力為主。測試場景在設(shè)計方面需結(jié)合我國城市道路、國省道、高速公路等的通行需求與交通特點，主要針對自動駕駛汽車、系統(tǒng)整體的安全運行能力與邏輯進行評估，以確保自動駕駛汽車上公共道路后能穩(wěn)定與安全的運行。

2016 年，公安部、工信部、江蘇省政府共同推進建設(shè)國家智能交通綜合測試基地?；貎?nèi)計劃建設(shè)的測試區(qū)域主要包括公路測試區(qū)、城市道路測試區(qū)、高速公路測試區(qū)、環(huán)道測試區(qū)、多功能測試區(qū)及室內(nèi)測試區(qū)；在基地外還利用周邊道路環(huán)境，與無錫市政府共同打造半開放測試場地，測試場景可覆蓋高速公路、快速路、城市道路、農(nóng)村公路、山區(qū)公路；通過場內(nèi)與場外測試環(huán)境的結(jié)合，進一步保障自動駕駛汽車運行安全測試評價體系。

5. 結(jié)語

自動駕駛汽車的發(fā)展，是物聯(lián)網(wǎng)思維與人工智能的高度集成運用。隨著相關(guān)技術(shù)的成熟 , 自動駕駛汽車將會改變現(xiàn)有的交通體系和人們的出行方式。在自動駕駛汽車商業(yè)進程中，如何保障自動駕駛汽車的運行安全是研發(fā)企業(yè)與交通管理部門亟待解決的問題。為此，制定和完善自動駕駛汽車測試技術(shù)和相應(yīng)評價體系建設(shè)，將有助于引導(dǎo)自動駕駛技術(shù)的健康發(fā)展。

參考文獻
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