自動駕駛汽車在進(jìn)行規(guī)模化商用之前,，必須進(jìn)行充分的功能安全和性能安全測試驗(yàn)證,，以確保消費(fèi)者和公眾的安全。測試內(nèi)容包括傳感器,、算法,、執(zhí)行器、人機(jī)界面等,，從應(yīng)用功能,、性能、穩(wěn)定性和魯棒性,、功能安全,、預(yù)期功能安全、型式認(rèn)證等各個方面確保車輛能夠自主上路,。整個開發(fā)測試過程要經(jīng)歷軟件在環(huán)（SiL）,、硬件在環(huán)（HiL）,、車輛在環(huán)（ViL）,、封閉測試場測試,、開放道路測試五大步驟。
軟件在環(huán)（SiL）仿真相當(dāng)于將編譯的生產(chǎn)源代碼集成到數(shù)學(xué)模型仿真中,，提供一個實(shí)用的虛擬仿真環(huán)境來對大型復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)控制策略開發(fā)和測試,。SiL可以快速驗(yàn)證模型的策略算法和功能邏輯，能夠盡早發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)缺陷和故障,，極大降低了后期故障排查的成本,。
目前，市面上針對自動駕駛的仿真測試軟件有很多,，比如基于Unity或虛幻引擎的AirSim,、CARLA Simulator，能夠?qū)囕v控制以及傳感器進(jìn)行仿真,；基于機(jī)器人仿真軟件的Gazebo,、Morse，有比較好的動力模型和各種傳感器的仿真,；基于汽車動力學(xué)仿真軟件的SCANeR,、PreScan、Panosim等,，能夠?qū)ξ锢砗推噭恿W(xué)模型進(jìn)行仿真等,。通過構(gòu)建車輛和交通環(huán)境模型，測試車輛的工況,、傳感器,、算法等。
隨著顯卡圖像技術(shù)的進(jìn)步,，仿真環(huán)境越來越接近真實(shí),，但純虛擬環(huán)境還遠(yuǎn)不能窮盡所有可能的場景，這就需要硬件在環(huán)（Hil）,。Hil依靠電子控制器與真實(shí)傳感器連接,，有真實(shí)數(shù)據(jù)的加入，讓仿真測試系統(tǒng)更進(jìn)一步,。該測試重點(diǎn)在于模擬外部接口信號和虛擬車輛工況的變化,，能夠最大化的模擬“虛擬車輛”并實(shí)時運(yùn)行整車模型，并通過接口板卡連接 VCU 控制器,，模擬 VCU 在不同工況下的工作環(huán)境,，實(shí)現(xiàn) VCU 控制算法驗(yàn)證和故障診斷測試。硬件在環(huán)仿真平臺通常被用來驗(yàn)證無人駕駛車輛環(huán)境感知,，路徑規(guī)劃以及運(yùn)動控制等重要模塊的算法有效性,，同時也用來驗(yàn)證各類接口的正確性。
一般情況下，傳感器供應(yīng)商在出廠前也會進(jìn)行測試,，比如攝像頭會對視野,、覆蓋、探測距離進(jìn)行測試,；雷達(dá)需要檢測天線圖,、分辨率以及隨天氣變化的衰減情況；激光雷達(dá)會檢測掃描層和噪音表現(xiàn),。而當(dāng)傳感器被安裝到車輛上時,，需要與其負(fù)責(zé)的功能一起被檢驗(yàn)。比如要檢驗(yàn)攝像頭LKA系統(tǒng)的HiL項(xiàng)目,，需要大量的,、不同車道狀態(tài)組合的工況下進(jìn)行測試。道路測試很難遍歷不同的車道組合,，比如不同轉(zhuǎn)彎半徑的車道,，難以在真實(shí)道路上都找得到，所以選擇能夠輕易定制測試工況的HiL變得很關(guān)鍵,。
硬件層面上的檢查之后,，自動駕駛汽車還需要進(jìn)行車輛在環(huán)（ViL）測試，將自動駕駛系統(tǒng)集成到真實(shí)車輛中,，并在實(shí)驗(yàn)室條件下構(gòu)建模擬道路,、交通場景以及環(huán)境因素，從而構(gòu)成完整測試平臺的方法,，可實(shí)現(xiàn)自動駕駛功能驗(yàn)證,、預(yù)期功能安全性測試驗(yàn)證、各種風(fēng)險場景測試,、與整車相關(guān)電控系統(tǒng)的匹配及集成測試,。
實(shí)車在環(huán)實(shí)現(xiàn)效果圖
車輛在環(huán)測試的關(guān)鍵是要保證車輛運(yùn)行的狀態(tài)與實(shí)際道路行駛近似，通過實(shí)驗(yàn)室搭建一個完整的模擬交通測試環(huán)境,，包括道路設(shè)施,、交通車輛、行人,、自然環(huán)境等,。將真實(shí)車輛置身于模擬測試環(huán)境中完成不同的駕駛?cè)蝿?wù)，實(shí)現(xiàn)多種多樣的交通車輛配置及復(fù)雜的局部交通場景,。
通常在虛擬環(huán)境下,，可以覆蓋更多案例場景的參數(shù)空間，確定臨界工況,，尋找危險工況點(diǎn),，同時獲得刻畫自動駕駛系統(tǒng)應(yīng)對臨界場景能力的有效模型,。但是，目前交通模型與駕駛員模型的仿真精度,、車輛系統(tǒng)模型的仿真置信度都存在技術(shù)挑戰(zhàn),，需要進(jìn)行實(shí)車測試，來比較仿真與真實(shí)測試中的行為,，測試驗(yàn)證指定場景的系統(tǒng)表現(xiàn),，還有面對自動駕駛汽車時的行為反應(yīng)模式,。這就需要封閉場地測試和公共道路測試,。
去年，交通運(yùn)輸部出臺了關(guān)于《自動駕駛封閉場地建設(shè)技術(shù)指南（暫行）》的通知,，對封閉場地測試有明確的標(biāo)準(zhǔn),，同時規(guī)范了自動駕駛封閉測試場地建設(shè)要求，并指導(dǎo)各地各單位開展自動駕駛封閉場地建設(shè),，讓測試車輛在更接近國內(nèi)真實(shí)交通規(guī)則和環(huán)境下行駛,，除了一些必要的典型場景外，一些測試場還設(shè)有邊緣場景,、極端場景,，更全面的檢測車輛的性能。在統(tǒng)一的,、被廣泛認(rèn)可的綜合測試評價之后,，車輛就可以慢慢駛向半開放道路和開放道路。
這就是目前自動駕駛汽車在系統(tǒng)測試環(huán)節(jié)的基本步驟,，然而各個測試階段是如何銜接的,？如何實(shí)現(xiàn)虛擬測試與實(shí)車測試融合？如何規(guī)定各個階段的測試邊界,？如何建立測試場景庫與評價準(zhǔn)則,？如何根據(jù)設(shè)計運(yùn)行范圍設(shè)定場景與參數(shù)空間……一系列問題還需要進(jìn)一步完善。
硬件層面上的檢查之后,，自動駕駛汽車還需要進(jìn)行車輛在環(huán)（ViL）測試,，將自動駕駛系統(tǒng)集成到真實(shí)車輛中，并在實(shí)驗(yàn)室條件下構(gòu)建模擬道路,、交通場景以及環(huán)境因素,，從而構(gòu)成完整測試平臺的方法，可實(shí)現(xiàn)自動駕駛功能驗(yàn)證,、預(yù)期功能安全性測試驗(yàn)證,、各種風(fēng)險場景測試、與整車相關(guān)電控系統(tǒng)的匹配及集成測試,。