丁奕

上海机动车检测认证技术研究中心有限公司 上海市 201805

1 引言

目前学术界很少有学者研究自动驾驶汽车测试技术与应用进展问题，存在着一定程度上的理论空白，与自动驾驶迅猛的发展形势不够匹配，因此有必要对相关问题进行分析，为自动驾驶的发展提供理论基础。所谓自动驾驶型汽车也就是无人驾驶型汽车，是利用电脑系统完成驾驶的智能化汽车，整个驾驶过程不需要驾驶员参与。为了能够保证自动驾驶汽车的安全运行，必须要加强对汽车的测试。在现有阶段，汽车检测的技术人员十分关注自动驾驶的汽车测试问题，据此，本文分析了自动驾驶的各项测试技术，对现实有所裨益。

2 自动驾驶汽车测试技术的应用价值

在对整体问题进行研究前，有必要明确自动驾驶汽车测试技术的应用价值。对于自动驾驶汽车测试技术来说，其在自动驾驶的研发体系当中较为重要，是关键的组成部分，同时也是促进自动驾驶技术不断发展的核心技术。随着高等级自动驾驶系统与高级驾驶辅助体系的开发与应用，很多新的测试需求都已经出现在了现实当中，虽然自动驾驶系统与辅助体系都由世界第一强国美国研发，但我国仍然需要重视该问题，因为自动驾驶汽车不可能只是在美国发展，我国同样具备发展自动驾驶汽车的条件，而想要不断的提升自动驾驶技术就必须要不断的进行测试，合理对测试方法进行应用。目前在美国以及英国、德国、法国等发达国家的具体研究当中，基本形成了相应的测试标准。自动驾驶与辅助驾驶系统不同，其要比辅助驾驶系统更加高级，能够实现在特定环境下完全对人类驾驶员进行替代，从而完成车辆操控。在驾驶控制权发生转移的情况下，自动驾驶系统容易受到不确定性因素的影响，无论是无法预知的车辆行为还是道路环境，亦或是气象条件都需要完全的包括在其中。在这样的情况下，如果仅仅是应用预先设定好的用例进行测试，无疑很难更好的得到工作目标，所以，必须要对自动驾驶汽车测试技术进行合理应用。以上所述，基本就是自动驾驶汽车测试技术的应用价值。

3 自动驾驶汽车的测试技术

3.1 自动驾驶汽车的公路测试技术

自动驾驶汽车的测试技术主要包括三种，分别是公路测试技术、用例测试技术以及场景测试技术。先从公路测试技术的角度来看，所谓公路测试技术也就是真实交通环境下的测试，主要在现实道路中完成。公路测试技术是一种特定的测试技术手段，并不是通过相关技术模拟。无论是道路条件还是气候环境，甚至参与者都必须要真实存在，保证不会受到人为因素的影响。毫无疑问，公路测试技术的应用能够最大程度的体现出自动驾驶汽车的水平，因为真实的交通环境下会随机发生一些相关的事件，能够满足规划决策、环境感知等等具体的测试需求。如今科学技术较为发达，公路测试不会对公路上的其他车辆产生影响，但是进行公路测试的成本较高，效率较低，只有长期进行测试才能够得出更有价值的测试结果，所以如果仅仅应用公路测试技术，很难保证自动驾驶汽车测试的可操作性，这一点需要引起相关人员的重视。

3.2 自动驾驶汽车的用例测试技术

所谓用例测试技术也就是指先对测试用例进行定义，明确车辆的具体功能是否能够真正满足特定条件的需求，测试用例是为特殊目标设计出的以组测试内容，包括执行条件以及预期结果等等，能对程序路径进行测试，对其是否能够满足特定的需求进行证实。如果通过测试或者测试结果较好，说明自动驾驶汽车的技术得到了进步，如果没有通过测试，就说明自动驾驶基础没能满足具体条件的需求，可以说这一测试技术对结果与测试过程都要求的十分明确。以自动紧急刹车测试为例，所谓刹车测试也就是指制动测试，在不同条件下，制动能够让车辆避免碰撞障碍物，通过测试说明自动驾驶汽车的这一功能完全有效。

用例测试技术在应用的过程中，适合相对简单的功能，适合在主动安全测试、功能测试挡单项测试中应用。其效率较高，可重复性较强，可行性较强，但是存在着一定程度上的问题。因为对相关数据进行采集与分析需要相关企业或机构投入较高的成本，无论是模拟实验数据还是危险数据都具备一定难度，获取数据的局限性较大，在功能复杂的自动化驾驶系统中应用用例测试技术具备一定难度，仅仅适合某项单一功能的测试，无法实现多项功能的综合测试。

3.3 自动驾驶汽车的场景测试技术

自动驾驶汽车的场景测试技术主要就是指对相应的场景进行预设，要求自动驾驶汽车必须要完成特定任务目标，从而实现系统测试的技术方法。场景描述特定的时间段发生的事件过程，主要是指若干事件发生的序列，用来对特定空间与时间范围内交通的具体情况。场景测试技术的应用并不对测试结果进行明确要求，同时在不违背具体目标条件的基础上，由自动驾驶自主选定处理方式，具备较高的自由度。除此之外，自动驾驶汽车的场景测试技术应用具有较为丰富的元素，存在较多数据源，将测试场景内容确定下来，可以更好的完成目标。但是，自动驾驶汽车的场景测试技术对成本要求较高，需要进行数据分析，因此较为复杂。

4 自动驾驶汽车的测试工具

4.1 虚拟仿真层面的测试工具

自动驾驶汽车的测试工具在一定程度上代表着其应用的基本进展，因为测试工具越先进，说明自动驾驶汽车测试的应用水平也就越高。在不断进步的情况下，自动驾驶汽车也就会逐渐得到普及。自动驾驶汽车的重点测试工具为虚拟仿真，所谓虚拟仿真主要就是纯数字化仿真的测试工具，内容主要包括车辆动力基础模型、模拟场景、传感器基础模型等等，能够仿真测试自动驾驶的汽车系统。毫无疑问，无论是在功能开发阶段还是早期节点，只要在无实物硬件条件下，都需要应用这一测试工具。

4.2 硬件在环层面的测试工具

对硬件在环层面的测试工具进行利用，要求自动驾驶的系统部件完全真实，但是具体环境则具备着虚拟的特点。自动驾驶的汽车环境感知需要实施硬件的在环测试，同时无论是控制执行还是决策规划，都需要完全的包括在其中。在测试期间，摄像头基本会放置在场景现实屏幕前方，同时需要完成监理摄像头的测试黑箱工作，对摄像头处于不同的场景之下认知和感知能力情况实施具体的测试。

对于超声波的雷达硬件而言，其实施在环测试的过程当中，必须要以目标物的超声波为基础，结合车辆与障碍物直接雷达波的反射特性，将不同部件与系统完全的整合在仪器，构建出具备特点及科学性的集成化测试系统，同时通过联合仿真，对自动驾驶路径的跟随算法进行测试，保证测试工具的可靠性和有效性。

4.3 整车在环层面的测试工具

自动驾驶汽车的测试工具普遍较为复杂，很多相关人士因为专业术语晦涩难懂而忽视了对相关问题的研究，实际上即便难度较大，也必须要细致的对其进行分析。整车在环层面的测试工具主要以封闭空旷的条件为基础，在实施车辆测试的过程中，系统场景的仿真会存在虚拟场景，形成场景后，以传感装置及信号为基础，完成对系统的模拟，保证虚拟场景传感装置信号的生成。在生成了具体的信号后，需要将其完全的传送到自动驾驶车辆的电子控制单元当中，结合所感知到数据实施决策规划，对相关的任务进行执行。场景模拟的系统软件会对车辆信息进行读取，对参数的实时更新功能进行实现，结合新的位置信息，对传感装置模拟信号进行发送。相关的技术人员可以对这种测试工具进行利用，对智能化的控制系统进行合理评价，同时对交通系统车辆的安全及制动控制效果进行综合分析，明确其测试工具的应用是否存在效果，如果效果良好，就需要继续进行应用，如果效果一般，就需要对现有的问题进行分析，不断的创新与改进。

再从处于具体平台条件下车辆的在环测试角度来看，相关技术人员对具体的测试方案进行研究，规定具体条件，将传感装置安装到平台当中，被测定车辆的具体位置需要保持不变的情况，以机器人的运动系统为基础，对交通参与者与被测定车辆之间的运动实施具体的分析，开展车辆的在环测试。测试系统当中，由于所有的传感装置部件都完全属于真实硬件，所以在测试结果方面相对可靠，应引起人们的重视。

4.4 封闭场地层面的测试工具

从封闭场地层面的测试工具来看，对于汽车测试来说，无论是系统还是环境都完全具备实际存在的特点，主要以专用封闭测试的场地空间为基础，注重对场景进行模拟，对环境进行还原，以柔性化的设计为目的与核心，保证自动驾驶的车辆始终以有限场地条件为基础，从而对各种环境与场景测试进行接受。自动驾驶汽车的测试项目包括高速公路路段测试，相关人员需要对自动驾驶的汽车典型封闭测试的场地进行明确，场地内主要包括多种不同的道路要素与路面，无论是沥青还是水泥，亦或是各种铺装路面都需要完全的包括在其中。试验区域内设定多种不同的道路基本要素，包括信号灯、车道线等等，还需要保证交通标志的合理设计，融合多种不同的要素。对于城市场景而言，除了需要对相应的模拟建筑进行搭建外，还必须要设定辅助设施与停车位。对于所有的自动驾驶车辆来说，必须要将其放置在真实的环境当中，让其能够遇到所有现实中可能遇到的道路要素，之后对自动驾驶车辆的具体应对状况进行系统化测试。经过具体的测试，通过明确测试结果就可以了解到目前存在着的具体问题，不断降低风险，提升测试效率。在后续的工作当中，还需要将具备一定测试价值与典型场景筛选出来，实施封闭场地的测试分析，保证场地的测试周期能够缩短，提升测试效率。

5 自动驾驶汽车测试技术的应用进展

5.1 自动驾驶汽车的工具加速测试

自动驾驶汽车测试技术的应用进展主要体现在加速测试的方面。在所有的测试技术应用过程中，加速测试的难度最大，也最有利于自动驾驶汽车的不断发展，因此必须要引起相关人员的重视。自动驾驶汽车加速能力较高，说明自动驾驶汽车得到了持续的创新，具备了一定的水平，可以进一步的对其潜力进行挖掘。加速测试主要就是应用高效率的具体工具，完成具体的测试过程。只有对虚拟测试系统的工具进行合理应用，才能够在现实情况中真正对其作用进行发挥，通过虚拟仿真和真实环境、硬件的相互融合，能够对测试的真实度需求进行满足，除此之外，相关人员需要对测试效率方面标准进行明确，因为测试的效率越低，说明其需要投入的成本也就越高。在测试的过程当中，为了能够满足具体的要求条件，就必须要对虚拟仿真专业测试工具进行合理的选定，避免真实的环境测试在实际情况下被大量使用。

相关研究者在对典型场景进行研究的基础上，对循环的迭代基础模型进行设计，对虚拟仿真系统平台高效性特征进行发挥，将初始数据、自然数据、事故数据等都提取出相关的因素，放置在虚拟环境当中，对复现测试及筛选操作进行实现，之后对典型用例进行合理的挑选，经过硬件的在环测试后，再实施验证及筛选，将少量典型用例放置于真实环境完成验证，能够较好的达到工作目标，促进应用水平的提升，挖掘自动驾驶汽车的潜力。

5.2 自动驾驶汽车的过程加速测试

自动驾驶汽车的过程加速测试较为复杂，主要就是对各种技术手段进行利用，不断的提升测试执行效率。毫无疑问，很多的测试技术在应用过程中都需要对虚拟测试的基本环境进行有效利用，过程加速测试也不例外。自动加速的汽车测试加速基本理论以自然驾驶的具体数据为基础，应用相对重要的手段，保证在虚拟测试的环境下，能够不断的放大危险场景实际发生概率，放大这一概率主要就是为了更好的提升自动驾驶汽车的技术，通过增加车辆遇险场景频次进行加速测试，提出更多的危险场景，保证自动驾驶汽车的加速性能于基本质量。

6 结语

综上所述，自动驾驶型汽车是无人驾驶型汽车，是利用电脑系统完成驾驶的智能化汽车，整个驾驶过程不需要驾驶员参与。自动驾驶与辅助驾驶系统不同，其要比辅助驾驶系统更加高级，能够实现在特定环境下完全对人类驾驶员进行替代，从而完成车辆操控。在驾驶控制权发生转移的情况下，自动驾驶系统容易受到不确定性因素的影响，如果仅仅是应用预先设定好的用例进行测试，无疑很难更好的得到工作目标，所以必须要对自动驾驶汽车测试技术进行合理应用。自动驾驶汽车的测试技术主要包括三种，分别是公路测试技术、用例测试技术以及场景测试技术，对其进行应用的过程中需要注意细节。另外，自动驾驶汽车加速能力较高，说明自动驾驶汽车得到了持续的创新，具备了一定的水平，可以进一步的对其潜力进行挖掘。