自動(dòng)駕駛汽車在進(jìn)行規(guī)模化商用之前，必須進(jìn)行充分的功能安全和性能安全測(cè)試驗(yàn)證，以確保消費(fèi)者和公眾的安全。測(cè)試內(nèi)容包括傳感器、算法、執(zhí)行器、人機(jī)界面等，從應(yīng)用功能、性能、穩(wěn)定性和魯棒性、功能安全、預(yù)期功能安全、型式認(rèn)證等各個(gè)方面確保車輛能夠自主上路。整個(gè)開(kāi)發(fā)測(cè)試過(guò)程要經(jīng)歷軟件在環(huán)（SiL）、硬件在環(huán)（HiL）、車輛在環(huán)（ViL）、封閉測(cè)試場(chǎng)測(cè)試、開(kāi)放道路測(cè)試五大步驟。
軟件在環(huán)（SiL）仿真相當(dāng)于將編譯的生產(chǎn)源代碼集成到數(shù)學(xué)模型仿真中，提供一個(gè)實(shí)用的虛擬仿真環(huán)境來(lái)對(duì)大型復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)控制策略開(kāi)發(fā)和測(cè)試。SiL可以快速驗(yàn)證模型的策略算法和功能邏輯，能夠盡早發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)缺陷和故障，極大降低了后期故障排查的成本。
目前，市面上針對(duì)自動(dòng)駕駛的仿真測(cè)試軟件有很多，比如基于Unity或虛幻引擎的AirSim、CARLA Simulator，能夠?qū)囕v控制以及傳感器進(jìn)行仿真；基于機(jī)器人仿真軟件的Gazebo、Morse，有比較好的動(dòng)力模型和各種傳感器的仿真；基于汽車動(dòng)力學(xué)仿真軟件的SCANeR、PreScan、Panosim等，能夠?qū)ξ锢砗推噭?dòng)力學(xué)模型進(jìn)行仿真等。通過(guò)構(gòu)建車輛和交通環(huán)境模型，測(cè)試車輛的工況、傳感器、算法等。
隨著顯卡圖像技術(shù)的進(jìn)步，仿真環(huán)境越來(lái)越接近真實(shí)，但純虛擬環(huán)境還遠(yuǎn)不能窮盡所有可能的場(chǎng)景，這就需要硬件在環(huán)（Hil）。Hil依靠電子控制器與真實(shí)傳感器連接，有真實(shí)數(shù)據(jù)的加入，讓仿真測(cè)試系統(tǒng)更進(jìn)一步。該測(cè)試重點(diǎn)在于模擬外部接口信號(hào)和虛擬車輛工況的變化，能夠最大化的模擬“虛擬車輛”并實(shí)時(shí)運(yùn)行整車模型，并通過(guò)接口板卡連接 VCU 控制器，模擬 VCU 在不同工況下的工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn) VCU 控制算法驗(yàn)證和故障診斷測(cè)試。硬件在環(huán)仿真平臺(tái)通常被用來(lái)驗(yàn)證無(wú)人駕駛車輛環(huán)境感知，路徑規(guī)劃以及運(yùn)動(dòng)控制等重要模塊的算法有效性，同時(shí)也用來(lái)驗(yàn)證各類接口的正確性。
一般情況下，傳感器供應(yīng)商在出廠前也會(huì)進(jìn)行測(cè)試，比如攝像頭會(huì)對(duì)視野、覆蓋、探測(cè)距離進(jìn)行測(cè)試；雷達(dá)需要檢測(cè)天線圖、分辨率以及隨天氣變化的衰減情況；激光雷達(dá)會(huì)檢測(cè)掃描層和噪音表現(xiàn)。而當(dāng)傳感器被安裝到車輛上時(shí)，需要與其負(fù)責(zé)的功能一起被檢驗(yàn)。比如要檢驗(yàn)攝像頭LKA系統(tǒng)的HiL項(xiàng)目，需要大量的、不同車道狀態(tài)組合的工況下進(jìn)行測(cè)試。道路測(cè)試很難遍歷不同的車道組合，比如不同轉(zhuǎn)彎半徑的車道，難以在真實(shí)道路上都找得到，所以選擇能夠輕易定制測(cè)試工況的HiL變得很關(guān)鍵。
硬件層面上的檢查之后，自動(dòng)駕駛汽車還需要進(jìn)行車輛在環(huán)（ViL）測(cè)試，將自動(dòng)駕駛系統(tǒng)集成到真實(shí)車輛中，并在實(shí)驗(yàn)室條件下構(gòu)建模擬道路、交通場(chǎng)景以及環(huán)境因素，從而構(gòu)成完整測(cè)試平臺(tái)的方法，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛功能驗(yàn)證、預(yù)期功能安全性測(cè)試驗(yàn)證、各種風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景測(cè)試、與整車相關(guān)電控系統(tǒng)的匹配及集成測(cè)試。
實(shí)車在環(huán)實(shí)現(xiàn)效果圖
車輛在環(huán)測(cè)試的關(guān)鍵是要保證車輛運(yùn)行的狀態(tài)與實(shí)際道路行駛近似，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室搭建一個(gè)完整的模擬交通測(cè)試環(huán)境，包括道路設(shè)施、交通車輛、行人、自然環(huán)境等。將真實(shí)車輛置身于模擬測(cè)試環(huán)境中完成不同的駕駛?cè)蝿?wù)，實(shí)現(xiàn)多種多樣的交通車輛配置及復(fù)雜的局部交通場(chǎng)景。
通常在虛擬環(huán)境下，可以覆蓋更多案例場(chǎng)景的參數(shù)空間，確定臨界工況，尋找危險(xiǎn)工況點(diǎn)，同時(shí)獲得刻畫(huà)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)應(yīng)對(duì)臨界場(chǎng)景能力的有效模型。但是，目前交通模型與駕駛員模型的仿真精度、車輛系統(tǒng)模型的仿真置信度都存在技術(shù)挑戰(zhàn)，需要進(jìn)行實(shí)車測(cè)試，來(lái)比較仿真與真實(shí)測(cè)試中的行為，測(cè)試驗(yàn)證指定場(chǎng)景的系統(tǒng)表現(xiàn)，還有面對(duì)自動(dòng)駕駛汽車時(shí)的行為反應(yīng)模式。這就需要封閉場(chǎng)地測(cè)試和公共道路測(cè)試。
去年，交通運(yùn)輸部出臺(tái)了關(guān)于《自動(dòng)駕駛封閉場(chǎng)地建設(shè)技術(shù)指南（暫行）》的通知，對(duì)封閉場(chǎng)地測(cè)試有明確的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)規(guī)范了自動(dòng)駕駛封閉測(cè)試場(chǎng)地建設(shè)要求，并指導(dǎo)各地各單位開(kāi)展自動(dòng)駕駛封閉場(chǎng)地建設(shè)，讓測(cè)試車輛在更接近國(guó)內(nèi)真實(shí)交通規(guī)則和環(huán)境下行駛，除了一些必要的典型場(chǎng)景外，一些測(cè)試場(chǎng)還設(shè)有邊緣場(chǎng)景、極端場(chǎng)景，更全面的檢測(cè)車輛的性能。在統(tǒng)一的、被廣泛認(rèn)可的綜合測(cè)試評(píng)價(jià)之后，車輛就可以慢慢駛向半開(kāi)放道路和開(kāi)放道路。
這就是目前自動(dòng)駕駛汽車在系統(tǒng)測(cè)試環(huán)節(jié)的基本步驟，然而各個(gè)測(cè)試階段是如何銜接的？如何實(shí)現(xiàn)虛擬測(cè)試與實(shí)車測(cè)試融合？如何規(guī)定各個(gè)階段的測(cè)試邊界？如何建立測(cè)試場(chǎng)景庫(kù)與評(píng)價(jià)準(zhǔn)則？如何根據(jù)設(shè)計(jì)運(yùn)行范圍設(shè)定場(chǎng)景與參數(shù)空間……一系列問(wèn)題還需要進(jìn)一步完善。
硬件層面上的檢查之后，自動(dòng)駕駛汽車還需要進(jìn)行車輛在環(huán)（ViL）測(cè)試，將自動(dòng)駕駛系統(tǒng)集成到真實(shí)車輛中，并在實(shí)驗(yàn)室條件下構(gòu)建模擬道路、交通場(chǎng)景以及環(huán)境因素，從而構(gòu)成完整測(cè)試平臺(tái)的方法，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛功能驗(yàn)證、預(yù)期功能安全性測(cè)試驗(yàn)證、各種風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景測(cè)試、與整車相關(guān)電控系統(tǒng)的匹配及集成測(cè)試。