自動(dòng)駕駛系統(tǒng)軟件在環(huán)仿真測(cè)試平臺(tái)技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展報(bào)告EnglishTitle:DevelopmentReportonTechnicalRequirementsforSoftware-in-the-LoopSimulationTestPlatformsofAutonomousDrivingSystems摘要隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)作為其重要應(yīng)用領(lǐng)域，正逐步走向商業(yè)化落地。虛擬仿真測(cè)試已成為自動(dòng)駕駛算法研發(fā)、測(cè)試驗(yàn)證過程中不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)手段。本報(bào)告圍繞《自動(dòng)駕駛系統(tǒng)軟件在環(huán)仿真測(cè)試平臺(tái)技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)的立項(xiàng)背景、目的意義、適用范圍及主要技術(shù)內(nèi)容展開深入分析。報(bào)告指出，該標(biāo)準(zhǔn)的制定將填補(bǔ)國(guó)內(nèi)在自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域的空白，解決當(dāng)前各平臺(tái)在功能維度不統(tǒng)一、度量指標(biāo)差異大、測(cè)試結(jié)果不可比等問題。通過建立統(tǒng)一的技術(shù)要求規(guī)范，可有效促進(jìn)自動(dòng)駕駛算法的研發(fā)測(cè)試、升級(jí)迭代和大規(guī)模應(yīng)用，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)形成核心技術(shù)共識(shí)，提升我國(guó)自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試技術(shù)的整體水平。該標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施將對(duì)自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)鏈的健康發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，為行業(yè)提供權(quán)威的技術(shù)指導(dǎo)和評(píng)價(jià)依據(jù)。關(guān)鍵詞：自動(dòng)駕駛；軟件在環(huán)仿真；測(cè)試平臺(tái)；技術(shù)要求；標(biāo)準(zhǔn)化；人工智能；虛擬仿真；傳感器模型Keywords:AutonomousDriving;Software-in-the-LoopSimulation;TestPlatform;TechnicalRequirements;Standardization;ArtificialIntelligence;VirtualSimulation;SensorModels正文1研究背景與立項(xiàng)必要性自動(dòng)駕駛系統(tǒng)作為人工智能技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域，其發(fā)展水平直接關(guān)系到智能交通系統(tǒng)的建設(shè)進(jìn)程。在自動(dòng)駕駛技術(shù)的研發(fā)過程中，虛擬仿真測(cè)試已成為算法開發(fā)、驗(yàn)證測(cè)試等環(huán)節(jié)不可或缺的技術(shù)手段。軟件在環(huán)仿真測(cè)試平臺(tái)通過為感知算法測(cè)試提供高保真度的三維重建場(chǎng)景和精確的傳感器模型，為決策規(guī)劃算法測(cè)試提供豐富多樣的場(chǎng)景庫支持，為控制算法測(cè)試引入高精度的車輛動(dòng)力學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景的數(shù)字化還原，從而達(dá)到全面驗(yàn)證自動(dòng)駕駛算法性能的目的。目前，自動(dòng)駕駛算法必須經(jīng)過海量仿真測(cè)試和實(shí)車路測(cè)后才能達(dá)到商用要求。與傳統(tǒng)實(shí)際道路測(cè)試相比，仿真測(cè)試具有顯著優(yōu)勢(shì)：測(cè)試成本大幅降低，場(chǎng)景覆蓋更加全面，測(cè)試過程絕對(duì)安全，測(cè)試效率顯著提升。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自動(dòng)駕駛算法需要完成數(shù)十億公里的測(cè)試?yán)锍滩拍茏C明其可靠性，而仿真測(cè)試能夠在不具備實(shí)車測(cè)試條件的情況下，高效完成這一艱巨任務(wù)。盡管軟件在環(huán)仿真測(cè)試平臺(tái)技術(shù)日趨成熟，并在主要能力層面已形成一定程度的產(chǎn)業(yè)共識(shí)，但迄今為止，國(guó)內(nèi)尚未制定相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)平臺(tái)提出規(guī)范性要求。這導(dǎo)致各平臺(tái)在功能維度上缺乏統(tǒng)一性，度量指標(biāo)存在較大差異，進(jìn)而造成自動(dòng)駕駛算法測(cè)試結(jié)果不一致，仿真測(cè)試效果嚴(yán)重依賴于特定平臺(tái)的能力表現(xiàn)，缺乏有效的量化測(cè)試評(píng)價(jià)體系。2標(biāo)準(zhǔn)制定的目的與意義本標(biāo)準(zhǔn)制定的核心目的在于建立自動(dòng)駕駛系統(tǒng)軟件在環(huán)仿真測(cè)試平臺(tái)的完備性技術(shù)要求體系，旨在滿足自動(dòng)駕駛感知、決策規(guī)劃、控制全棧算法的閉環(huán)仿真測(cè)試需求。該標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施將產(chǎn)生以下重要意義：2.1促進(jìn)技術(shù)規(guī)范化發(fā)展通過統(tǒng)一技術(shù)要求，規(guī)范平臺(tái)開發(fā)和應(yīng)用，避免重復(fù)建設(shè)和資源浪費(fèi)，提高行業(yè)整體技術(shù)水平。根據(jù)國(guó)際自動(dòng)機(jī)工程師學(xué)會(huì)（SAE）發(fā)布的J3016標(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)駕駛分為L(zhǎng)0-L5六個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)對(duì)仿真測(cè)試的要求各不相同，本標(biāo)準(zhǔn)將為此提供詳細(xì)的技術(shù)依據(jù)。2.2提升測(cè)試結(jié)果可比性建立統(tǒng)一的測(cè)試指標(biāo)和評(píng)價(jià)體系，確保不同平臺(tái)間的測(cè)試結(jié)果具有可比性，為算法性能評(píng)估提供客觀、公正的依據(jù)。參考ISO34502《道路車輛自動(dòng)駕駛系統(tǒng)測(cè)試場(chǎng)景》國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，本標(biāo)準(zhǔn)將進(jìn)一步完善場(chǎng)景描述和測(cè)試規(guī)范。2.3推動(dòng)產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展解決不同企業(yè)開發(fā)的軟件在環(huán)仿真測(cè)試平臺(tái)缺乏通用性的問題，減少平臺(tái)廠商與自動(dòng)駕駛算法提供方之間的一對(duì)一定制開發(fā)需求，降低研發(fā)成本，加快產(chǎn)品迭代速度。2.4保障自動(dòng)駕駛安全通過標(biāo)準(zhǔn)化手段提升仿真測(cè)試的準(zhǔn)確性和可靠性，為自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的安全部署提供有力保障，符合《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》和《國(guó)家車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》的要求。3適用范圍與主要技術(shù)內(nèi)容3.1范圍界定本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了自動(dòng)駕駛系統(tǒng)軟件在環(huán)仿真測(cè)試平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)和技術(shù)要求，適用于各類自動(dòng)駕駛軟件在環(huán)仿真測(cè)試平臺(tái)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、開發(fā)和驗(yàn)收工作。平臺(tái)主要面向自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的車載算法模塊進(jìn)行測(cè)試，包括但不限于環(huán)境感知、精確定位、決策規(guī)劃與控制等核心算法模塊。3.2主要技術(shù)內(nèi)容本標(biāo)準(zhǔn)包含以下七個(gè)方面的核心技術(shù)要求：3.2.1仿真場(chǎng)景構(gòu)建要求平臺(tái)支持高精度地圖導(dǎo)入、動(dòng)態(tài)場(chǎng)景生成、天氣條件模擬、交通參與者行為建模等功能。場(chǎng)景構(gòu)建應(yīng)遵循ISO34502標(biāo)準(zhǔn)要求，支持OpenDRIVE、OpenSCENARIO等國(guó)際通用格式，確保場(chǎng)景描述的標(biāo)準(zhǔn)化和可移植性。3.2.2傳感器仿真包括攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波傳感器等主要自動(dòng)駕駛傳感器的物理級(jí)仿真，要求模擬傳感器的噪聲、抖動(dòng)、遮擋等真實(shí)特性，輸出數(shù)據(jù)格式應(yīng)符合Autoware、Apollo等主流自動(dòng)駕駛框架的要求。3.2.3車輛動(dòng)力學(xué)仿真建立高精度車輛動(dòng)力學(xué)模型，包括轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、輪胎模型等，仿真頻率不低于1000Hz，確?？刂扑惴y(cè)試的準(zhǔn)確性和可靠性。3.2.4駕駛員仿真模擬人類駕駛員的行為特征，包括反應(yīng)時(shí)間、操作習(xí)慣、疲勞狀態(tài)等，為決策規(guī)劃算法提供真實(shí)的人類交互環(huán)境。3.2.5仿真指標(biāo)度量定義統(tǒng)一的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，包括算法精度、實(shí)時(shí)性、資源占用率等量化指標(biāo)，建立完整的測(cè)試用例庫和評(píng)價(jià)體系。3.2.6可視化預(yù)覽與回放提供實(shí)時(shí)三維可視化界面和測(cè)試過程回放功能，支持多視角觀察、數(shù)據(jù)分析和結(jié)果導(dǎo)出，便于測(cè)試人員直觀了解測(cè)試過程和結(jié)果。3.2.7工程應(yīng)用規(guī)定平臺(tái)的接口標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)格式、部署要求等工程化內(nèi)容，確保平臺(tái)能夠與現(xiàn)有的自動(dòng)駕駛開發(fā)工具鏈無縫集成，支持持續(xù)集成和自動(dòng)化測(cè)試。介紹修訂的企事業(yè)單位或標(biāo)委會(huì)全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC114）全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC114）是經(jīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)成立的全國(guó)性專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)組織，負(fù)責(zé)汽車領(lǐng)域的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作。委員會(huì)下設(shè)多個(gè)分技術(shù)委員會(huì)和工作組，覆蓋整車、零部件、電子與電磁兼容、智能網(wǎng)聯(lián)汽車等多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域。在智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域，SAC/TC114成立了智能網(wǎng)聯(lián)汽車分技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC114/SC34），專門負(fù)責(zé)自動(dòng)駕駛、車聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。該分技術(shù)委員會(huì)由國(guó)內(nèi)主要汽車制造商、零部件供應(yīng)商、科研院所、檢測(cè)機(jī)構(gòu)等單位的專家組成，具有廣泛的代表性和專業(yè)性。近年來，SAC/TC114/SC34已組織制定了多項(xiàng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車重要標(biāo)準(zhǔn)，包括《汽車駕駛自動(dòng)化分級(jí)》、《智能網(wǎng)聯(lián)汽車自動(dòng)駕駛功能測(cè)試規(guī)程》等基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，為我國(guó)智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了重要的標(biāo)準(zhǔn)支撐。本次《自動(dòng)駕駛系統(tǒng)軟件在環(huán)仿真測(cè)試平臺(tái)技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)的制定工作由該委員會(huì)牽頭，組織行業(yè)權(quán)威專家共同參與，確保標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性、先進(jìn)性和實(shí)用性。委員會(huì)在標(biāo)準(zhǔn)制定過程中始終堅(jiān)持開放、透明、協(xié)商一致的原則，廣泛征集各方意見，確保標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容能夠真實(shí)反映行業(yè)需求和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，為促進(jìn)我國(guó)自動(dòng)駕駛技術(shù)健康發(fā)展發(fā)揮重要作用。結(jié)論與展望《自動(dòng)駕駛系統(tǒng)軟件在環(huán)仿真測(cè)試平臺(tái)技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施，將有效解決當(dāng)前自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試領(lǐng)域存在的平臺(tái)差異大、測(cè)試結(jié)果不可比、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等問題，為行業(yè)發(fā)展提供重要的技術(shù)規(guī)范和評(píng)價(jià)依據(jù)。未來，隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用場(chǎng)景的持續(xù)擴(kuò)展，軟件在環(huán)仿真測(cè)試平臺(tái)將面臨更多挑戰(zhàn)和機(jī)遇：一是需要支持更多樣化的測(cè)試場(chǎng)景，包括極端天氣、復(fù)雜交通情況等；二是需要提高仿真精度和實(shí)時(shí)性，滿足更高等級(jí)自動(dòng)駕駛的測(cè)試需求；三是需要加強(qiáng)與硬件在環(huán)（HIL）、車輛在環(huán)（VIL）等測(cè)試方法的協(xié)同，形成完整的測(cè)試驗(yàn)證體系。標(biāo)準(zhǔn)工作組將持續(xù)跟蹤國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展動(dòng)態(tài)，及時(shí)修訂和完善標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，保持標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性和適用性。同時(shí)，將加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)的宣貫和實(shí)施指導(dǎo)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)共同遵循標(biāo)準(zhǔn)