智能網(wǎng)聯(lián)汽車模擬仿真測試（上） ——企業(yè)模擬仿真測試能力建設(shè)

引言

Forward

隨著汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化以及自動駕駛技術(shù)的迭代更新，面向傳統(tǒng)汽車的測試工具與測試評估方法已不能滿足自動駕駛車輛測試驗證的需要。目前，基于場景的智能網(wǎng)聯(lián)汽車“三支柱”安全測試評估方法[1]已成為廣泛的行業(yè)共識，模擬仿真測試是其重要手段之一，其在測試效率、測試成本等方面具有巨大的技術(shù)優(yōu)勢，能夠有效支撐智能網(wǎng)聯(lián)汽車的安全性評估，推動自動駕駛技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)落地[2][3]。

聯(lián)合國世界車輛法規(guī)協(xié)調(diào)論壇（WP.29）自動駕駛驗證方法非正式工作組提出一種包含場景目錄、模擬仿真測試、封閉場地測試、實際道路測試、審核評估和在用監(jiān)測等5類技術(shù)手段的《自動駕駛新型測評方法（NATM）》[4]。2022年8月，歐盟發(fā)布自動駕駛車輛型式認(rèn)證法規(guī)REGULATION (EU)2022/1426[5]，法規(guī)提出必須對自動駕駛系統(tǒng)（ADS）進(jìn)行合規(guī)性評估，評估可通過模擬仿真測試、封閉場地測試和實際道路測試開展。此外，法規(guī)還規(guī)定了使用模擬仿真測試開展合規(guī)性評估時模擬仿真測試工具鏈的可信度評估原則。

國內(nèi)也在持續(xù)推進(jìn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車準(zhǔn)入管理和模擬仿真測試相關(guān)研究。2022年11月，工業(yè)和信息化部會同公安部聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于開展智能網(wǎng)聯(lián)汽車準(zhǔn)入和上路通行試點工作的通知（征求意見稿）》（以下簡稱“《通知》”），《通知》中要求智能網(wǎng)聯(lián)汽車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)具備滿足模擬仿真測試條件的設(shè)計驗證能力，并基于此能力，能夠針對智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品開展模擬仿真測試，出具產(chǎn)品模擬仿真測試報告。其中，企業(yè)模擬仿真測試設(shè)計驗證能力包括：

• 建立專門的模擬仿真測試機(jī)構(gòu)，配備相應(yīng)的模擬仿真測試人員；

• 建立模擬仿真測試工作流程，包括參與部門及職責(zé)，模擬仿真測試輸入輸出物管理，評審、驗證、確認(rèn)等內(nèi)容；

• 理解和掌握模擬仿真測試相關(guān)的技術(shù)；

• 具備模擬仿真測試驗證相關(guān)的工具和設(shè)備；
• 具備針對自動駕駛功能產(chǎn)品的模擬仿真測試驗證能力。

本系列文章將分上、下兩篇，分別闡釋賽目科技提出的企業(yè)模擬仿真測試體系能力建設(shè)和如何開展智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品模擬仿真測試兩個核心問題。

企業(yè)模擬仿真測試能力建設(shè)

為了滿足政策法規(guī)要求和規(guī)范指導(dǎo)企業(yè)日常模擬仿真測試工作的開展，本文重點論述智能網(wǎng)聯(lián)汽車生產(chǎn)企業(yè)如何建設(shè)健全、完善的模擬仿真測試企業(yè)能力，提出建立模擬仿真測試管理辦法、建立模擬仿真測試工作流程、建立仿真測試企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，以及具備相應(yīng)的仿真測試工具鏈四個關(guān)鍵路徑。

關(guān)鍵路徑1

建立模擬仿真測試管理辦法

為規(guī)范企業(yè)智能網(wǎng)聯(lián)汽車模擬仿真測試管理工作，智能網(wǎng)聯(lián)汽車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)制定模擬仿真測試相關(guān)的管理辦法，明確模擬仿真測試團(tuán)隊各階段的測試任務(wù)、測試要求和測試交付文件，并且對于測試團(tuán)隊的組織架構(gòu)、職能及成員職責(zé)進(jìn)行必要的說明，保證模擬仿真測試過程的階段清晰、要求明確、任務(wù)具體，對智能網(wǎng)聯(lián)汽車生產(chǎn)企業(yè)測試工作的正常開展起到規(guī)范的指導(dǎo)作用。企業(yè)模擬仿真測試相關(guān)的管理辦法內(nèi)容可參考表1進(jìn)行編寫。

表1 企業(yè)模擬仿真測試管理辦法內(nèi)容

文件名稱	內(nèi)容說明
模擬仿真測試管理辦法	1、明確智能網(wǎng)聯(lián)汽車生產(chǎn)企業(yè)模擬仿真測試團(tuán)隊組織架構(gòu)、主要負(fù)責(zé)人，以及各崗位職責(zé)
	2、規(guī)范模擬仿真測試的工作流程，如：測試前準(zhǔn)備，測試實施，測試結(jié)果分析和評價等
	3、明確模擬仿真測試工具鏈中軟/硬件（如Sim Pro、測試管理系統(tǒng)、測試機(jī)柜等）的權(quán)限管理制度和安全操作規(guī)程等
	4、明確模擬仿真測試數(shù)據(jù)管理制度，包括仿真數(shù)據(jù)的存儲方案、備份方案、防篡改機(jī)制等

制定模擬仿真測試管理辦法時，企業(yè)可參考的國內(nèi)外法規(guī)/標(biāo)準(zhǔn)如下：

• UN ECE WP.29 2022/57 Proposal for a second iteration of the New Assessment/Test Method for Automated Driving-Master Document；

• REGULATION (EU)2022/1426；

• R155、R156、R157；

• ISO 34502 《Road vehicles — Test scenarios for automated driving systems - Scenario based safety evaluation framework》；

• GB/T《智能網(wǎng)聯(lián)汽車自動駕駛功能仿真試驗方法及要求》（草案）；

• GB/T《智能網(wǎng)聯(lián)汽車 自動駕駛系統(tǒng)設(shè)計運行條件》（征求意見稿）；

• GB 5768《道路交通標(biāo)志與標(biāo)線》等。

關(guān)鍵路徑2

建立模擬仿真測試工作流程

為規(guī)范智能網(wǎng)聯(lián)汽車生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品模擬仿真測試的工作步驟，企業(yè)應(yīng)制定模擬仿真測試工作流程，主要包括測試準(zhǔn)備、測試實施和測試評價三個階段，目標(biāo)是指導(dǎo)仿真測試人員快速、標(biāo)準(zhǔn)化地開展產(chǎn)品模擬仿真測試工作。同時，為方便測試人員高效地完成各階段工作，企業(yè)可制定相應(yīng)階段內(nèi)容的模版文件。

（1）測試準(zhǔn)備階段測試準(zhǔn)備階段內(nèi)容包括確定在環(huán)測試方式，獲得測試用例集，明確測試人員和測試排期，準(zhǔn)備模擬仿真測試工具鏈（包括仿真測試工具和仿真模型），搭建仿真測試環(huán)境，開發(fā)和調(diào)試模擬仿真測試接口（如適用）等。企業(yè)可基于以上內(nèi)容編制相應(yīng)模版文件，例如模擬仿真測試場景集模版、模擬仿真測試用例集模版、模擬仿真測試方案模版、仿真測試接口文檔模版等。此外，在本階段，企業(yè)可開展仿真測試可信度評估相關(guān)內(nèi)容，證明企業(yè)使用的模擬仿真測試工具滿足置信度要求，車輛動力學(xué)模型、傳感器模型等仿真模型滿足可信度要求，以及通過與實車測試結(jié)果對比等手段驗證了模擬仿真測試的可信度。相應(yīng)的，企業(yè)可制定模擬仿真測試可信度評估報告模版。（2）測試實施階段在模擬仿真測試準(zhǔn)備階段結(jié)束后，測試人員執(zhí)行產(chǎn)品的模擬仿真測試。測試流程如圖1所示。

圖1模擬仿真測試工作流程

（3）測試評價階段

測試評價是模擬仿真測試的重要環(huán)節(jié)之一，可以為產(chǎn)品功能的迭代和優(yōu)化提供相關(guān)建議?；趫鼍暗哪M仿真測試評價共分為兩種，一種是通過單一仿真測試場景，對試驗車輛的安全性、合規(guī)性、舒適性和智能性等方面進(jìn)行評估；另一種是從統(tǒng)計學(xué)角度，對測試場景覆蓋度等影響產(chǎn)品測試驗證的重要因素進(jìn)行科學(xué)、有效地評價。其中，

• 為了比較不同驗證策略和方法的結(jié)果，分析產(chǎn)品與智能網(wǎng)聯(lián)汽車準(zhǔn)入相關(guān)技術(shù)要求的差距，在滿足政策、標(biāo)準(zhǔn)要求之外，可自定義設(shè)置一些關(guān)鍵性評估指標(biāo)；
• 能夠科學(xué)、正確地分析測試過程中生成的測試數(shù)據(jù)，有效地支撐測試和評價；
• 能夠合理的存儲測試數(shù)據(jù)，確保模擬仿真測試結(jié)果的可追溯；
• 能夠組織和協(xié)調(diào)仿真專家團(tuán)隊，對測試結(jié)果進(jìn)行專業(yè)的評審和確認(rèn)；
• 可編制模擬仿真測試報告模版、模擬仿真測試數(shù)據(jù)說明文件模版、模擬仿真測試評審表模版、等模版文件，指導(dǎo)測試人員完成仿真測試結(jié)果的總結(jié)、評審、驗證和確認(rèn)工作。

企業(yè)模擬仿真測試工作流程和相關(guān)模版文件內(nèi)容可參考表2進(jìn)行編寫。

表2企業(yè)模擬仿真測試工作流程

序號	文件名稱	內(nèi)容說明
1	模擬仿真測試工作流程	包括測試準(zhǔn)備、測試實施和測試評價三個階段
2	模擬仿真測試場景集模版	記錄模擬仿真測試邏輯場景，并說明參數(shù)取值范圍以及參數(shù)泛化的方式
3	模擬仿真測試用例集模版	記錄模擬仿真測試具體場景，說明具體場景中的參數(shù)取值
4	模擬仿真測試方案模版	1、明確在環(huán)測試方式 2、仿真測試工具（包含軟/硬件）說明 3、仿真模型及模型參數(shù)設(shè)置 4、測試人員及測試排期 5. 測試場景搭建說明 6、測試工作流程說明 7、測試數(shù)據(jù)分析、存儲說明等
5	仿真測試接口文檔模版	包括接口數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)字段定義、單位、取值范圍等信息
6	模擬仿真測試可信度評估報告模版	1、模擬仿真測試工具置信度評估 2、車輛動力學(xué)模型、傳感器模型等仿真模型的可信度評估 3、基于場景的模擬仿真測試與實車測試結(jié)果對比等方式的模擬仿真測試的可信度評估
7	模擬仿真測試報告模版	模擬仿真測試時間、測試地點、測試人員、測試環(huán)境、測試內(nèi)容/項、是否通過測試等內(nèi)容
8	模擬仿真測試數(shù)據(jù)說明文件模版	1、說明模擬仿真測試產(chǎn)生的測試數(shù)據(jù)的存儲地點和方式 2、用于模擬仿真測試可信度評估的數(shù)據(jù)的存儲地點和方式
9	模擬仿真測試評審表模版	包括評審時間、評審地點、評審人員、評審內(nèi)容、是否通過評審等內(nèi)容

關(guān)鍵路徑3

建立仿真測試企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系

基于上述仿真測試工作流程，針對流程中的關(guān)鍵節(jié)點，智能網(wǎng)聯(lián)汽車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)建立健全的、以技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為主體、包括管理標(biāo)準(zhǔn)和流程標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，進(jìn)一步指導(dǎo)測試人員開展模擬仿真測試工作，實現(xiàn)產(chǎn)品模擬仿真測試關(guān)鍵技術(shù)、流程節(jié)點的標(biāo)準(zhǔn)化。企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系具體包含內(nèi)容可參考表3所示。

表3企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)

序號	文件名稱	內(nèi)容說明
1	在環(huán)仿真測試系列管理標(biāo)準(zhǔn)	包括不同在環(huán)測試方式的管理，包括測試團(tuán)隊、測試任務(wù)、測試要求和測試交付文件等
2	仿真測試場景集搭建系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)	1、明確靜態(tài)場景的搭建標(biāo)準(zhǔn)，如道路標(biāo)志標(biāo)線、道路橫縱斷面設(shè)計、道路類型等，可參考相關(guān)國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)，如Open Drive，GB/T《智能網(wǎng)聯(lián)汽車 自動駕駛系統(tǒng)設(shè)計運行條件》（征求意見稿）等2、明確動態(tài)場景搭建標(biāo)準(zhǔn)，如試驗車輛動作、交通流特征、天氣環(huán)境、道路交通參與者動作、信號燈周期與相位定義等，可參考相關(guān)國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)，如Open Scenario，GB/T《智能網(wǎng)聯(lián)汽車 自動駕駛系統(tǒng)設(shè)計運行條件》（征求意見稿）等
3	仿真模型搭建系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)	1、明確車輛動力學(xué)仿真模型設(shè)置的參數(shù)以及各參數(shù)取值 2、明確傳感器仿真模型設(shè)置的參數(shù)以及各參數(shù)取值
4	仿真測試工具配置系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)	說明不同在環(huán)仿真測試方式的仿真測試工具配置要求和配置方法等
5	仿真測試接口系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)	說明不同在環(huán)仿真測試方式的接口開發(fā)規(guī)范，以及數(shù)據(jù)傳輸鏈路
6	仿真測試評價系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)	說明不同在環(huán)仿真測試方式的仿真測試評價要求和評價方法等
7	在環(huán)仿真測試系列流程標(biāo)準(zhǔn)	說明不同在環(huán)仿真測試方式的規(guī)范/流程，包括測試準(zhǔn)備、測試實施和測試評價等
8	仿真測試可信度評估系列流程標(biāo)準(zhǔn)	說明仿真測試可信度評估流程，以及可信度評估結(jié)果的評價指標(biāo)，包括： 1、模擬仿真測試工具置信度評估流程 2、車輛動力學(xué)模型、傳感器模型等仿真模型的可信度評估流程3、基于場景的模擬仿真測試與實車測試結(jié)果對比等方式的模擬仿真測試的可信度評估流程

關(guān)鍵路徑4

具備仿真測試工具鏈

隨著自動駕駛測試和驗證技術(shù)的提高，以及自動駕駛功能測試場景的數(shù)量和復(fù)雜程度增加，對仿真測試工具鏈提出了更高的要求。智能網(wǎng)聯(lián)汽車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)建立高置信度、高可靠性的模擬仿真測試工具鏈（包括仿真測試工具和仿真模型），保證測試結(jié)果準(zhǔn)確且可重復(fù)。 此外，由于自動駕駛系統(tǒng)需要海量的測試場景和數(shù)據(jù)來保證其功能的完善，智能網(wǎng)聯(lián)汽車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)支持和建設(shè)數(shù)據(jù)閉環(huán)，發(fā)揮數(shù)據(jù)價值和提高數(shù)據(jù)鏈路循環(huán)的速度，保證對場景數(shù)據(jù)的高效收集和利用，加速自動駕駛技術(shù)迭代。 賽目科技自研模擬仿真測試驗證評價工具鏈全景如下圖2所示，包含場景模塊、仿真引擎及評價模塊等，工具鏈集靜/動態(tài)場景仿真、車輛動力學(xué)仿真、傳感器仿真等為一體，支持算法快速接入和場景快速搭建，支持MIL/SIL/HIL一體化，支持?jǐn)?shù)據(jù)閉環(huán)，能夠?qū)ψ詣玉{駛感知、決策、控制等算法進(jìn)行全棧測試和驗證。

圖2賽目科技仿真測試驗證評價工具鏈全景

本文是《智能網(wǎng)聯(lián)汽車模擬仿真測試》系列的上篇，基于賽目科技的實踐經(jīng)驗和研究成果，主要講述了如何搭建健全、規(guī)范的企業(yè)模擬仿真測試體系能力，提出了建立模擬仿真測試管理辦法、建立模擬仿真測試工作流程、建立仿真測試企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，以及具備相應(yīng)的仿真測試工具鏈四個關(guān)鍵路徑。

下一期《智能網(wǎng)聯(lián)汽車模擬仿真測試》下篇將著重介紹基于企業(yè)健全的模擬仿真測試體系能力，如何具體開展智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品的模擬仿真測試，敬請期待。

參考文獻(xiàn)

[1]劉法旺,曹建永, 張志強(qiáng)等. 基于場景的智能網(wǎng)聯(lián)汽車“三支柱”安全測試評估方法研究[J].汽車工程學(xué)報,2022,12(5).

[2]劉法旺,何豐,周時瑩等.基于場景的智能網(wǎng)聯(lián)汽車模擬仿真測試評估方法與實踐[J].汽車工程學(xué)報,2023,13(02):135-145.

[3]朱冰,張培興,趙健等.基于場景的自動駕駛汽車虛擬測試研究進(jìn)展[J].中國公路學(xué)報,2019,32(06)10.19721/j.cnki.1001-7372.2019.06.001.

[4] Working Party on Automated/Autonomous and Connected Vehicles. Proposal for a second iteration of the New Assessment/Test Method for Automated Driving - Master Document［Informal Document］［Z］. United Nations：Working Party on Automated/Autonomous and Connected Vehicles，2022.

[5] REGULATION (EU)2022/1426.

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作者：前瞻事業(yè)部-白智敏