本文內(nèi)容主要圍繞自動駕駛汽車測試場景的內(nèi)涵、作用、尺度、視角以及數(shù)據(jù)來源等方面進(jìn)行了詳細(xì)闡述。    

01. 場景要素和場景分類     在進(jìn)行測試場景構(gòu)建時(shí)，首先需要明確測試場景所涵蓋的要素。   真實(shí)世界中的場景無窮無盡，要素紛繁復(fù)雜，對場景進(jìn)行分解，提取場景中包含的要素類型，是對現(xiàn)實(shí)世界場景進(jìn)行降維和抽象的基本方法。   為了便于要素的分析及組織，需要對場景要素進(jìn)行分類。根據(jù)不同的組織結(jié)構(gòu)，場景要素劃分有多種方式。從自動駕駛測試的需求角度出發(fā)，場景要素可以分為環(huán)境要素和自車任務(wù)兩類要素。

從場景要素的基本屬性出發(fā)，可以分為靜態(tài)要素和動態(tài)要素等。從場景要素的拓?fù)潢P(guān)系出發(fā)，可以分為道路要素、交通參與者要素、氣象要素等。場景要素是測試場景構(gòu)建的基礎(chǔ)，對自動駕駛汽車的測試和評價(jià)過程起重要作用，是測評體系的主要支撐。    

從場景要素的不同屬性出發(fā)，完整的測試場景要素包括:   一定空間范圍內(nèi)的靜態(tài)環(huán)境要素：道路類型、交通設(shè)施、地理信息、靜態(tài)障礙物等。          
一定時(shí)空范圍內(nèi)的動態(tài)環(huán)境要素：如動態(tài)交通指示設(shè)施及通信環(huán)境信息。    

行駛環(huán)境中的交通參與者要素：機(jī)動車、非機(jī)動車、行人和動物等。而被測車輛不屬于該要素類別，主要原因是其行為不一定必須是預(yù)定義的。         

該行駛環(huán)境中的氣象環(huán)境要素：光照、溫度、濕度、氣候等。  

車輛的初始狀態(tài)：Ego被測車輛的初始狀態(tài)、目標(biāo)和行為要素等。     

測試場景進(jìn)行分類。具體分類方法包括以下幾類:   1.按測試場景的數(shù)據(jù)來源進(jìn)行分類，如自然駕駛數(shù)據(jù)、危險(xiǎn)工況數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)等來源形成的測試場景，主要用以測試自動駕駛功能的有效性、安全性等。   2.按道路結(jié)構(gòu)層次機(jī)械能分類，道路基礎(chǔ)路網(wǎng)場景、非結(jié)構(gòu)化道路場景、靜態(tài)場景和動態(tài)場景等。景等不同層次的測試場景，主要用以滿足功能開發(fā)不同階段需求。   3.按測試場景表征的抽象程度進(jìn)行分類，如邏輯場景、功能場景、具體場景。   4.按測試場景的應(yīng)用方式進(jìn)行分類，如仿真測試場景和場地測試場景等。   5.按測試場景所包含的要素屬性特征角度進(jìn)行分類，如結(jié)構(gòu)化道路場。              

02. 測試方法     測試場景研究方法論，涉及測試場景的構(gòu)成要素分類、場景構(gòu)建方法、測試場景應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)等內(nèi)容。  

2.1測試場景生成步驟   測試場景構(gòu)建需經(jīng)過數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析挖掘、場景生成等步驟，并通過虛擬仿真和物理測試技術(shù)在實(shí)際測試環(huán)境中復(fù)現(xiàn)場景。  

2.2測試用例設(shè)計(jì)理論方法   設(shè)計(jì)測試用例理論方法：測試用例的設(shè)計(jì)方法有多種，常用的包括正交實(shí)驗(yàn)法、邊界值分析法、等價(jià)類劃分法、判定表法和錯誤推測。 對比測試 枚舉測試 覆蓋測試 阿拉斯加測試方法等。  

2.3常見測試?yán)碚摲椒?nbsp;  正交實(shí)驗(yàn)法：正交實(shí)驗(yàn)法是一種基于正交表的測試用例設(shè)計(jì)方法。它通過選擇一組有限的測試用例，覆蓋了多個因素的不同取值組合，從而減少了測試用例的數(shù)量，提高了測試效率。  

邊界值分析法：邊界值分析法是一種基于系統(tǒng)邊界的測試用例設(shè)計(jì)方法。它通過選擇系統(tǒng)輸入的邊界值和特殊值作為測試用例，以檢測系統(tǒng)在邊界情況下的行為。  

等價(jià)類劃分法：等價(jià)類劃分法是一種基于輸入數(shù)據(jù)的特性進(jìn)行劃分的測試用例設(shè)計(jì)方法。它將輸入數(shù)據(jù)劃分為不同的等價(jià)類，然后選擇代表性的測試用例來覆蓋每個等價(jià)類。  

判定表法：判定表法是一種基于系統(tǒng)規(guī)則的測試用例設(shè)計(jì)方法。它通過創(chuàng)建一個判定表，列出系統(tǒng)的輸入條件和對應(yīng)的輸出結(jié)果，然后根據(jù)判定表選擇測試用例。

錯誤推測法：錯誤推測法是一種基于錯誤假設(shè)的測試用例設(shè)計(jì)方法。它通過假設(shè)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的錯誤情況，設(shè)計(jì)相應(yīng)的測試用例來驗(yàn)證系統(tǒng)的容錯能力。    

03.

自動駕駛仿真測試的方向

在自動駕駛測試場景標(biāo)準(zhǔn)化過程中，實(shí)現(xiàn)不同采集平臺和技術(shù)方案的兼容性以及數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的互通共享，主要可以從以下幾個方面著手：   1.制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)：首先，需要定義一種通用的數(shù)據(jù)交換格式或協(xié)議，如AVP（自動駕駛驗(yàn)證和驗(yàn)證）數(shù)據(jù)格式，以便各種采集設(shè)備、系統(tǒng)都能按照同一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出。這樣可以確保從不同平臺獲取的數(shù)據(jù)能夠相互理解和解析。   2.構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化測試場景庫：建立包含各類基礎(chǔ)場景、特殊場景等在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化測試場景庫，并明確描述每個場景的參數(shù)指標(biāo)，便于在不同的測試平臺和解決方案中復(fù)現(xiàn)并進(jìn)行驗(yàn)證。   3.建設(shè)跨平臺數(shù)據(jù)接口：開發(fā)通用的數(shù)據(jù)接入和轉(zhuǎn)換工具，支持多種數(shù)據(jù)源的接入與轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)在不同平臺間的數(shù)據(jù)交互。   4.搭建數(shù)據(jù)共享平臺或數(shù)據(jù)中心：通過云服務(wù)技術(shù)，建立一個安全可靠的數(shù)據(jù)存儲和共享中心，各參與方能將符合標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)上傳至該平臺，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的匯聚和互通。   5.強(qiáng)化信息安全與隱私保護(hù)：在保證數(shù)據(jù)共享的同時(shí)，采取嚴(yán)格的加密、脫敏措施，確保敏感信息的安全，遵守相關(guān)的法律法規(guī)要求。   6.積極參與行業(yè)組織和聯(lián)盟：加入國內(nèi)外自動駕駛相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)組織和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，共同推動和采納行業(yè)通行的數(shù)據(jù)格式、接口規(guī)范及安全標(biāo)準(zhǔn)，加速實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)層面的互操作性和一致性。  

04. 測試場景    

服務(wù)于特定測試目的的場景則被稱為測試場景。測試場景可以幫助人們把特定的研究對象放置在具體的情況下進(jìn)行研究，考查其表現(xiàn)和反應(yīng)等，從而形成一定測試結(jié)論。對于自動駕駛汽車測試場景，其含義可以從以下幾方面進(jìn)行理解。          

4.1測試場景的內(nèi)涵          

場景被應(yīng)用于自動駕駛汽車測試時(shí)，描述的是某類或某個行駛環(huán)境，以及被測車輛在上述行駛環(huán)境中的任務(wù)。

行駛環(huán)境描述了基本的交通環(huán)境情況和交通參與者的狀態(tài)及其行為，能夠呈現(xiàn)或反映真實(shí)世界中的交通情景的發(fā)生環(huán)境以及發(fā)生過程。  

被測車輛的目標(biāo)及行為描述了被測車輛在上述行駛環(huán)境下，需要完成的任務(wù)或預(yù)期完成的任務(wù)。   上述兩部分共同組成了某個或某類特定測試場景。在測試場景中，可以對被測車輛的特定功能在行駛環(huán)境下的表現(xiàn)進(jìn)行考查和分析。          

4.2測試場景的作用          

測試場景用于對自動駕駛汽車的功能或性能進(jìn)行測試、驗(yàn)證或評價(jià)。應(yīng)用測試場景必須有明確的測試目的，如對車輛預(yù)期的行為、性能要求等的測試。 通過被測車輛在測試場景中的表現(xiàn)，可以對車輛進(jìn)行驗(yàn)證和評價(jià)。          

4.3測試場景的尺度           測試場景描述的是一定時(shí)間和空間范圍內(nèi)的交通行駛環(huán)境以及被測車輛的測試任務(wù)。

測試場景中包含動態(tài)要素，其行為反映的是一個動態(tài)過程，有一定的時(shí)間跨度;測試場景包含的所有要素是被布置在一定空間尺度的環(huán)境下的。

測試場景的時(shí)間和空間尺度的大小是依據(jù)測試任務(wù)而確定的。      對于時(shí)間尺度而言，如緊急避障場景，一般持續(xù)數(shù)秒，而對于跟車行駛場景，則可能持續(xù)數(shù)分鐘甚至數(shù)小時(shí)。對于空間尺度而言，測試場景可能包含一段道路，或者數(shù)條道路組成的路網(wǎng)。          

4.4測試場景的視角          

測試場景存在多種視角。   首先是研發(fā)人員或場景設(shè)計(jì)者的視角。   在該視角下，能夠獲得最為完整的場景信息，且是真實(shí)信息。該視角主要用于測試人員構(gòu)建測試場景以及測試結(jié)果的評價(jià)。

其次是被測車輛的視角。   在該視角下，場景信息是不完整的。自動駕駛汽車主要通過車載傳感器、無線通信設(shè)備等獲取周圍行駛環(huán)境和交通參與者的信息，因此這些信息的范圍有限，且存在一定誤差。該視角是車輛在實(shí)際行駛過程的視角，是分析行駛環(huán)境和駕駛?cè)蝿?wù)的重要視角。    

最后是其他交通參與者的視角。   與被測車輛視角類似，該視角下的場景信息也是不完備的，從該視角出發(fā)可以對被測車輛的交通協(xié)調(diào)性等行為進(jìn)行評價(jià)。

05. 測試場景的數(shù)據(jù)來源

自動駕駛汽車測試場景，需要強(qiáng)調(diào)的是其來源應(yīng)該是一般的交通場景，自動駕駛測試場景技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用。涵蓋城市、高速公路、鄉(xiāng)村、越野等各種交通環(huán)境。   為形成測試場景，可以通過分析和篩選已有的各類交通場景數(shù)據(jù)獲得測試場景。或者可以根據(jù)測試需求，對相關(guān)理論知識和經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建能夠反映真實(shí)交通環(huán)境的測試場景。                       06. 測試評估     自動駕駛汽車的功能開發(fā)與驗(yàn)證，形成較為完整的系統(tǒng)，功能也趨于完善后，則需要對其進(jìn)行進(jìn)一步的測試與評價(jià)。形成完整的閉環(huán)。    

測試與評價(jià)的目的是通過車輛的表現(xiàn)，對其各項(xiàng)性能進(jìn)行評估。基于測試場景的方法是進(jìn)行測試與評價(jià)的有效手段。   6.1特性場景測試   通過選取或構(gòu)建能夠體現(xiàn)車輛特定性能的場景，制定合理的測試任務(wù)，可以對自動駕駛汽車的不同維度和不同方面的性能，如行駛自治性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性、交通協(xié)調(diào)性等進(jìn)行評價(jià)。   6.2檢測與認(rèn)證   基于測試場景的檢測與認(rèn)證是非常必要的。通過選取或構(gòu)建典型測試場景，考查自動駕駛汽車在各種交通情況下的行為，對各項(xiàng)功能的安全性和可靠性等進(jìn)行檢測與認(rèn)證，可證明其是否具備在真實(shí)交通環(huán)境下應(yīng)對多種場景的能力以及規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的能力。
6.3測試場景需要滿足的要求
為滿足以上不同測試階段、不同測試目標(biāo)的測試需求，測試場景需要滿足以下要求：   可界定、可調(diào)整、可分解、通用性多用途、可復(fù)制、可組合、可編碼。  

可量化：場景中包含的各類要素所體現(xiàn)出的特征應(yīng)是可被量化的如道路的幾何尺寸、線形特征，靜態(tài)要素的大小、位置，動態(tài)要素的初始狀態(tài)行為，環(huán)境的溫度、光照、濕度等。通過量化，可以形成測試場景具體和準(zhǔn)確表達(dá)，進(jìn)而使測試場景能夠重復(fù)使用且具備一致的效果。          

可執(zhí)行:測試場景應(yīng)是可執(zhí)行的，即在一定的技術(shù)基礎(chǔ)和資源條件測試場景是可實(shí)施的。測試場景中不應(yīng)包含一些難以復(fù)現(xiàn)、不可人為控制的要種類，或者現(xiàn)有技術(shù)手段難以達(dá)到的要素指標(biāo)水平，或者因測試方案存在極全風(fēng)險(xiǎn)而造成測試場景無法實(shí)施的內(nèi)容。          

測試場景應(yīng)具備的特征 基于上述對測試場景的要求，所形成的測試場景一般具備以下特征。三階段測試與認(rèn)證;滿足不同測試環(huán)境的應(yīng)用需要。  

可界定:對于測試場景的構(gòu)建，可以通過自然或機(jī)器語言及圖形的方式。  

多用途:測試場景應(yīng)適合各種不同用途。包括滿足自動駕駛汽車上路前進(jìn)行描述和界定。不同測試場景可對自動駕駛汽車進(jìn)行多項(xiàng)性能的測試,因此需以可界定的方式對不同測試場景對應(yīng)不同測試功能或階段進(jìn)行描述和界定，使測試人員能夠準(zhǔn)確構(gòu)建相應(yīng)測試場景。   

可調(diào)整:測試場景在被應(yīng)用的過程中需具備可調(diào)整性。主要表現(xiàn)在可對構(gòu)成測試場景的要素進(jìn)行調(diào)整，如對要素的數(shù)量、種類、空間位置、觸發(fā)機(jī)制、觸發(fā)時(shí)間等進(jìn)行調(diào)整。

可復(fù)制:測試場景應(yīng)是可被重復(fù)設(shè)置并使用的，即被測自動駕駛車輛應(yīng)處于可被重復(fù)使用、設(shè)置并保持相同測試條件的測試場景中。一方面，同一自動駕駛汽車被測時(shí)，需要進(jìn)行多次重復(fù)測試;另一方面，對不同自動駕駛汽車的相同功能或性能指標(biāo)進(jìn)行對比測試時(shí)，也需要測試場景具備高度可復(fù)制性。          

可分解:測試場景可分解產(chǎn)生基元場景。測試場景反映了一定時(shí)間和空間范圍內(nèi)要素和自動駕駛車輛行為的綜合狀態(tài)，可從不同角度對測試場景進(jìn)行分解。如從時(shí)間角度，可將測試場景分解為若干瞬時(shí)片段的基元場景;從空間角度，可將測試場景分解為空間尺度不同的基元場景。          

可組合:不同測試場景包含的要素可進(jìn)行拆解和重組，產(chǎn)生更多場景，擴(kuò)大測試范圍，豐富測試選擇。此外，場景和場景間具備可組合性，可形成具備綜合功能的測試場景，增加測試的連貫性。          

通用性:測試場景的應(yīng)用應(yīng)具備通用性。為支持測試場景的應(yīng)用，應(yīng)采用統(tǒng)一格式進(jìn)行儲存和管理。不同采集平臺和技術(shù)方案須相互兼容，實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)互通與數(shù)據(jù)共享，從而有效節(jié)約開發(fā)和測試成本，形成更為科學(xué)合理的運(yùn)營模式，促進(jìn)測試場景的規(guī)模化應(yīng)用。              

07. 測試場景數(shù)據(jù)來源    

7.1測試場景需要來源   測試場景需求來源于自動駕駛汽車的開發(fā)與驗(yàn)證、測試與評價(jià)、檢測與認(rèn)證三個階段。  

7.2測試場景的階段性特點(diǎn)     每階段對測試場景的要求有所不同，測試場景的可量化性、可執(zhí)行性、擬真性和通用性等特點(diǎn)。

7.3測試場景數(shù)據(jù)基于實(shí)際交通   構(gòu)建自動駕駛汽車測試場景時(shí)，數(shù)據(jù)來源應(yīng)基于實(shí)際交通場景，并涵蓋不同交通環(huán)境，通過分析篩選已有數(shù)據(jù)或理論知識構(gòu)建出真實(shí)反映交通環(huán)境的測試場景。