智能網聯汽車測試場場景設計方法研究

孔令旗，陳天姿，冀建波

[同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司，上海市 200092]

0 引 言

智能網聯汽車作為新一代汽車工業的重要發展方向，其安全性、智能性是重要的評價指標。作為“無人駕駛”的汽車，需要完成哪些安全測試，什么樣的汽車可以稱為智能網聯汽車，什么樣的汽車是安全的，目前國內外并未形成一套基本的標準或法則來明確這些問題。

借鑒傳統汽車測試方法，對智能網聯汽車進行安全測試成為解決上述問題的重要手段。但有別于以汽車極限性能測試為主的傳統汽車測試場，智能網聯汽車測試以運行安全測試為主，同時測試場景的設計是測試場測試能力的核心。

1 測試場景分類

有別于傳統汽車，基于互聯網技術的智能網聯汽車能夠實現位置、速度等自身運行狀態的信息傳輸共享，同時可以通過自身設備、路測設備、網絡終端獲取周邊道路、車輛、環境等信息。根據智能網聯汽車的實際運行狀態，圍繞“車- 路- 環境”三者之間的關系，構建車- 車、車- 路、車- 環境三類測試場景集。

基于車車通信，可以構建車輛超車輔助、匯入輔助、交叉口沖突避免等典型場景；基于車路通信，構建交叉口通行輔助、彎道速度預警、動態車道控制等場景；車與環境的測試，主要集中在雨、霧、冰、雪等自然環境下車輛控制、行人等移動侵入物的識別與避讓，以及隧道環境信號屏蔽響應等。

2 典型場景設計方法

通過分析場景交通行為、安全因素，解析場景中車輛、路側設施、環境因素等要素數據，提出典型場景中路段形式、車道數量、交叉口形態、路線長度、路側設備等基本要素的技術指標要求。

2.1 同向/逆向超車輔助

2.1.1 場景描述

如圖1 所示，車輛行駛過程中，后方B 車通過車車通信向周邊車輛發出超車需求，周邊車輛（A 車、C車等）接收到車輛超車需求信息后，調整車輛軌跡，使B 車能高速、順利完成超車作業，有效避免車輛發生碰撞事故。

圖1 同向/ 逆向超車輔助場景示意圖

2.1.2 場景需求分析

該實驗場景主要在長直線道路完成實驗，車道需求至少單向2 車道，該場景目前尚未有任何實驗標準可供參考。為符合現實生活中車輛超車時的真實狀態，可將實驗車速覆蓋在30～80 km/h 范圍內，以實驗超車輔助場景分別在低速、高速狀態下的運行狀態。

該實驗場景對于場地建設的需求總結見表1。

表1 超車輔助場景建設需求

2.2 交叉口沖突避免

2.2.1 場景描述

車輛行駛至無信號燈交叉口，由于無法得知其余車輛駕駛員采取何種駕駛措施，常會導致車輛碰撞事故的發生。交叉口沖突避免通過車車通信，采集進入交叉口車輛的速度、位置等信息，通過預測未來行車軌跡判斷沖突方向車輛的潛在碰撞概率，當車輛判斷出存在碰撞隱患時，則通過提醒駕駛員加速、減速等信息或車輛自動加減速，讓優先級別高的車輛優先通過交叉口（見圖2）。

圖2 交叉口沖突避免場景示意圖

2.2.2 場景需求分析

該實驗場景需要在交叉路口實現，十字型、T 字型路口均可，需要存在沖突方向車流。為符合現實生活中大多數路口形式，使路口靈活性更高（十字型可靈活變為T 字型），同時在實驗過程中實現多股沖突車流沖突避免的場景，建議以十字型交叉路口為主。

該實驗場景對于場地建設的需求總結見表2。

表2 交叉口沖突避免場景建設需求

2.3 交叉口信號配時優化

2.3.1 場景描述

實驗車輛均為搭載車載系統的智能車輛，車載系統內有車輛行駛的車載數據，包括實時車輛位置、車速、歷史路徑（包括在該路段的轉彎信息等）等。車輛實時地通過DSRC 設備將車載信息傳送至路側設備，路側設備根據各車現有位置、車速和歷史路徑信息判斷在即將通過測試路口的車輛數和不同轉彎方向的車輛數，以及到達時間，來對信號交叉口進行重新配時。配時以交叉口總體延誤最小為最終目標。

圖3 交叉口信號配時優化場景示意圖

2.3.2 場景需求分析

該場景需要一個小型城市路網，需要有至少一個信號控制交叉口，同時需要路側設備以實現信息交互。

該實驗場景對于場地建設的需求總結見表3。

表3 交叉口信號配時優化場景建設需求

2.4 霧環境下速度控制和預警

2.4.1 場景描述

如圖4 所示，大霧環境下，A 車在道路上行駛，車輛利用搭載的車載交通環境視覺感知與預警系統獲得能見度的估計值，據此確定安全行車速度，根據實際車速進行風險預警，提醒駕駛員應適當減速確保安全，或車輛自動將速度降至安全車速以下。能見度變化的實現由煙霧發生器產生并控制，能見度大小可調可控。

圖4 霧環境下速度控制場景示意圖

2.4.2 場景需求分析

該實驗場景可在長直路段實現，根據能見度在50～500 m 左右時對車速的限制，實驗車速需要在20～80 km/h 之間進行測試，長度應在70～380 m 左右，路段至少單向2 車道。

該實驗場景對于場地建設的需求總結見表4。

表4 霧環境下速度控制和預警場景建設需求

2.5 隧道通信和定位能力測試

2.5.1 場景描述

該場景主要利用隧道進行智能網聯車輛信號屏蔽測試，智能網聯車輛依賴于車輛與外界的通信，因此需要測試車輛在通信屏蔽環境下車輛的反應和運行情況，以保證智能網聯車輛運行的安全性（見圖5）。

2.5.2 場景需求分析

該場景需要隧道，為實現信號的有效屏蔽，建議隧道長度大于100 m，同時在隧道周圍布設各類通信設備。

該實驗場景對于場地建設的需求總結見表5。

圖5 隧道測試場景示意圖

表5 隧道測試場景建設需求

3 結 語

基于歸納推理的智能網聯汽車安全測試，測試場景復雜。怎樣在復雜多變的各種可能運行狀態中選擇合適的狀態予以場景固化，再通過場景設計解析構建場景模型和建設需求，支撐智能網聯汽車測試場總體設計，是測試場總體設計成敗的關鍵。本文以基于“車- 路- 環境”的部分典型測試場景為案例，詳細解析了從運行狀態到建設需求的落地過程，可為未來測試基地總體設計提供指導。