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一文读懂自动驾驶仿真测试技术现状
2021-07-07 23:00:38· 来源：九章智驾 作者：陈康成
什么是自动驾驶仿真测试虚拟仿真技术是汽车研发、制造、验证测试等环节不可或缺的技术手段，能有效缩短技术和产品开发周期，降低研发成本；随着汽车智能化、网联
什么是自动驾驶仿真测试
虚拟仿真技术是汽车研发、制造、验证测试等环节不可或缺的技术手段，能有效缩短技术和产品开发周期，降低研发成本；随着汽车智能化、网联化趋势的发展，虚拟仿真技术有了更大的发挥空间，比如自动驾驶系统的仿真测试验证；虚拟仿真测试是实现高阶自动驾驶落地应用的关键一环，具备自动驾驶功能的车辆必须经过大量的虚拟仿真测试以及实车路测之后才能商用化；
自动驾驶汽车商用化需经历的三个测试阶段：仿真测试、封闭场地测试、开放道路测试。
自动驾驶仿真测试：主要是以数学建模的方式将自动驾驶的应用场景进行数字化还原，建立尽可能接近真实世界的系统模型，无需实车直接通过软件进行仿真测试便可达到对自动驾驶系统及算法的测试验证目的。
仿真测试包括以下几种类型：模型在环仿真（MIL）— 软件在环仿真（SIL）— 硬件在环仿真（HIL）— 整车在环仿真（VIL）
自动驾驶系统开发V字流程
自动驾驶仿真测试的必要性
实车道路测试面临的问题：
据美国兰德公司研究：一套自动驾驶系统至少需要通过110亿英里的驾驶数据来进行系统和算法的测试验证才能达到量产的条件；因此单纯依靠实车路测极难完成这一目标，并且实车路测还存在以下问题：
道路测试周期长，成本高，效率低
覆盖的场景工况有限，尤其是对于“corner case”，很难复现
对于一些极端的危险场景，道路测试安全性无法保障
仿真测试的优势：
测试场景配置灵活，场景覆盖率高；
测试过程安全，且对于一些“corner case”能够进行复现再测试
可实现自动测试和云端加速仿真测试，有利于提升测试效率和降低测试成本
实车测试与仿真测试方案对比
备注：● 真实 ○ 虚拟 ◎ 虚拟或部分真实 数据参考：中国汽车工程研究院
三者之间的关系
仿真测试、封闭场地测试、开放道路测试三者之间互相补充，形成测试闭环，共同促进自动驾驶车辆的研发和标准体系建立：
1）仿真测试结果可以在封闭场地和开放道路进行测试验证；
2）通过道路测试得出的危险场景，将会反馈到仿真测试中，便可有针对性的去调整设定场景和参数空间；
3）仿真测试和封闭场地测试的最终结果要进行综合评价，基于评价结果不断地去完善评价准则和测试场景库。
仿真测试、封闭场地测试、道路测试形成闭环促进研发及标准建立（资料来源- i-VISTA）
自动驾驶仿真测试的重要构成：场景库、仿真平台、评价体系；其中，场景库是基础，仿真平台是核心，评价体系是关键；三者紧密耦合，相互促进：场景库的建设需要仿真平台和评价体系作为指导，仿真平台的发展进化需要场景库和评价体系作为支撑，而评价体系的建立和完善也需要以现有的场景库和仿真平台作为参考基础；接下来笔者将从场景库、仿真平台、评价体系这三个重要方面依次展开来介绍。
一、场景库
1.1 什么是测试场景，包含哪些核心要素？
自动驾驶测试场景定义：自动驾驶汽车与其行驶环境各组成要素在一段时间内的总体动态描述，要素组成由所期望检验的自动驾驶汽车的功能决定；（定义引自：中汽协团体标准-自动驾驶系统功能测试第7部分 – 仿真测试）简言之，场景可以被视为是自动驾驶汽车行驶场合与驾驶情景的有机组合。具有场景无限丰富、极其复杂、难以预测、不可穷尽等特点。
测试场景要素：测试车辆自身要素以及外部环境要素；外部环境要素又包括：静态环境要素、动态环境要素、交通参与者要素、气象要素等。
虚拟仿真技术是汽车研发、制造、验证测试等环节不可或缺的技术手段，能有效缩短技术和产品开发周期，降低研发成本；随着汽车智能化、网联化趋势的发展，虚拟仿真技术有了更大的发挥空间，比如自动驾驶系统的仿真测试验证；虚拟仿真测试是实现高阶自动驾驶落地应用的关键一环，具备自动驾驶功能的车辆必须经过大量的虚拟仿真测试以及实车路测之后才能商用化；
自动驾驶汽车商用化需经历的三个测试阶段：仿真测试、封闭场地测试、开放道路测试。
自动驾驶仿真测试：主要是以数学建模的方式将自动驾驶的应用场景进行数字化还原，建立尽可能接近真实世界的系统模型，无需实车直接通过软件进行仿真测试便可达到对自动驾驶系统及算法的测试验证目的。
仿真测试包括以下几种类型：模型在环仿真（MIL）— 软件在环仿真（SIL）— 硬件在环仿真（HIL）— 整车在环仿真（VIL）
自动驾驶系统开发V字流程
自动驾驶仿真测试的必要性
实车道路测试面临的问题：
据美国兰德公司研究：一套自动驾驶系统至少需要通过110亿英里的驾驶数据来进行系统和算法的测试验证才能达到量产的条件；因此单纯依靠实车路测极难完成这一目标，并且实车路测还存在以下问题：
道路测试周期长，成本高，效率低
覆盖的场景工况有限，尤其是对于“corner case”，很难复现
对于一些极端的危险场景，道路测试安全性无法保障
仿真测试的优势：
测试场景配置灵活，场景覆盖率高；
测试过程安全，且对于一些“corner case”能够进行复现再测试
可实现自动测试和云端加速仿真测试，有利于提升测试效率和降低测试成本
实车测试与仿真测试方案对比
备注：● 真实 ○ 虚拟 ◎ 虚拟或部分真实 数据参考：中国汽车工程研究院
三者之间的关系
仿真测试、封闭场地测试、开放道路测试三者之间互相补充，形成测试闭环，共同促进自动驾驶车辆的研发和标准体系建立：
1）仿真测试结果可以在封闭场地和开放道路进行测试验证；
2）通过道路测试得出的危险场景，将会反馈到仿真测试中，便可有针对性的去调整设定场景和参数空间；
3）仿真测试和封闭场地测试的最终结果要进行综合评价，基于评价结果不断地去完善评价准则和测试场景库。
仿真测试、封闭场地测试、道路测试形成闭环促进研发及标准建立（资料来源- i-VISTA）自动驾驶仿真测试的重要构成：场景库、仿真平台、评价体系；其中，场景库是基础，仿真平台是核心，评价体系是关键；三者紧密耦合，相互促进：场景库的建设需要仿真平台和评价体系作为指导，仿真平台的发展进化需要场景库和评价体系作为支撑，而评价体系的建立和完善也需要以现有的场景库和仿真平台作为参考基础；接下来笔者将从场景库、仿真平台、评价体系这三个重要方面依次展开来介绍。
一、场景库
1.1 什么是测试场景，包含哪些核心要素？
自动驾驶测试场景定义：自动驾驶汽车与其行驶环境各组成要素在一段时间内的总体动态描述，要素组成由所期望检验的自动驾驶汽车的功能决定；（定义引自：中汽协团体标准-自动驾驶系统功能测试第7部分 – 仿真测试）简言之，场景可以被视为是自动驾驶汽车行驶场合与驾驶情景的有机组合。具有场景无限丰富、极其复杂、难以预测、不可穷尽等特点。
测试场景要素：测试车辆自身要素以及外部环境要素；外部环境要素又包括：静态环境要素、动态环境要素、交通参与者要素、气象要素等。
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