中國(guó)自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試：?jiǎn)栴}何在？如何解決？

自動(dòng)駕駛汽車在真正商業(yè)化應(yīng)用前，需要經(jīng)歷大量的道路測(cè)試才能達(dá)到商用要求。采用路測(cè)來優(yōu)化自動(dòng)駕駛算法耗費(fèi)的時(shí)間和成本太高，旦開放道路測(cè)試仍受到法規(guī)限制，極端交通條件和場(chǎng)景復(fù)現(xiàn)困難，測(cè)試安全存在隱患。世界各國(guó)交通環(huán)境也大相徑庭，形成全球通用的產(chǎn)業(yè)鏈體系比較困難。以上種種問題使得自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)鏈的全球化發(fā)展和技術(shù)交流面臨眾多實(shí)際問題。因此，基于場(chǎng)景庫的仿真測(cè)試是解決自動(dòng)駕駛研發(fā)測(cè)試挑戰(zhàn)的主要路線。

為提升智能網(wǎng)聯(lián)汽車的測(cè)試驗(yàn)證效率，有企業(yè)和智能網(wǎng)聯(lián)示范區(qū)開展了路測(cè)與虛擬仿真相結(jié)合的測(cè)試模式。我國(guó)也正在鼓勵(lì)探索自動(dòng)駕駛汽車與數(shù)字智能化道路有機(jī)融合的仿真技術(shù)。仿真技術(shù)在虛擬環(huán)境中模擬智能交通運(yùn)行，為智能交通調(diào)度運(yùn)營(yíng)管理提供決策依據(jù)，助力智慧城市的建設(shè)。

報(bào)告核心內(nèi)容

一、自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試的意義

自動(dòng)駕駛汽車在真正商業(yè)化應(yīng)用前，需要經(jīng)歷大量的道路測(cè)試才能達(dá)到商用要求。但作為新興事物，自動(dòng)駕駛汽車仍面臨著大量問題需要克服，如道路測(cè)試的時(shí)間樣本、各國(guó)對(duì)于自動(dòng)駕駛的法律容忍度、極端場(chǎng)景及危險(xiǎn)工況的測(cè)試安全性、各國(guó)道路交通環(huán)境及習(xí)慣不同等問題，都給自動(dòng)駕駛系統(tǒng)研發(fā)測(cè)試帶來諸多困難。

目前基于場(chǎng)景庫的仿真測(cè)試是解決自動(dòng)駕駛路側(cè)數(shù)據(jù)匱乏的重要路線。仿真測(cè)試主要通過構(gòu)建虛擬場(chǎng)景庫，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛感知、決策規(guī)劃、控制等算法的閉環(huán)仿真測(cè)試，滿足自動(dòng)駕駛測(cè)試的要求。場(chǎng)景庫是自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試的基礎(chǔ)，場(chǎng)景庫對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的覆蓋率越高，仿真測(cè)試結(jié)果越真實(shí)。而且自動(dòng)駕駛汽車研發(fā)的不同階段對(duì)于場(chǎng)景庫的要求也不同，需要場(chǎng)景庫實(shí)現(xiàn)不同的測(cè)試功能。

在自動(dòng)駕駛的開發(fā)流程中，純模型仿真-軟件在環(huán)仿真-半實(shí)物仿真-封閉場(chǎng)地道路測(cè)試-開放道路測(cè)試的開放流程是最經(jīng)濟(jì)、高效的開發(fā)流程。目前，自動(dòng)駕駛仿真已經(jīng)被行業(yè)廣泛接受。

二、國(guó)內(nèi)外自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試發(fā)展現(xiàn)狀

政策法規(guī)現(xiàn)狀方面，在世界范圍內(nèi)，眾多國(guó)家針對(duì)自動(dòng)駕駛及相關(guān)功能有著不同的政策策略及法規(guī)專注度。

歐盟認(rèn)為以協(xié)作、網(wǎng)聯(lián)、自動(dòng)為特征的出行模式是未來的交通系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)，但在智能網(wǎng)聯(lián)汽車整體策略上態(tài)度相對(duì)保守。美國(guó)發(fā)展智能網(wǎng)聯(lián)汽車擁有雄厚的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，參與自動(dòng)駕駛研發(fā)的企業(yè)涵蓋芯片技術(shù)、算法開發(fā)、系統(tǒng)集成、電信運(yùn)營(yíng)、仿真測(cè)試、電子設(shè)備、整車制造及信息服務(wù)等領(lǐng)域，且全部為本土及國(guó)際高精尖企業(yè)及研究機(jī)構(gòu)。日本方面，政府非常重視智能網(wǎng)聯(lián)汽車的研發(fā)與應(yīng)用，并認(rèn)為加快L3、L4級(jí)別自動(dòng)駕駛汽車的研發(fā)需要國(guó)家級(jí)場(chǎng)景庫協(xié)助日本主導(dǎo)國(guó)際話語權(quán)。

標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展現(xiàn)狀方面，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO于2018年正式成立TC22/SC33 WG9自動(dòng)駕駛場(chǎng)景工作組，制定自動(dòng)駕駛測(cè)試場(chǎng)景相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。此工作組由中國(guó)牽頭，汽車標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)秘書處王兆作為召集人，這是我國(guó)在ISO/TC22范疇內(nèi)首次承擔(dān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)工作組召集人職責(zé)，是我國(guó)在汽車國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化方面邁出的重要一步。

仿真測(cè)試應(yīng)用現(xiàn)狀方面，目前自動(dòng)駕駛仿真市場(chǎng)參與主體主要包括：科技公司、車企、自動(dòng)駕駛解決方案、仿真軟件企業(yè)、高校及科研機(jī)構(gòu)、智能網(wǎng)聯(lián)測(cè)試示范區(qū)。由于每個(gè)市場(chǎng)主體在自動(dòng)駕駛仿真方面的技術(shù)基礎(chǔ)不同，因此在推動(dòng)自動(dòng)駕駛仿真方面的研發(fā)及合作方式呈現(xiàn)不同模式。

三、自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試平臺(tái)環(huán)境

對(duì)自動(dòng)駕駛算法的開發(fā)來說，測(cè)試驗(yàn)證手段必不可少。引入虛擬仿真平臺(tái)進(jìn)行自動(dòng)駕駛測(cè)試的核心目的，正是為了彌補(bǔ)實(shí)車測(cè)試的不足，提高自動(dòng)駕駛汽車的安全性并接生測(cè)試時(shí)間和成本，快速推動(dòng)自動(dòng)駕駛汽車落地。

因此，自動(dòng)駕駛方正面向的主要客戶是有自動(dòng)駕駛開發(fā)需求的汽車廠商、算法公司以及各類汽車測(cè)試場(chǎng)，從滿足客戶使用的需求來講，自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試平臺(tái)至少應(yīng)該具備以下功能：滿足自動(dòng)駕駛感知、決策規(guī)劃、控制全棧算法的閉環(huán)反正測(cè)試；滿足汽車V字開發(fā)流程；加速自動(dòng)駕駛算法迭代升級(jí)。

仿真測(cè)試平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)與能力包括：虛擬場(chǎng)景構(gòu)建、感知系統(tǒng)仿真、車輛動(dòng)力學(xué)仿真、云加速仿真。

仿真測(cè)試平臺(tái)的核心功能包括：超高還原度的仿真場(chǎng)景、利用路采數(shù)據(jù)生成交互性強(qiáng)和還原度高的交通場(chǎng)景、云端大規(guī)模并行加速提升仿真測(cè)試效率。

四、場(chǎng)景庫體系建立與開放

自動(dòng)駕駛場(chǎng)景庫是智能網(wǎng)聯(lián)汽車研發(fā)與測(cè)試的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源，是評(píng)價(jià)智能網(wǎng)聯(lián)汽車功能安全的重要數(shù)據(jù)庫，是定義自動(dòng)駕駛汽車等級(jí)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)依據(jù)。自動(dòng)駕駛測(cè)試場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫主要通過虛擬仿真環(huán)境及工具鏈進(jìn)行復(fù)現(xiàn)，建設(shè)虛擬場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫是連接場(chǎng)景數(shù)據(jù)與場(chǎng)景應(yīng)用的關(guān)鍵橋梁。

道路測(cè)試轉(zhuǎn)發(fā)成仿真測(cè)試場(chǎng)景，需要經(jīng)歷四個(gè)步驟：場(chǎng)景理解、特征提取、場(chǎng)景聚類、場(chǎng)景生成。

國(guó)內(nèi)目前有中汽數(shù)據(jù)有限公司、中國(guó)汽車工程研究院股份有限公司、騰訊、百度等建立了自己的場(chǎng)景庫。

場(chǎng)景庫建設(shè)處于各自為戰(zhàn)的狀態(tài)。目前在自動(dòng)駕駛仿真場(chǎng)景庫建設(shè)方面，企業(yè)都投入大量資金與人才建立自己的場(chǎng)景庫。由于廠商之間缺乏有效合作，場(chǎng)景數(shù)據(jù)格式不一致，很難形成全國(guó)統(tǒng)一的場(chǎng)景庫。場(chǎng)景庫不統(tǒng)一也導(dǎo)致了自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試評(píng)價(jià)、認(rèn)證體系很難建立，阻礙了我國(guó)自動(dòng)駕駛汽車的發(fā)展。

五、自動(dòng)駕駛測(cè)試評(píng)價(jià)體系

現(xiàn)實(shí)世界的汽車在駕駛過程中會(huì)遇到各種駕駛情景，人類經(jīng)過不斷學(xué)習(xí)與積累，可以很快掌握應(yīng)對(duì)不同駕駛情景的能力，驗(yàn)證人類是否具備這種能力的辦法是駕照考試。同樣，自動(dòng)駕駛汽車商用前也需要通過一系列方法評(píng)價(jià)其“駕駛能力”，如駕駛安全性及舒適性、駕駛協(xié)調(diào)性等。

由于事件和成本的限制，自動(dòng)駕駛車輛無法進(jìn)行重返的道路測(cè)試，因此當(dāng)前普通共識(shí)是基于虛擬仿真的測(cè)試評(píng)價(jià)，充分驗(yàn)證自動(dòng)駕駛汽車在自然駕駛場(chǎng)景、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)測(cè)試場(chǎng)景、危險(xiǎn)工況場(chǎng)景、參數(shù)重組場(chǎng)景下的表現(xiàn)。利用仿真環(huán)境的真實(shí)性、可復(fù)現(xiàn)性、交互性、無限性、自動(dòng)化等特點(diǎn)，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)可以得到客觀的測(cè)試評(píng)價(jià)。

六、中國(guó)自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試展望

目前自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試已初步形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈體系，形成了科技公司、自動(dòng)駕駛解決方案商、仿真軟件企業(yè)為主的上游仿真軟件提供商，以車企、自動(dòng)駕駛測(cè)試機(jī)構(gòu)為主的仿真軟件下游應(yīng)用商。從產(chǎn)業(yè)鏈角度分析，目前自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試還存在諸多問題。

首先，仿真場(chǎng)景庫建設(shè)與合作機(jī)制有待完善。

（1）場(chǎng)景庫建設(shè)效率低、費(fèi)用高。

（2）場(chǎng)景庫規(guī)模不夠大，多樣性、覆蓋性、可擴(kuò)展性不強(qiáng)。

（3）場(chǎng)景有效性有待提高。

（4）測(cè)試場(chǎng)景中的測(cè)試真值及評(píng)估體系。

（5）場(chǎng)景庫建立缺乏合作，資源重復(fù)性投入大。

其次，自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試評(píng)價(jià)體系缺乏規(guī)范。由于不同仿真軟件系統(tǒng)架構(gòu)及場(chǎng)景庫構(gòu)建方法的不同，導(dǎo)致很難建立統(tǒng)一規(guī)范的仿真測(cè)試評(píng)價(jià)體系。

測(cè)試場(chǎng)景庫作為自動(dòng)駕駛仿真的基礎(chǔ)，是仿真建設(shè)的核心內(nèi)容。針對(duì)目前場(chǎng)景庫領(lǐng)域面臨的問題，建議加強(qiáng)一下方面的工作。

第一，將仿真技術(shù)應(yīng)用與交通行為管理和監(jiān)督；第二，建立全國(guó)范圍的基礎(chǔ)場(chǎng)景庫，同時(shí)鼓勵(lì)發(fā)展個(gè)性化場(chǎng)景；第三，探索自動(dòng)駕駛汽車與智慧交通、智慧城市有機(jī)融合的仿真技術(shù)；第四，建立仿真測(cè)試、認(rèn)真、審查機(jī)制；第五，鼓勵(lì)混行交通、人機(jī)交互等方面的仿真測(cè)試研究；第六，推動(dòng)仿真技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化。