隨著自動駕駛等級的提高，汽車系統(tǒng)復(fù)雜性急劇增加，傳統(tǒng)基于里程的實車道路測試已無法適應(yīng)自動駕駛汽車日趨增加的測試需求，如何快速完成對自動駕駛汽車功能測試驗證已成為行業(yè)內(nèi)亟待解決的問題。目前基于場景的測試方法已成為行業(yè)共識，而虛擬仿真測試技術(shù)通過集成相關(guān)模型及軟硬件，可對自動駕駛系統(tǒng)進行高效、安全、低成本、可重復(fù)性測試，故基于場景的虛擬仿真測試技術(shù)成為了自動駕駛汽車測試驗證的重要關(guān)鍵一環(huán)。

在汽車V流程開發(fā)環(huán)節(jié)中，SIL（Software in Loop）軟件在環(huán)測試應(yīng)用于自動駕駛系統(tǒng)算法開發(fā)階段，被測算法基于SIL仿真工具鏈構(gòu)建虛擬仿真測試環(huán)境。SIL仿真工具鏈主要包括場景仿真軟件、車輛動力學軟件、自動化測試軟件、通訊接口模型、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模型等。首先將虛擬場景中的關(guān)鍵環(huán)境信息發(fā)送給被測算法，被測算法基于內(nèi)部功能邏輯進行計算，輸出車輛控制信息至車輛動力學軟件，車輛動力學軟件通過計算將位置、姿態(tài)信息反饋回虛擬測試場景中顯示，從而形成測試閉環(huán)，在自動化測試工具中編寫測試用例，依托標準法規(guī)中的評價指標驗證自動駕駛功能邏輯的有效性。

圖1 SIL集成架構(gòu)

一套完整的SIL仿真工具鏈集成環(huán)境構(gòu)建主要包含如下幾方面工作：

01虛擬測試場景構(gòu)建

構(gòu)建虛擬試驗環(huán)境是進行軟件在環(huán)測試的基礎(chǔ)，其為被測控制算法的運行提供真實道路行駛的狀態(tài)，根據(jù)道路測試時的智能網(wǎng)聯(lián)汽車行駛條件，軟件在環(huán)測試的試驗環(huán)境應(yīng)包括氣象環(huán)境、道路環(huán)境、動態(tài)環(huán)境、交通流環(huán)境。

氣象環(huán)境：包括環(huán)境溫度濕度、光照條件、天氣情況等信息。

道路環(huán)境：包括道路形狀、路面情況、交通標志、交通表現(xiàn)和障礙物等信息。

動態(tài)環(huán)境：包括動態(tài)指示設(shè)施及通信環(huán)境信息。動態(tài)指示設(shè)施包含交通信號、可變交通標志和交通警察等；通信環(huán)境信息主要為車輛之間變化的通信狀況。動態(tài)環(huán)境要素的真實性決定了仿真結(jié)果的可信度。

交通流環(huán)境：包含宏觀交通流環(huán)境和微觀交通流環(huán)境。宏觀交通流環(huán)境表示一段道路內(nèi)在一定時間內(nèi)的整體交通情況；微觀交通流環(huán)境表示被測車輛周圍的車輛位置及其對應(yīng)運動狀態(tài)。

圖2 針對多類仿真軟件，中汽數(shù)據(jù)構(gòu)建了近千種虛擬測試場景庫以滿足復(fù)雜場景測試需求

02車輛動力學模型參數(shù)配置

市場主流動力學軟件可基于車輛總成特性建模，可以在車型開發(fā)前期還沒有結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)時，利用軟件數(shù)據(jù)庫建立基礎(chǔ)車輛動力學模型并設(shè)置仿真工況。在數(shù)據(jù)庫里有各種懸架、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的樣例模板并允許建立各種組件、車輛及測試結(jié)果的庫文件，能夠迅速地在所做的不同車型、不用工況仿真之間切換，對比仿真結(jié)果并作相應(yīng)的修改，以便在產(chǎn)品設(shè)計初期更好地優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計的性能。

03傳感器模型開發(fā)

在對算法進行SIL仿真測試中，通過運用激光雷達、攝像頭、毫米波雷達和超聲波雷達等不同的傳感器，主動感知周圍的環(huán)境。通過收集數(shù)據(jù)、進行靜態(tài)和動態(tài)的物體辨別、探測和追蹤，并結(jié)合導航儀等地圖數(shù)據(jù)，進行系統(tǒng)的運算和分析，從而預(yù)先讓駕駛者察覺到可能發(fā)生的危險，有效增加汽車行駛的安全性和智能舒適性。

在ADAS傳感器感知方面，從環(huán)境場景中獲取傳感器前端的光、電、聲信號，到數(shù)字信號處理后得到的飛行時間、多普勒頻移等原始信號，最后經(jīng)過感知算法和目標跟蹤得到的目標列表信號，最后傳給控制算法。

在傳感器仿真時，可從原始數(shù)據(jù)模型和傳感器目標列表模型兩方面分別構(gòu)建傳感器仿真模型，滿足不同應(yīng)用場景測試需求。

原始數(shù)據(jù)模型：可以輸出不同的物理效果，主要用于部件及原始信號處理開發(fā)與測試；

目標列表模型：生成的目標列表信號與傳感器物理特性無關(guān)，容易配置參數(shù)，主要用于快速原型/概念驗證。

圖3 基于仿真軟件VTD，中汽數(shù)據(jù)完成激光雷達、攝像頭、毫米波雷達及超聲波雷達等多傳感器原始數(shù)據(jù)仿真模型開發(fā)

04自動化測試與評價

根據(jù)被測算法的功能定義、測試規(guī)范及接口信息等，梳理測試功能點，結(jié)合自然駕駛場景數(shù)據(jù)、標準法規(guī)等生成的虛擬測試場景編寫相關(guān)測試用例?；贗SO、C-NCAP、E-NCAP等權(quán)威測試評價規(guī)程完成被測算法的功能評測。

圖4 依據(jù)權(quán)威測試評價規(guī)程，中汽數(shù)據(jù)構(gòu)建了多指標多維度仿真測試評價體系

隨著智能駕駛仿真技術(shù)不斷應(yīng)用升級，智能駕駛功能測試必將越來越復(fù)雜，SIL軟件在環(huán)測試憑借高效便捷的優(yōu)勢，可極大地提升測試效率，在功能設(shè)計開發(fā)初期盡早發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)缺陷，縮短開發(fā)周期。中汽數(shù)據(jù)有限公司基于多年來的虛擬仿真工程經(jīng)驗已為國內(nèi)多家車企提供了從場景庫構(gòu)建-仿真平臺集成-仿真驗證MIL/SIL全鏈條完整的智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真方案。在MIL/SIL仿真驗證方面提供了多類型傳感器仿真模型開發(fā)、仿真平臺閉環(huán)調(diào)試及多維度仿真測試評價等工作，實現(xiàn)對自動駕駛功能高效、快速的閉環(huán)仿真測試。