極值理論在車輛級別安全性驗證中的應(yīng)用及其對自動駕駛車輛的啟示

為了使自動駕駛車輛可以盡可能地取代駕駛員，科學(xué)家們做了很多工作。可是如何確認(rèn)自動駕駛車輛的安全性，卻少有人研究。預(yù)計在極端情況下，自動駕駛車輛的安全性，是自動駕駛車輛商用化需要克服的挑戰(zhàn)之一。

使用傳統(tǒng)的統(tǒng)計方法來驗證整個車輛的安全性將要求車輛覆蓋所有可能發(fā)生的情況。可最近有一項研究表明，可以使用近似碰撞，并使用極值理論的方法來估計實際碰撞發(fā)生的可能性（近似碰撞的事件的頻率可以用于外推，以估計碰撞的頻率，這可以通過使用統(tǒng)計學(xué)中的極值理論來實現(xiàn)）。使用近似碰撞的好處是可以利用更多的可用數(shù)據(jù)來進行統(tǒng)計估計，這導(dǎo)致估計的變化較小。

為了使用這種方法，需要一個與碰撞的緊密程度有關(guān)的度量。本文表明，這種度量的選擇對從數(shù)據(jù)中得出的推論有顯著的影響。通過選擇正確的度量，這種方法可以用于驗證車輛的安全性。這在保持有效性高的同時要求的數(shù)據(jù)比現(xiàn)有的統(tǒng)計方法要低。

在本文中，使用極值理論對一個包含超過250 000公里行駛數(shù)據(jù)的大型數(shù)據(jù)集的碰撞頻率進行估計。結(jié)果顯示，度量的選擇對從相同數(shù)據(jù)中得出的推論有很大的影響。在本文中，使用制動威脅數(shù)量（BTN）作為度量時，結(jié)果估計的可信度較高。其中BTN的計算公式如下所示：

其中，[aobj]代表的是當(dāng)下物體的加速度，而[areq]代表的是不發(fā)行碰撞時所需要的加速度 ，[amax]代表的是制動器所能產(chǎn)生的最大加速度。