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自动驾驶虚拟仿真技术（四）：仿真测试流程及要求

文章来源：焉知发布时间：2021-05-24

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自动驾驶系统分为了环境感知、决策规划和控制执行三个子系统，三个子系统又由传感器模型、决策模型、控制对象模型及对应的软件和硬件部分组成。

一、自动驾驶仿真测试对象

自动驾驶系统分为了环境感知、决策规划和控制执行三个子系统，三个子系统又由传感器模型、决策模型、控制对象模型及对应的软件和硬件部分组成。

图 1 自动驾驶系统通用架构

从V模型的角度，要完成自动驾驶系统的测试，就必须对其所包含的所有算法、软件、硬件、子系统、整车进行逐层的测试，以形成测试的全链条。

在测试方法选择上，仿真测试、场地测试与道路测试共同组成了自动驾驶测试的“三支柱”。其中，场地测试与道路测试仅针对整车层面，且覆盖的场景工况有限，尤其是对于长尾场景，难以通过实车的方式进行测试。而自动驾驶仿真测试可以很好地弥补实车测试的不足，除了场景覆盖度外，更是可以针对自动驾驶算法、软件、硬件、子系统、整车等不同层级的测试对象，形成全链条测试。

二、自动驾驶仿真测试流程

根据不同层级测试对象的特点，可选择不同的自动驾驶仿真测试环境，通常来说：对自动驾驶系统的模型算法、计算平台、域控制器等依次开展模型在环（MIL）、软件在环（SIL）、硬件在环测试（HIL），之后对整车开展驾驶员在环（DIL）和车辆在环（VIL）测试。具体仿真测试流程见下图2。

图 2 自动驾驶仿真测试流程

三、自动驾驶仿真测试执行环节

自动驾驶仿真测试典型的执行环节包括：测试需求分析、测试配置、接口定义、设计测试用例、测试执行、测试结果分析及测试结束条件等。

图 3 自动驾驶仿真测试执行环节

1、测试需求分析

仿真测试需求通常包括被测自动驾驶系统的功能及性能需求、对仿真结果的输出需求及仿真测试平台的自身需求等。

被测自动驾驶系统的功能及性能需求：功能规范、性能指标、架构框图、设计运行范围、测试范围等；
对仿真结果的输出需求：输出的数据格式及内容、输出数据频率、结果分析；
仿真测试平台的自身需求：同步性、实时性、稳定性等。

2、测试配置

测试配置指根据测试项目和需求，对仿真测试平台进行参数配置，具体包括：

车辆模型配置：主要设置空气动力学、动力传动系统、制动系统、转向系统、悬架系统、轮胎等；
静态场景配置：主要设置道路参数，包括道路、标线、标志、护栏、植被、路灯、天气等；
动态场景配置：主要是目标模型的输入，包括车辆、行人、动物及他们之间的动态关系；
传感器模拟配置：根据摄像头、毫米波雷达、激光雷达、超声波雷达的物理特性进行建模；
控制器配置：主要是设置供电配置电压、接口配置和协议配置。

3、接口定义

包括数据格式接口、通信接口、执行器和控制器之间的接口以及特殊接口等。

4、设计测试用例

测试用例的设计应兼顾充分性和效率原则，且对自动驾驶测试任务的描述、搭建和执行过程，具有可重复性。

测试用例主要描述功能、静态场景、动态场景、期望测试结果、通过标准等。

5、测试执行

测试执行指根据被测系统测试需求，制定试验大纲，再通过软件运行，开展具体的仿真场景测试工作，从而取得测试对象针对仿真平台输入信号的响应数据的过程。

测试执行具体包括初始状态设置、测试车辆运行、目标车辆添加、测试车辆决策、测试过程监控、测试过程自动化、数据存储等环节。

6、测试结果分析

对仿真结果应进行数据处理，具体包括数据分类、统计、筛选和可视化。

7、测试结束条件

主要用来评价系统仿真测试是否达到预定要求，通常包括
已按要求完成预定的系统测试任务；
实际测试过程遵循了预定的测试计划；
客观、完备地记录了测试过程和测试中发现的所有问题；
测试的全过程自始自终在控制下进行；
测试中的异常有合理解释或者正确有效的处理；
全部测试用例、测试软件和测试配置项已完成，数据已记录。

自动驾驶虚拟仿真技术

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