近日，中央電視臺(tái)新聞?lì)l道及人民日?qǐng)?bào)新媒體公眾號(hào)相繼報(bào)道了由中國(guó)牽頭的自動(dòng)駕駛測(cè)試場(chǎng)景領(lǐng)域的首個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 34501《道路車輛 自動(dòng)駕駛系統(tǒng)測(cè)試場(chǎng)景 詞匯》的發(fā)布，該標(biāo)準(zhǔn)由中汽中心智能網(wǎng)聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)化團(tuán)隊(duì)牽頭起草完成，中汽數(shù)據(jù)多位專家參與并提供國(guó)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)分享和意見反饋。中汽數(shù)據(jù)作為中汽中心自動(dòng)駕駛場(chǎng)景數(shù)據(jù)的核心研究單位，在國(guó)內(nèi)最早開展自動(dòng)駕駛測(cè)試場(chǎng)景研究，并積累了國(guó)內(nèi)場(chǎng)景數(shù)據(jù)體量最大、覆蓋維度最全的中國(guó)特色場(chǎng)景庫(kù)，一方面支撐國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)化場(chǎng)景庫(kù)體系建設(shè)，另一方面向行業(yè)普及如何規(guī)范建立自動(dòng)駕駛測(cè)試場(chǎng)景平臺(tái)。本期將帶來(lái)ISO 3450X系列標(biāo)準(zhǔn)體系分析及基于ISO 34501的自動(dòng)駕駛測(cè)試場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)及應(yīng)用。

PART 01標(biāo)準(zhǔn)概況

自動(dòng)駕駛系統(tǒng)（ADS）結(jié)合了各種傳感器感知周圍環(huán)境（相機(jī)、雷達(dá)、激光雷達(dá)、GNSS/高清地圖等），在優(yōu)先安全的前提下自動(dòng)控制車輛。國(guó)際上有研究顯示：要達(dá)到在95%的置信度水平下，證明智能駕駛車輛相比于人類駕駛能夠減少20%的交通事故死亡率，需要進(jìn)行至少110億英里的公共道路測(cè)試。

為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，需對(duì)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)將基于各種來(lái)源的多種場(chǎng)景進(jìn)行測(cè)試仿真和實(shí)車驗(yàn)證。場(chǎng)景的自動(dòng)駕駛驗(yàn)證方法包括四個(gè)方面：測(cè)試場(chǎng)景、程序、設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)試場(chǎng)景的開發(fā)是制定相關(guān)程序、設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，對(duì)評(píng)估自動(dòng)駕駛系統(tǒng)性能至關(guān)重要。

01.ISO 3450X標(biāo)準(zhǔn)基本情況

ISO于2018年正式成立TC22/SC33 WG9 自動(dòng)駕駛場(chǎng)景工作組，制定自動(dòng)駕駛測(cè)試場(chǎng)景相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。此工作組由中國(guó)牽頭，汽車標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)秘書處王兆作為召集人，這是我國(guó)在ISO/TC22（道路車輛委員會(huì)）范疇內(nèi)首次承擔(dān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)工作組（WG）召集人職責(zé)。

WG9工作組是在國(guó)際層面上首次試圖通過標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)駕駛測(cè)試場(chǎng)景中的術(shù)語(yǔ)定義、分類方法、設(shè)計(jì)運(yùn)行范圍、評(píng)價(jià)體系，解決自動(dòng)駕駛的安全驗(yàn)證問題。ISO 3450X系列標(biāo)準(zhǔn)分為5項(xiàng)，對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)名稱及狀態(tài)如表1：

表1  ISO TC22/SC33 WG9 自動(dòng)駕駛測(cè)試場(chǎng)景標(biāo)準(zhǔn)列表

02.各標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系

ISO 3450X系列標(biāo)準(zhǔn)與ISO 21448、ISO 26262-1有密切關(guān)聯(lián)，但具備其獨(dú)特性。

ISO 34501是在測(cè)試場(chǎng)景描述的上下文中定義和解釋的術(shù)語(yǔ)與定義，強(qiáng)調(diào)了它們彼此之間的相互關(guān)系，其他標(biāo)準(zhǔn)則側(cè)重于具體方面。

圖1  ISO 3450X系列標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系示意圖

1）ISO 34501 道路車輛—自動(dòng)駕駛系統(tǒng)測(cè)試場(chǎng)景—詞匯

該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了自動(dòng)駕駛系統(tǒng)（ADS）測(cè)試場(chǎng)景的術(shù)語(yǔ)和定義。這些內(nèi)容適用于ISO/SAE 22736中規(guī)定的3級(jí)及以上ADS。術(shù)語(yǔ)和定義標(biāo)準(zhǔn)是自動(dòng)駕駛系統(tǒng)測(cè)試場(chǎng)景的基礎(chǔ)，制定適當(dāng)?shù)膰?guó)際標(biāo)準(zhǔn)將在支持自動(dòng)駕駛車輛的測(cè)試、評(píng)估和管理方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。該標(biāo)準(zhǔn)用于在全球范圍內(nèi)統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)駕駛系統(tǒng)測(cè)試場(chǎng)景的術(shù)語(yǔ)和定義。

2）ISO/FDIS 34502 道路車輛—自動(dòng)駕駛系統(tǒng)測(cè)試場(chǎng)景—基于場(chǎng)景的安全驗(yàn)證框架

該標(biāo)準(zhǔn)為自動(dòng)駕駛（AD）系統(tǒng)測(cè)試場(chǎng)景和基于場(chǎng)景的安全評(píng)估過程提供了指導(dǎo)和最先進(jìn)的工程框架。工程框架闡明了在產(chǎn)品開發(fā)過程中應(yīng)用的基于場(chǎng)景的總體安全評(píng)估過程。本指南和框架適用于ISO/SAE 22736中定義的3級(jí)及以上AD系統(tǒng)。

3）ISO/DIS 34503 道路車輛—自動(dòng)駕駛系統(tǒng)測(cè)試場(chǎng)景—設(shè)計(jì)運(yùn)行范圍分類方法

該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了用于定義自動(dòng)駕駛系統(tǒng)（ADS）設(shè)計(jì)運(yùn)行范圍（ODD）的分層分類法的基本要求。ODD包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)屬性，可以用來(lái)開發(fā)測(cè)試場(chǎng)景，在測(cè)試場(chǎng)景中，ADS被設(shè)計(jì)用來(lái)運(yùn)行。該標(biāo)準(zhǔn)還定義了ODD屬性的基本測(cè)試程序。該標(biāo)準(zhǔn)適用于ISO/SAE 22736中規(guī)定的3級(jí)及以上自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。ISO/SAE 22736定義了設(shè)計(jì)運(yùn)行范圍（ODD）的概念。ODD的定義是確保ADS安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，因?yàn)樗x了ADS的運(yùn)行條件。

4）ISO/CD 34504 道路車輛—自動(dòng)駕駛系統(tǒng)測(cè)試場(chǎng)景—場(chǎng)景分類

該標(biāo)準(zhǔn)定義了一種針對(duì)場(chǎng)景的的分類方法，可以提供用于描述場(chǎng)景的標(biāo)簽屬性信息。該標(biāo)準(zhǔn)適用于ISO/SAE 22736中規(guī)定的3級(jí)及以上自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。

5）ISO/NP 34505 道路車輛—自動(dòng)駕駛系統(tǒng)測(cè)試場(chǎng)景—場(chǎng)景評(píng)估以及測(cè)試場(chǎng)景生成

該標(biāo)準(zhǔn)提供了一種評(píng)估測(cè)試場(chǎng)景以及基于已知測(cè)試功能的、可被追溯測(cè)試能力的，從測(cè)試場(chǎng)景到測(cè)試用例的方法體系。本標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)明確測(cè)試場(chǎng)景中的重要元素屬性，包含但不限于，測(cè)試初始化條件、測(cè)試激發(fā)條件、測(cè)試步驟、通過與不通過條件以及預(yù)期測(cè)試結(jié)果等。該標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)描述包含但不限于測(cè)試用例邏輯關(guān)系，例如與真實(shí)世界、數(shù)據(jù)來(lái)源及數(shù)據(jù)庫(kù)，例如出現(xiàn)頻率、危險(xiǎn)程度、復(fù)雜程度，以及，與被測(cè)功能的關(guān)聯(lián)性，例如設(shè)計(jì)運(yùn)行范圍的覆蓋度的評(píng)價(jià)體系以及條件。該標(biāo)準(zhǔn)適用于ISO/SAE 22736中規(guī)定的3級(jí)及以上自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。

PART 02ISO 34501主要內(nèi)容

01.范圍

本文件定義了自動(dòng)駕駛系統(tǒng)（ADS）測(cè)試場(chǎng)景中的術(shù)語(yǔ)。本文件適用于ISO/SAE PAS 22736中定義的3級(jí)及以上ADS。

02.規(guī)范性引用文件

本文件中沒有規(guī)范性引用文件。

03.術(shù)語(yǔ)與定義

表2  ISO 34501 術(shù)語(yǔ)對(duì)照表

重點(diǎn)術(shù)語(yǔ)詳解

Scenario，Scenery，Scene定義

圖2 場(chǎng)景中相關(guān)術(shù)語(yǔ)之間的關(guān)系的示例

- Scene（情景）：為描述交通事件的演變，我們需要考慮環(huán)境的Snap（快照），稱之為情景，其包含環(huán)境、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)交通要素、所有行動(dòng)者和觀察者的表現(xiàn)，以及這些實(shí)體之間的關(guān)系;

- Scenario（場(chǎng)景）：與Scene不同，場(chǎng)景描述的是時(shí)間跨度。場(chǎng)景是對(duì)一系列情景隨著時(shí)間推移的演變的描述；

- Scenery（靜景）：為靜態(tài)環(huán)境，是場(chǎng)景中保持不變的周圍環(huán)境的一部分。

- Test Scenario（測(cè)試場(chǎng)景）：用于測(cè)試和評(píng)估自動(dòng)駕駛系統(tǒng)/測(cè)試車輛的場(chǎng)景。

下圖示例為是一個(gè)場(chǎng)景的快照（如時(shí)間軸所示），在此時(shí)刻主車在道路上行駛，而行人正要通過馬路。

圖3 一個(gè)場(chǎng)景快照的示例

如圖，Scene（情景）為Scenario（場(chǎng)景）的Snap（快照），它包含場(chǎng)景中的靜態(tài)實(shí)體（如錐桶，樹木等）及動(dòng)態(tài)實(shí)體（如可變紅綠燈）及交通參與方（如主車和行人）；而Scenery（靜景）僅包含靜態(tài)實(shí)體，不包括屬于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)/主車的相關(guān)部分。

Static/Dynamic Entity定義

- Entity(實(shí)體)為在一個(gè)場(chǎng)景中，感興趣的元素;

- Static entity（靜態(tài)實(shí)體）在場(chǎng)景中不會(huì)發(fā)生狀態(tài)變化;

- Dynamic entity（動(dòng)態(tài)實(shí)體）在場(chǎng)景中經(jīng)歷狀態(tài)變化。

圖4 一個(gè)場(chǎng)景中的動(dòng)態(tài)/靜態(tài)實(shí)體

如圖4，樹通常情況下為一個(gè)靜態(tài)實(shí)體，但在為測(cè)試自動(dòng)駕駛系統(tǒng)而構(gòu)建的場(chǎng)景—— 一個(gè)對(duì)突然倒下的樹產(chǎn)生響應(yīng)的場(chǎng)景便使得樹成為一個(gè)動(dòng)態(tài)實(shí)體。另，如果交通燈狀態(tài)在場(chǎng)景中不會(huì)改變，則交通燈是一個(gè)靜態(tài)的實(shí)體；如其它改變，它是一個(gè)動(dòng)態(tài)實(shí)體。

Function scenario，Abstract scenario，Logical scenario，Concrete scenario定義

- Function scenario（功能場(chǎng)景）：在自然語(yǔ)言的概念層面上的描述，一般沒有特定的物理屬性；

- Abstract scenario（抽象場(chǎng)景）：從功能場(chǎng)景派生出來(lái)的形式化、聲明性描述；

- Logical scenario（邏輯場(chǎng)景）：包含參數(shù)的場(chǎng)景，其中一些參數(shù)的值被定義為范圍；

- Concrete scenario（具體場(chǎng)景）：用顯式參數(shù)值描述的場(chǎng)景，用以描述物理屬性。

德國(guó)PEGASUS項(xiàng)目首先提出了場(chǎng)景三層抽象分級(jí)，即功能場(chǎng)景、邏輯場(chǎng)景、具體場(chǎng)景。然而2018年至今，行業(yè)應(yīng)用實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)了三層分級(jí)模型對(duì)于當(dāng)前的駕駛場(chǎng)景尤其是仿真工程應(yīng)用中具有局限性。2021年，PEGASUS的后續(xù)項(xiàng)目VVM（Verification and Validation Method）提出了場(chǎng)景四層抽象分級(jí)模型概念，新增了抽象場(chǎng)景層級(jí)，并被ISO 34501采納，納入了本國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)體系。

PART 03標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用

隨著ISO 3450X標(biāo)準(zhǔn)的制定，自動(dòng)駕駛場(chǎng)景庫(kù)建設(shè)體系的框架思路、建設(shè)路徑也在逐步清晰，自動(dòng)駕駛測(cè)試場(chǎng)景建設(shè)方法已成為汽車安全驗(yàn)證從業(yè)者的必修課程。由此，強(qiáng)烈建議自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)鏈上下游的企業(yè)盡早地建立起測(cè)試場(chǎng)景庫(kù)的認(rèn)知，并盡快投入到建設(shè)實(shí)踐中，為自身場(chǎng)景庫(kù)的合規(guī)化爭(zhēng)取更多的時(shí)間，也為企業(yè)自身及產(chǎn)品的安全驗(yàn)證能力構(gòu)建做好全面保障。

基于場(chǎng)景的自動(dòng)駕駛安全驗(yàn)證體系

中汽數(shù)據(jù)作為推進(jìn)自動(dòng)駕駛測(cè)試場(chǎng)景庫(kù)體系相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定的重要支撐單位之一，是國(guó)內(nèi)最早開展自動(dòng)駕駛測(cè)試場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)及研究的第三方服務(wù)機(jī)構(gòu)，結(jié)合國(guó)際最新法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系，目前已形成適用于ISO 3450X系列標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試基準(zhǔn)場(chǎng)景庫(kù)及配套場(chǎng)景數(shù)據(jù)管理應(yīng)用平臺(tái)，建立了滿足國(guó)際法規(guī)要求的基于場(chǎng)景的自動(dòng)駕駛安全驗(yàn)證體系。

圖5 基于場(chǎng)景的自動(dòng)駕駛安全驗(yàn)證體系

基于以上體系，中汽數(shù)據(jù)開展自動(dòng)駕駛測(cè)試場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)及管理平臺(tái)建設(shè)，形成一般場(chǎng)景/關(guān)鍵場(chǎng)景以及場(chǎng)景覆蓋度/復(fù)雜度等評(píng)價(jià)體系，解決應(yīng)用于預(yù)期功能安全等危險(xiǎn)評(píng)估的危險(xiǎn)場(chǎng)景生成方法，與一汽、上汽、長(zhǎng)安、蔚來(lái)等二十余家企業(yè)開展相關(guān)合作，為行業(yè)自動(dòng)駕駛測(cè)試場(chǎng)景關(guān)鍵技術(shù)提供技術(shù)支撐。

01.自動(dòng)駕駛測(cè)試場(chǎng)景數(shù)據(jù)管理平臺(tái)

中汽數(shù)據(jù)建立并積累的多源異構(gòu)場(chǎng)景數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)來(lái)源涵蓋數(shù)百萬(wàn)公里自然駕駛有效采集數(shù)據(jù)庫(kù)、中國(guó)交通事故數(shù)據(jù)庫(kù)（CIDAS）、國(guó)內(nèi)外測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)、中國(guó)交通法規(guī)數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合自動(dòng)駕駛測(cè)試功能的設(shè)計(jì)運(yùn)行條件及危險(xiǎn)評(píng)價(jià)要求，形成統(tǒng)一場(chǎng)景格式的場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)體系，并實(shí)現(xiàn)了基于場(chǎng)景管理平臺(tái)的統(tǒng)一標(biāo)簽化及規(guī)范化管理，對(duì)數(shù)據(jù)溯源及測(cè)試應(yīng)用提供平臺(tái)支撐。

圖6 中汽數(shù)據(jù)測(cè)試場(chǎng)景數(shù)據(jù)體系及平臺(tái)建設(shè)

02.基于安全評(píng)估的危險(xiǎn)場(chǎng)景生成和泛化體系

基于場(chǎng)景管理平臺(tái)，中汽數(shù)據(jù)結(jié)合國(guó)際先進(jìn)的場(chǎng)景理論成果構(gòu)建危險(xiǎn)場(chǎng)景庫(kù)并形成基于場(chǎng)景的安全驗(yàn)證流程，關(guān)注價(jià)值較高的測(cè)試用例類型及區(qū)域，助力企業(yè)高效完成對(duì)智能駕駛功能的測(cè)試與驗(yàn)證工作。

圖7 基于安全評(píng)估的危險(xiǎn)場(chǎng)景生成和泛化體系

03.自動(dòng)駕駛測(cè)試場(chǎng)景關(guān)鍵技術(shù)自研工具系統(tǒng)

中汽數(shù)據(jù)深耕測(cè)試場(chǎng)景數(shù)據(jù)挖掘及關(guān)鍵技術(shù)研究，通過自研的數(shù)據(jù)標(biāo)注提取、格式轉(zhuǎn)化、仿真應(yīng)用、分析挖掘工具體系，打通從多源原始數(shù)據(jù)到場(chǎng)景泛化和仿真應(yīng)用的自動(dòng)化流程，為企業(yè)提供一站式解決方案。

圖8 自動(dòng)駕駛測(cè)試場(chǎng)景關(guān)鍵技術(shù)自研工具體系

中汽數(shù)據(jù)以“引領(lǐng)技術(shù)，服務(wù)行業(yè)”為目標(biāo)，致力構(gòu)建權(quán)威的第三方場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)體系，將持續(xù)提供“基于場(chǎng)景的安全驗(yàn)證”相關(guān)的咨詢、服務(wù)、培訓(xùn)等業(yè)務(wù)內(nèi)容，推動(dòng)智能汽車產(chǎn)業(yè)安全發(fā)展，為智能汽車生態(tài)圈持續(xù)賦能！