基于场景的无人驾驶汽车运行安全测试和认证.pdf

第 6卷第 4期2023年 8月Vol.6 No.4Aug.2023汽 车 与 新 动 力AUTOMOBILE AND NEW POWERTRAIN基于场景的无人驾驶汽车运行安全测试和认证谢俊杰，李永卫，罗海哲，刘明（陕西风润智能制造研究院有限公司，陕西 西安 710086）摘要：无人驾驶汽车是智能交通系统的重要组成部分，其安全性一直是人们关注的焦点。基于场景的无人驾驶汽车运行安全测试和认证是解决无人驾驶汽车安全问题的关键方法之一。介绍基于场景的无人驾驶汽车运行安全测试和认证的方法和实践，分析其局限性，并对未来研究方向作出展望。研究结果表明，基于场景的无人驾驶汽车运行安全测试和认证可以提高无人驾驶汽车的安全性，促进智能交通系统的发展。关键词：无人驾驶汽车；驾驶场景；安全测试；安全认证；智能交通系统0前言随着无人驾驶汽车技术的不断发展，其在智能交通系统中的应用越来越广泛。与此同时，无人驾驶汽车的安全性成为人们关注的焦点。为了确保无人驾驶汽车在运行过程中的安全性，需要对其进行全面的测试和认证。以基于场景的无人驾驶汽车运行安全测试和认证为研究对象，介绍相关的方法和实践，分析现有研究和实践的局限性，并对未来研究方向进行展望。该研究对于促进无人驾驶汽车的安全发展，以及智能交通系统的健康发展具有重要的理论和实践意义。1无人驾驶汽车技术及其安全挑战1.1无人驾驶汽车技术基本原理无人驾驶汽车是一种基于人工智能和自动控制技术的智能交通工具。无人驾驶汽车技术的基本原理是先通过激光雷达、摄像头、传感器等设备感知周围环境，再使用算法和模型进行环境建模、路径规划和控制指令输出，从而实现车辆的自主驾驶。无人驾驶汽车技术包括感知、决策和控制等内容，其中感知技术是无人驾驶汽车实现自主驾驶的基础1。1.2无人驾驶汽车的安全挑战及其影响无人驾驶汽车在实现自主驾驶的过程中面临着许多安全挑战，如环境感知不准确、障碍物识别错误、路径规划不合理、系统故障等。这些安全问题可能导致无人驾驶汽车出现车辆故障甚至失控等情况，引起交通事故，会对人们的生命财产造成威胁，同时也会影响无人驾驶汽车技术的普及和应用。1.3现有研究和实践的局限性目前，无人驾驶汽车的研究和实践主要集中在感知和决策方面，而控制方面的研究还比较薄弱。现有的无人驾驶汽车安全测试和认证方法还存在不足，如测试用例不全面、场景模拟不真实等。这些局限性制约了无人驾驶汽车的发展和应用，有待进一步解决。2基于场景的无人驾驶汽车运行安全测试2.1场景描述和分类基于场景的无人驾驶汽车运行安全测试是通过模拟真实场景，对无人驾驶汽车的安全性进行测试和评估。在测试中需要准确地描述各种交通场景，包括道路、交通标志、交通信号等，同时需要对场景进行分类，例如天气、路况、交通流量等。场景作者简介：谢俊杰（1980），男，本科，工程师，主要研究方向为无人驾驶底盘开发及测试。车辆安全第 6卷汽 车 与 新 动 力的准确描述和分类有助于确定测试场景，优化测试方法和策略2。2.2安全测试方法和策略安全测试方法和策略是基于场景的无人驾驶汽车运行安全测试的关键环节。在测试前，需要根据测试目的和场景特点选择合适的测试方法，如实车测试、仿真测试和模拟测试。实车测试为将无人驾驶汽车投入至实际道路进行测试。实车测试能够提供最真实的测试结果，掌握测试车辆在实际道路环境下的表现，但测试过程容易受到环境、路况和安全等因素的影响，测试成本较高且具有一定的风险性。仿真测试为通过计算机仿真软件，让无人驾驶汽车在虚拟道路环境下进行测试。仿真测试能够提高测试效率和安全性，同时可以大量减少测试成本和风险。但虚拟道路与实际道路环境有一定差异，所以需要特别注意测试结果的准确性。模拟测试为在搭建的特定场景和环境下对无人驾驶汽车进行测试。模拟测试能够准确地模拟特定的测试场景，测试结果更准确，但测试成本较高。在测试方法选择的基础上，还需要考虑测试策略的优化，确保测试的顺利进行，提高测试结果的准确性、真实性和可靠性。测试策略包括测试用例设计、测试数据生成、测试流程控制等。在测试用例设计方面，需要充分考虑测试的覆盖率、可重复性和可验证性等；在测试数据生成方面，需要根据测试场景的特点和需求来确定；在测试流程控制方面，需要按照测试计划和测试要求来进行。2.3测试结果评估和分析测试结果评估和分析是基于场景的无人驾驶汽车运行安全测试的重要环节。在测试结果评估方面，需要对测试结果进行量化分析，包括对测试覆盖率、测试正确率、测试故障率等指标的计算和统计。通过对测试结果的评估，可以了解无人驾驶汽车在不同场景下的性能和安全性表现，为无人驾驶汽车的性能和安全性优化提供依据。在测试结果分析方面，可以对测试结果进行可视化展示和分析。测试结果可视化可以采用多种形式，如统计图、热力图、表格等，帮助研究人员和开发人员更好地理解测试结果、发现问题和解决问题。在选择测试方法和策略时，需要考虑测试成本、测试效率、测试结果准确性等因素，同时根据测试目的和场景特点进行权衡。在实践中，由于需要考虑不同场景下的特点和需求，一般会采用多种测试方法和策略进行测试。3基于场景的无人驾驶汽车运行安全认证方法3.1认证要求和标准认证要求和标准是基于场景的无人驾驶汽车运行安全认证的重要基础，是保证无人驾驶汽车安全性的必要条件。认证要求和标准的制定需要遵循国际标准和行业规范，确保认证的有效性和权威性。认证要求和标准包括无人驾驶汽车的性能要求、安全指标、测试方法和过程等多方面内容。其中：无人驾驶汽车的性能要求包括动力性能、制动性能、稳定性能等方面；安全指标包括车辆碰撞、避障、制动距离等指标；测试方法和过程包括测试计划、测试数据、测试场景等方面内容。通过制定符合国际标准和行业规范的认证要求和标准，可以保证无人驾驶汽车运行安全认证的有效性和权威性，为无人驾驶汽车的实际应用提供保障并对无人驾驶汽车的研究发展提供重要参考。3.2认证流程和方法认证流程和方法是基于场景的无人驾驶汽车运行安全认证的核心环节。认证流程包括准备、测试、分析和评估等环节，需要按照认证要求和标准进行认证测试，同时需要记录和报告认证过程中的所有数据和结果。准备阶段需要准备测试设备和测试场地，制定测试计划和测试参数；测试阶段需要按照测试计划和测试参数进行测试，记录测试结果；分析阶段需要对测试结果进行分析和处理，发现问题和优化方案；评估阶段需要对测试结果进行评估和认证，确定无人驾驶汽车的运行安全性。认证方法包括基于场景的测试、实验室测试和仿真测试等。基于场景的测试是基于实际道路场景进行24第 4期谢俊杰，等：基于场景的无人驾驶汽车运行安全测试和认证的测试，能够更加真实地反映无人驾驶汽车在实际应用场景下的安全性。实验室测试则是在仿真实验室中进行的测试，能够更加精确地控制测试环境，提高测试可重复性和可验证性。仿真测试则通过计算机模拟无人驾驶汽车在不同场景下的行驶过程，能够更加灵活地进行测试和优化3。总之，认证流程和方法需要根据具体的测试需求和场景特点进行选择和规划，确保认证的有效性和可靠性，对于基于场景的无人驾驶汽车运行安全认证具有重要的意义。3.3认证结果评估和分析认证结果评估和分析是基于场景的无人驾驶汽车运行安全认证的关键环节，是保证认证有效性和权威性的必要步骤。认证结果评估需要对认证测试结果进行量化分析，包括测试覆盖率、测试正确率、测试故障率等指标的计算和统计。通过对认证结果的评估，可以了解无人驾驶汽车在不同场景下的性能和安全性表现，为无人驾驶汽车的性能和安全性优化提供依据。认证结果分析需要对认证结果进行可视化展示和分析，以便研究人员和开发人员理解认证结果并改进无人驾驶汽车的安全性。认证结果分析需要结合实际应用场景和用户需求来进行，保证认证结果的有效性和可靠性。认证结果评估和分析也是制定无人驾驶汽车安全标准和规范的重要依据。通过对认证结果的分析和总结，可以为制定更加完善和科学的无人驾驶汽车安全标准和规范提供有益的参考和指导，进一步提升无人驾驶汽车的安全性和可靠性。4案例分析和应用实践4.1典型场景模拟和测试典型场景模拟和测试是无人驾驶汽车运行安全认证的核心环节，是评估无人驾驶汽车性能和安全性的重要手段。在测试中，需要选择具有代表性的场景进行模拟和测试，包括不同的天气条件、道路状况、交通流量等。在选择场景时，需要考虑实际应用中的典型场景和特殊场景，以确保测试结果的有效性和可靠性。典型场景模拟和测试需要根据具体的测试需求和场景特点进行选择和设计。测试中需要采用多种传感器和测试设备，如雷达、摄像头、激光雷达等，以收集无人驾驶汽车的数据和信息。通过对数据和信息的分析，可以评估无人驾驶汽车在不同场景下的性能和安全性，有助于发现问题并提出改进方案。4.2认证案例和实践经验基于场景的无人驾驶汽车运行安全认证的案例和实践经验是推进无人驾驶汽车安全发展和应用的重要支撑和保障。认证案例和实践经验的分享和交流，有利于不断改进认证过程和方法，提高认证的准确性和可靠性。此外，认证案例和实践经验的积累也有利于建立行业标准和规范，进一步推进无人驾驶汽车的普及和应用。认证案例和实践经验可以从多个方面进行分享和交流，包括认证流程、测试方法、测试策略、数据分析等，可以通过学术会议、技术研讨会、行业交流活动等形式进行分享和交流，促进认证机构和企业之间的交流和合作，共同推进无人驾驶汽车的安全发展和应用。4.3实际应用效果评估和分析基于场景的无人驾驶汽车运行安全测试和认证的最终目的是提高无人驾驶汽车的实际应用效果，因此实际应用效果评估和分析是非常重要的。实际应用效果评估和分析需要考虑无人驾驶汽车的实际应用环境和场景特点，可以采用现场观察、数据采集和分析等方法进行。评估和分析的内容包括无人驾驶汽车在不同场景下的行驶稳定性、安全性、效率等方面的表现，还应考虑用户的反馈和意见等方面的内容。通过实际应用效果进行评估和分析，研究无人驾驶汽车在实际应用中存在的问题和不足，并提出改进方案，进一步提高无人驾驶汽车的实际应用效果。此外，实际应用效果评估和分析也有助于建立行业标准和规范，推动无人驾驶汽车的安全发展和应用。25第 6卷汽 车 与 新 动 力5结语通过基于场景的无人驾驶汽车运行安全测试和认证，可以有效提高无人驾驶汽车的安全性和可靠性，促进智能交通系统的健康发展。未来可以从提高测试和认证的覆盖率、真实性和可重复性入手，建立完善的认证标准和规范，并结合实际应用场景进行深入研究和实践。随着无人驾驶汽车技术的不断发展，无人驾驶汽车将成为交通运输的重要方式，为人们带来更加便捷、高效、安全的出行体验。参考文献1 孙巍,张捷,穆文浩,等.典型国家和地区自动驾驶汽车发展概述J.汽车与安全,2016(2):86-89.2 彭育辉,江铭,马中原,等.汽车自动驾驶关键技术研究进展J.福州大学学报(自然科学版),2021,49(5):691-703.3 李磊.论中国自动驾驶汽车监管制度的建立J.北京理工大学学报(社会科学版),2018(2):124-131.26