自动驾驶场景仿真与ASAM OpenX标准应用
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2.2.2 我国标准法规现状

1.国家政策层面

为加强道路机动车辆生产企业及产品准入管理,推动智能网联汽车产业健康有序发展,工信部装备工业一司组织编制了《智能网联汽车生产企业及产品准入管理指南(试行)》(征求意见稿)(以下简称《指南》文件),于2021年4月8日向社会公开征求意见。

《指南》文件包含主文件十条要求以及四个附件,分别为《附件1 智能网联汽车生产企业安全保障能力要求》《附件2 智能网联汽车产品准入过程保障要求》《附件3 智能网联汽车产品准入测试要求》《附件4 名词解释》。《指南》文件的实施范围为申请准入的具备有条件自动驾驶、高度自动驾驶功能的智能网联汽车生产企业及其产品,也就是驾驶自动化分级中的L3及L4级别的自动驾驶汽车。《指南》文件可以归纳为企业准入和产品准入两部分,其中产品准入还包括过程保障要求和测试要求。主文件与各附件内容的对应关系如图2-23所示。

图2-23 《指南》文件框架与内容

整体来说,《指南》文件系统的规定了L3、L4级自动驾驶企业及产品的准入纲领性要求,但尚缺乏具体的技术规范、测试要求、技术指标;单从纲领性要求来看,为满足安全保障要求,准入门槛较高,相较于传统车辆准入,智能网联汽车企业及产品准入成本将明显提高。

《指南》文件的发布将进一步推动智能网联汽车产业健康有序发展,引导企业按照要求提升产品的一致性、安全性、有效性,建立全流程的研发生产安全保障能力。

仿真测试是《指南》文件中对产品准入的测试要求之一,一共包含7条内容,摘录如下:

驾驶自动化系统模拟仿真测试的要求至少包括:

(一)模拟仿真测试应能验证驾驶自动化系统在典型场景和连续场景下的安全性、道路交通规则符合性,满足相应的道路交通安全要求。典型场景应覆盖封闭场地测试所要求的测试场景及设计运行范围所要求的驾驶自动化功能场景;模拟仿真测试中连续场景应能反应实际道路测试的场景要素组合情况。

(二)应说明驾驶自动化系统的组成及工作原理、驾驶自动化功能及其设计运行条件、风险减缓策略、最小风险状态以及必要的安全风险提醒等。

(三)应说明模拟仿真测试的软硬件环境和工具链、驾驶自动化功能验证的场景库,以及使用的车辆动力学、传感器等模型及其关键参数。

(四)应能在多个相同场景下,通过封闭场地和实际道路测试,并与模拟仿真结果对比,验证模拟仿真测试的有效范围。

(五)应提供模拟仿真测试过程中所涉及的测试类型、测试方法、评价方法、测试流程以及测试数据存储等说明。应保证模拟仿真测试结果的可追溯性。

(六)应覆盖产品设计运行条件内的道路、基础设施、交通环境等要素,构建典型场景,验证产品所声明的驾驶自动化功能是否符合安全要求。

(七)应定义设计运行条件内不同场景要素的参数组合,针对驾驶自动化功能建立可合理预见的测试场景库;通过连续自动化仿真测试,验证驾驶自动化系统是否符合功能安全和预期功能安全要求。

模拟仿真测试要求整合了企业仿真能力要求和测试要求,但是对企业能力要求比重仍较大。此外,仿真测试要求中,反复提到并强调了仿真测试对场景的要求,主要内容包括:

1)仿真测试需验证典型和连续两种场景,不能简单通过单一测试用例来进行仿真测试。

2)对仿真测试的工具链和验证场景进行管理,尤其是关键模型的精确度。

3)强调了在相同场景下的仿真测试有效性验证。

4)提出了场景对产品产品设计运行条件的覆盖要求,不仅要构建典型场景,而且应定义不同场景要求的参数组合,针对驾驶自动化功能建立可合理预见的测试场景库。

由此可见,场景仿真在智能网联汽车产品的安全验证方面至关重要,是智能网联汽车产品能否真正落地的关键元素。

2.国家标准层面

(1)关于《自动驾驶功能仿真测试标准化需求研究报告》

随着智能化信息化与汽车的深度融合,汽车正在从传统的交通运输工具转变为新型的智能出行载体,各企业都积极在智能网联汽车研发中大量投入,功能开发的方式越来越多元化,功能测试的手段也越来越多样化。联合国WP29 GRVA工作组提出多支柱法,以道路测试、场地测试、仿真测试、审核等多种方法来支撑自动驾驶功能的评价。仿真测试作为新兴的测试手段仍存在着诸多问题,国际和国内均尚不具备完善的标准体系,缺乏统一的认识。

在此背景下,汽标委智能网联汽车分委在2019年成立了自动驾驶功能仿真测试标准化需求研究项目组,集合行业主流技术供应商、车企和第三方检测机构,通过分析行业现状、技术发展、法律法规及国内外标准等对仿真测试标准化需求及其可行性进行梳理与分析,为下一步国家标准制定提供参考。

作为该项目组的研究成果,《自动驾驶功能仿真测试标准化需求研究报告》于2020年发布。在该研究报告编制过程中,各起草单位参阅了大量材料,并借鉴了行业的部分素材,从自动驾驶功能仿真测试现状、自动驾驶功能仿真测试通用要求标准化研究、自动驾驶功能仿真测试工具标准化研究、自动驾驶功能仿真测试场景标准化研究、自动驾驶功能仿真测试流程与评价方法标准化研究五个方面对行业现状做了梳理,并针对各领域的标准化可行性做了分析,形成了如下结论:

1)优先启动:仿真测试的术语和定义、仿真测试对象及其要求、仿真测试的可重复性和真实性要求、自动驾驶功能基础仿真测试场景及其通过评价指标的标准化工作。

2)推迟启动:仿真模型精度要求、仿真测试工具之间及仿真工具内部的数据传输接口、仿真测试工具性能要求、仿真测试场景设计方法、仿真测试场景管理方法、仿真测试场景数据格式、仿真测试流程的标准化工作。

3)不启动:仿真测试的全面性要求、仿真测试场景评价方法、仿真测试数据管理的标准化工作。

(2)关于《智能网联汽车自动驾驶功能仿真试验方法及要求》

在前文所述的《自动驾驶功能仿真测试标准化需求研究报告》的基础上,汽标委智能网联汽车分委于2021年4月成立了国家推荐性标准《智能网联汽车自动驾驶功能仿真试验方法及要求》项目组,推动标准制定的预研工作。

《智能网联汽车自动驾驶功能仿真试验方法及要求》的内容包含仿真测试的术语和定义、仿真测试对象及其要求、仿真测试的真实性和可重复性要求、自动驾驶功能基础仿真测试场景及其通过评价指标。该标准将与《智能网联汽车自动驾驶功能场地试验方法及要求》《智能网联汽车自动驾驶功能道路试验方法及要求》相结合,构成多支柱中的重要部分,并与《智能网联汽车自动驾驶系统通用技术要求》配合服务自动驾驶技术的发展。

3.团体标准层面

(1)C-ASAM工作组:ASAM标准的中国化

中国的驾驶场景极具特色,不仅道路结构、交通标志、交通信号灯等形态各异,人车混流的交通状况也为构建动态仿真场景增加了许多难度。为了更有针对性地解决与中国特色场景相关的诸多问题,ASAM于2018年与中汽中心下属中汽数据有限公司(以下简称“中汽数据”)开展技术交流。中汽数据在驾驶场景、模拟仿真等领域取得的进展得到了ASAM的高度认可。

早在2018年4月,中汽中心驾驶场景及仿真测试团队就在支撑国际标准化组织ISO/TC22/SC33/WG9自动驾驶测试场景工作组标准制修订工作。2018年10月,ASAM邀请中汽数据专家参加OpenDRIVE、OpenSCENARIO标准项目启动大会并发表演讲,这是中国场景第一次在世界自动驾驶开发者面前亮相,得到了包括奥迪、大众、沃尔沃等整车企业的持续关注。

2019年9月,中汽数据与ASAM联合发表声明,共同组建C-ASAM工作组。C-ASAM作为ASAM中国区唯一官方代表单位,全权负责统筹管理中国区ASAM会员、举办C-ASAM相关会议和培训,并由深度参与ASAM标准制定的中汽数据代表定期向成员更新ASAM标准研究进展、促进成员参与国际标准制定以及国际合作等相关事务。针对ASAM OpenX模拟仿真测试场景标准、XIL在环测试标准、ODS数据管理工具,C-ASAM成员积极开展研究与开发工作。C-ASAM工作组将整合中国智能网联汽车行业,利用国际合作平台价值,实现互通互利,携手共进,达成共赢的局面。

基于数据接口和格式等仿真验证领域的共性问题,ASAM引入的OpenX系列标准填补了行业多项空白。该系列标准的推出与完善,使得仿真测试场景中各要素之间的隔阂逐渐被打破,原本孤立的各环节的贯通与交互成为可能。以宝马、大众、博世为代表的百余家国际厂商,已纷纷参与到该系列标准的制定与使用中。而随着国内如上汽、百度等企业不断加入C-ASAM工作组,我国汽车仿真验证领域的国际化接轨进程将加快,OpenX系列标准的影响也将不断扩展。

(2)中国汽车工业协会发布的团标《智能网联汽车自动驾驶系统功能测试技术规范》

2019年10月14日,中国汽车工业协会发布了《智能网联汽车自动驾驶功能测试技术规范》等十项团体标准意见稿,包括自动驾驶系统功能测试相关的通则与术语、避障与自动紧急制动、并道行驶与超车、跟车行驶、人工操作与接管、靠边停车、仿真测试、无线通信和信息安全评价测试等九大技术分类。

《智能网联汽车自动驾驶系统功能测试技术规范》由中国汽车工业协会联合组织,并在上海机动车检测认证技术研究中心有限公司、一汽解放汽车有限公司、中国信息通信研究院、吉利大学、北京百度网讯科技有限公司、重庆长安汽车股份有限公司、长城汽车股份有限公司、上海汽车股份有限公司等多家单位的参与下完成。

自动驾驶的仿真测试是车辆上路之前重要的检验方法。该技术规范分别从自动驾驶系统的组成、自动驾驶汽车的开发流程、场景及测试方法等多个方面对测试的内容进行分类,介绍每个流程的具体测试规范。

1)按照自动驾驶系统组成,仿真测试内容包括分级的感知系统测试、决策规划系统测试、控制执行系统测试,以及端到端的仿真测试。

2)按照开发流程,自动驾驶系统设计不是一个简单的迭代过程,可以分为概念设计、详细设计、工程样机设计和系统集成设计等。

3)按照测试方法,可以分为软件在环、硬件在环、车辆在环、驾驶员在环等仿真测试。

不论是在自动驾驶汽车开发与验证阶段,还是监管部门的测试与准入阶段,场景仿真技术都始终贯穿其中,场景仿真格式与接口更是仿真测试应用的必要条件。因此,本书后几章将针对场景仿真技术中的关键要素,从当前自动驾驶行业通用的场景抽象分级模型、适配此模型的ASAM OpenX系列标准、动静态场景描述语言以及我国部分企业与机构的应用情况等方面进行详细阐述。