智能网联汽车模拟仿真测试（下）——产品模拟仿真测试

引言

随着汽车智能化、网联化以及自动驾驶技术的迭代更新，面向传统汽车的测试工具与测试评估方法已不能满足自动驾驶车辆测试验证的需要。目前，基于场景的智能网联汽车“三支柱”安全测试评估方法[1]已成为广泛的行业共识，模拟仿真测试是其重要手段之一，其在测试效率、测试成本等方面具有巨大的技术优势，能够有效支撑智能网联汽车的安全性评估，推动自动驾驶技术发展和产业落地[2][3]。

联合国世界车辆法规协调论坛（WP.29）自动驾驶验证方法非正式工作组提出一种包含场景目录、模拟仿真测试、封闭场地测试、实际道路测试、审核评估和在用监测等5类技术手段的《自动驾驶新型测评方法（NATM）》[4]。2022年8月，欧盟发布自动驾驶车辆型式认证法规REGULATION (EU)2022/1426[5]，法规提出必须对自动驾驶系统（ADS）进行合规性评估，评估可通过模拟仿真测试、封闭场地测试和实际道路测试开展。此外，法规还规定了使用模拟仿真测试开展合规性评估时模拟仿真测试工具链的可信度评估原则。

国内也在持续推进智能网联汽车准入管理和模拟仿真测试相关研究。2022年11月，工业和信息化部会同公安部联合发布《关于开展智能网联汽车准入和上路通行试点工作的通知（征求意见稿）》（以下简称“《通知》”），《通知》中要求智能网联汽车生产企业应具备满足模拟仿真测试条件的设计验证能力，并基于此能力，能够针对智能网联汽车产品开展模拟仿真测试，出具产品模拟仿真测试报告。

智能网联汽车产品模拟仿真测试

鉴于赛目科技的研究成果和实践经验，本文重点论述在智能网联汽车生产企业建立健全、完善的模拟仿真测试企业能力的基础上，如何更好地开展智能网联汽车产品模拟仿真测试工作，包括制定测试策略、执行模拟仿真测试、搭建测试评价体系和开展模拟仿真测试可信度评估四个关键环节，最终充分、有效地验证智能网联汽车产品的安全性。

关键环节1

制定测试策略

针对智能网联汽车产品的自动驾驶功能，企业应制定详细的智能网联汽车产品测试策略，得到产品模拟仿真测试场景集。其中，为满足场景覆盖度要求，模拟仿真测试场景集应至少包括基于设计运行条件（ODC）涉及的各类场景要素，如道路、交通、天气、车辆状态等，并充分考虑自动驾驶系统在实际运行中可能出现的危险场景和失效场景。智能网联汽车测试策略分析流程和构建产品模拟仿真测试场景集流程如图1所示。

图1 测试策略分析流程和模拟仿真测试场景集

关键环节2

执行模拟仿真测试

为保证智能网联汽车产品模拟仿真测试工作具备科学性、规范性和可重复性，仿真测试人员应根据已制定的模拟仿真测试管理办法、模拟仿真测试工作流程和企业模拟仿真测试系列标准，执行智能网联汽车产品的模拟仿真测试，主要包括测试准备、测试实施和测试结果评价三个阶段。

（1）测试准备阶段

测试准备阶段内容包括确定在环测试方式，获得测试用例集，明确测试人员和测试排期、配置模拟仿真测试工具链（包括仿真测试工具和仿真模型）、搭建仿真测试环境、开发和调试模拟仿真测试接口等。测试准备阶段主要步骤如下表1所示。

表1 测试准备阶段主要步骤

步骤	内容
1	基于测试策略分析得到的智能网联汽车产品测试策略，参考政策标准、模拟仿真测试用例集模版和场景泛化生成方法（企业可自定义），测试人员编制产品模拟仿真测试用例集
2	参考已制定的模拟仿真测试管理办法，模拟仿真测试工作流程和模拟仿真测试方案模版，编制产品模拟仿真测试方案，包括明确在环测试方式、测试人员安排、测试设备和工具、测试流程、排期计划，以及相关接口定义、模型设置、测试数据分析和存储等，指导本次产品的具体仿真测试执行
3	根据产品模拟仿真测试方案中确定的在环测试方式，参考仿真测试工具配置系列技术标准，配置相应的模拟仿真测试工具
4	根据产品模拟仿真测试方案中确定的仿真测试模型，参考仿真模型搭建系列技术标准，搭建车辆动力学模型和传感器模型等
5	基于仿真测试工具，参考仿真测试场景集搭建系列技术标准和产品模拟仿真测试用例集，搭建模拟仿真测试的动、静态场景
6	开发和调试模拟仿真测试接口，参考仿真测试接口开发规范和仿真测试接口文档模版、仿真测试接口系列技术标准，输出产品仿真测试接口文档
7	参考模拟仿真测试可信度评估报告模版，测试人员编制产品模拟仿真测试可信度评估报告，证明企业使用的模拟仿真测试工具满足置信度要求，以及车辆动力学仿真模型、传感器仿真模型等仿真模型满足可信度要求。详细内容可参考关键环节4 模拟仿真测试可信度评估

（2）测试实施阶段

在模拟仿真测试准备阶段结束后，参考企业模拟仿真测试工作流程和仿真测试流程标准，基于测试准备阶段编制的产品模拟仿真测试用例集、产品模拟仿真测试方案等过程文件，仿真测试人员执行智能网联汽车产品的模拟仿真测试，并记录和存储相关测试数据。具体测试流程如图2所示。

图2 模拟仿真测试实施流程

（3）测试评价阶段

在测试执行阶段结束后，由测试人员对本次执行的仿真测试数据进行分析、处理和存储，并根据测试结果和设置的关键评价指标产品关键性评估指标列表（企业可自定义），对测试结果进行充分、科学和准确地评价。参考模拟仿真测试报告模版，测试人员编写产品模拟仿真测试报告。详细内容可参考关键环节3 搭建测试评价体系。

同时，组织相关专家团队，对测试结果进行专业地评审和确认。在专家评审后，基于模拟仿真测试评审表模版，出具产品模拟仿真测试评审表，明确评审时间、评审地点、评审人员、评审内容、是否通过评审等内容。

本阶段其他过程输出文件包括产品模拟仿真测试数据说明文件等，说明本次模拟仿真测试过程中产生的测试数据的存储地点和方式，可包括模拟仿真测试可信度评估数据的存储地点和方式等。

以基于Sim Pro仿真测试工具链的自动驾驶产品A软件在环模拟仿真测试（SIL）为例，具体描述模拟仿真测试流程和步骤：

（1）针对智能网联汽车产品A的自动驾驶功能，制定详细的智能网联汽车产品A测试策略，得到产品A模拟仿真测试场景集；

（2）参考标准法规要求，得到产品A模拟仿真测试用例集；

（3）编制产品A模拟仿真测试方案，其中，明确使用软件在环（SIL）的模拟仿真测试方式和仿真测试工具链Sim Pro；明确测试人员、测试计划，以及相关仿真模型设置、测试数据分析和存储等内容；

（4）搭建模拟仿真测试环境：在ubuntu环境中，配置显卡驱动和安装Sim Pro；基于Sim Pro和产品A模拟仿真测试用例集，使用道路编辑器模块（搭建静态场景）和场景编辑器模块（搭建动态场景），搭建每个测试用例的模拟仿真测试地图文件（.xodr）和场景文件（.xosc）；

（5）设置仿真模型关键参数，如传感器模型和车辆动力学模型等；

（6）根据产品A自动驾驶算法输入/输出接口信息，开发和调试自动驾驶算法和Sim Pro交互数据的仿真测试接口，完成与自动驾驶算法的对接；

（7）开展模拟仿真测试可信度评估相关内容，实时存储可信度评估测试相关数据，编制产品A模拟仿真测试可信度评估报告；

（8）采用自动化测试的方式，执行联合仿真SIL测试，并实时存储本次测试相关数据；

（9）根据测试评价指标对测试结果进行评价，编制产品A模拟仿真测试报告；

（10）根据本次测试相关的数据，编制产品A模拟仿真测试数据说明文件。

图3 Sim Pro SIL测试示意图

关键环节3

搭建测试评价体系

如何客观、真实地评价模拟仿真测试的有效性和准确性是模拟仿真测试的重要环节之一，可以为产品功能的迭代和优化提供合理的建议。赛目提出建立基于场景的多维度评价指标体系，主要包括以下两大方面：

• 针对单一模拟仿真测试场景，可以从安全性、合规性、舒适性和智能性等方面对智能网联汽车产品进行评价，具体评价指标可参考下表2设置。

序号	指标类别	具体指标示例
1	安全性	跟车距离、横向偏移、检测到行人时间等
2	合规性	是否骑压实线、是否正确开启转向灯等
3	舒适性	最大纵向加速度、制动次数等
4	智能性	超越前方慢车、根据气象条件自动切换不同驾驶模式等

表2 单一仿真测试场景具体评价指标

针对智能网联汽车产品自动驾驶功能的模拟仿真测试场景集，从统计学角度，采用蒙特卡罗法（Monte Carlo）等统计方法进行大量计算和有效评价，包括场景覆盖度、场景有效性等，得出产品模拟仿真测试场景集的统计学特性。

关键环节4

模拟仿真测试可信度评估

针对产品的模拟仿真测试可信度评估，企业可开展模拟仿真测试工具置信度评估，车辆动力学、传感器等仿真模型的可信度评估，以及可通过与实车测试结果对比等手段验证模拟仿真测试的可信度。基于以上内容，测试人员可编制产品模拟仿真测试可信度评估报告。

       赛目科技提出一种模拟仿真测试可信度评估框架，其中主要包括仿真工具置信度评估、仿真模型可信度评估以及测试场景可信度评估，如图4所示。

图4 模拟仿真测试可信度评估框架

本文是《智能网联汽车模拟仿真测试》系列的下篇，重点介绍了为充分、有效地验证智能网联汽车产品的安全性，基于企业已健全、完善的模拟仿真测试能力，如何具体开展智能网联汽车产品的模拟仿真测试，明确了需要制定测试策略、执行模拟仿真测试、搭建测试评价体系和模拟仿真测试可信度评估四个关键环节。2023 年 8 月19 日，由赛目科技和中汽中心联合牵头的国内首个模拟仿真测试领域的推荐性国家标准 GB/T《智能网联汽车 自动驾驶功能仿真试验方法及要求》立项公示结束，该标准不仅能够有效支撑企业模拟仿真体系能力和标准体系建设，而且是执行产品模拟仿真测试的重要依据。赛目科技依托自主研发的模拟仿真测试工具链 Sim Pro 和长期积累的模拟仿真测试经验，对标《通知》要求，可助力企业持续加强模拟仿真测试体系能力建设，以及深入开展智能网联汽车产品的模拟仿真测试服务，积极促进智能网联汽车产品功能、性能的提升，有力支撑智能网联汽车产品的商业化落地。

参考文献

[1] 刘法旺, 曹建永, 张志强等. 基于场景的智能网联汽车“三支柱”安全测试评估方法研究[J]. 汽车工程学报, 2022,12(5).

[2] 刘法旺,何丰,周时莹等.基于场景的智能网联汽车模拟仿真测试评估方法与实践[J].汽车工程学报,2023,13(02):135-145.

[3] 朱冰, 张培兴, 赵健等. 基于场景的自动驾驶汽车虚拟测试研究进展[J]. 中国公路学报, 2019,32(06):1-19.DOI:10.19721/j.cnki.1001-7372.2019.06.001.

[4] Working Party on Automated/Autonomous and Connected Vehicles. Proposal for a second iteration of the New Assessment/Test Method for Automated Driving - Master document［Informal document］［Z］. United Nations：Working Party on Automated/Autonomous and Connected Vehicles，2022.

[5] REGULATION (EU)2022/1426.