智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試設(shè)備發(fā)展趨勢分析

謝蓉　潘霞　張慶余　張?zhí)K林

摘 要：智能網(wǎng)聯(lián)汽車正在朝著“新四化”，即電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化的趨勢發(fā)展，伴隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展，汽車檢測試驗技術(shù)也得到了極大的帶動。測試設(shè)備的發(fā)展牽動著智能網(wǎng)聯(lián)汽車試驗智能化和無人化的趨勢，測試設(shè)備市場目前還存在著較多國外技術(shù)的壟斷，我國也應盡早布局自主知識產(chǎn)品的測試設(shè)備研發(fā)，實現(xiàn)汽車全產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化的目標。

關(guān)鍵詞：智能網(wǎng)聯(lián)汽車 測試設(shè)備 標準化

Analysis of the Development Trend of Intelligent Networked Automobile Test Equipment

Xie Rong Pan Xia Zhang Qingyu Zhang Sulin

Abstract：Intelligent networked vehicles are moving towards the "new four modernizations"， that is， the trend of electrification， intelligence， connectivity， and sharing. With the development of intelligent networked vehicles， vehicle inspection and test technology has also been greatly improved. The development of test equipment affects the trend of intelligent and unmanned testing of intelligent networked vehicles. There are still many foreign technology monopolies in the test equipment market. China should also deploy the research and development of test equipment for independent knowledge products as soon as possible to realize the full range of vehicles， and the goal of localization of the industrial chain.

Key words：Intelligent Connected Vehicles， Test Equipment， Standardization

1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車研究現(xiàn)狀

當今社會隨著交通壓力的不斷上升和人工智能技術(shù)的興起，智能網(wǎng)聯(lián)汽車成為當前研究領(lǐng)域的熱門，未來的智能網(wǎng)聯(lián)汽車將基于車輛自身傳感器感知交通環(huán)境，結(jié)合車身控制實現(xiàn)自動化的車輛控制，在保障車輛安全行駛的同時，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展也有效地降低了交通壓力和車禍事故率。

1.1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展現(xiàn)狀

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的智能化可以分為0～5的等級，第0級車輛不具備智能化功能，車輛全部控制都由人類駕駛員操縱;第1級是駕駛支援，部分駕駛行為由系統(tǒng)控制，駕駛員仍然需要對車輛保持絕對的控制;第2級是部分自動化，支持對車輛控制的多項輔助功能，但要保障人類駕駛員必須具備迅速接管車輛的能力;第3級是有條件自動化，自動駕駛系統(tǒng)可以完全控制車輛的駕駛行為，駕駛員需要在不滿足系統(tǒng)運行環(huán)境或系統(tǒng)故障時馬上接管車輛;第4級高度自動化，在限定的道路和環(huán)境下，自動駕駛系統(tǒng)可以完全控制車輛行駛;第5級為完全自動化，在所有的道路和環(huán)境下都可以實現(xiàn)車輛的自動駕駛。其中第1級到第3級都屬于人機共駕[1]，目前所有的汽車企業(yè)均可達到第1級，同時大部分汽車企業(yè)的車型也可滿足第2級，第3級和第4級目前已經(jīng)具備部分實踐，第5級的研發(fā)也在各大車企緊密的部署中。

自動駕駛目前具備兩種思路，一種是以互聯(lián)網(wǎng)公司為核心的創(chuàng)新型勢力，如谷歌、百度等以互聯(lián)網(wǎng)涉足汽車行業(yè)的企業(yè)，其以更加大膽開放的新思路研發(fā)自動駕駛車輛，甚至去除傳統(tǒng)車中常見的油門、方向盤等結(jié)構(gòu);而另一種是以車企為核心的造車勢力，如特斯拉、奧迪等，其在傳統(tǒng)車輛的研發(fā)基礎(chǔ)上，設(shè)計更加智能化的應用，使得車輛具備自動駕駛的能力，并隨著技術(shù)的能力的提升不斷改進設(shè)計方案，利用空中升級等方式不斷進行迭代優(yōu)化。

1.2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車現(xiàn)存問題

智能網(wǎng)聯(lián)汽車在蓬勃發(fā)展的同時也面臨諸多難題，總體可分為三個方面：

（1）自動駕駛的技術(shù)瓶頸

車輛在行駛過程中需要正確處理復雜多變的城市交通狀況，自動駕駛需要對車輛軟硬件技術(shù)進行全面的提升。在硬件方面對傳感器、GPS技術(shù)、雷達攝像、V2X等都提出了更高的要求;在算法方面，作為支撐自動駕駛技術(shù)關(guān)鍵的人工智能算法的優(yōu)化和設(shè)計也提出了更高的要求，通過算法對收集的交通數(shù)據(jù)和駕駛行為、規(guī)則、案例進行處理，針對算法不斷進行優(yōu)化使其可以感知識別、規(guī)劃路徑、控制車輛行駛。同時自動駕駛系統(tǒng)也應當具備預測能力，依據(jù)對交通環(huán)境中的行人、車輛等移動物體的軌跡分析，系統(tǒng)需要結(jié)合算法自行預測其未來行駛軌跡;結(jié)合智慧交通云控平臺，車輛需要實時獲取遠端道路的信息，根據(jù)實時交通情況重新規(guī)劃行駛路徑。

（2）自動駕駛的標準法規(guī)

近年來，隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車的不斷普及，自動駕駛相關(guān)的標準法規(guī)也逐步完善，目前的標準法規(guī)主要將涉及三個方面：自動駕駛車輛市場準入準則，自動駕駛車輛事故責任認定和自動駕駛車輛安全隱私保障。對于行業(yè)標準、國家標準甚至國際標準來說，如何設(shè)計一套智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試規(guī)范和流程的標準將是一項艱巨的挑戰(zhàn)，從車輛環(huán)境感知、控制執(zhí)行、行為決策、路徑規(guī)劃、功能安全、信息安全等全面測評方法的完善也是自動駕駛車輛市場準入的必由之路。

（3）自動駕駛的人類接受度

智能網(wǎng)聯(lián)汽車作為一個信息化程度極高的產(chǎn)品，如何更好地利用自動駕駛高度自動化的優(yōu)勢，使得車輛的使用者提升對計算機系統(tǒng)的信任能力，同時車輛在保護隱私方面也要有更多考慮，對于自動駕駛車輛使用者的信息保護也是其發(fā)展過程中需要關(guān)注的重要一點，針對自動駕駛調(diào)查來看，人們對于自動駕駛的使用仍然處于觀望的態(tài)度，甚至有部分人表示堅決拒絕自動駕駛的使用，保證人類完全接受智能化仍是自動駕駛普及化的難點問題。

1.3 智能網(wǎng)聯(lián)汽車未來趨勢

智能網(wǎng)聯(lián)汽車是目前行業(yè)內(nèi)研究的熱點，各類研發(fā)機構(gòu)、主機廠及科研院校等都在致力于其難點及痛點的突破，以下簡述自動駕駛未來發(fā)展趨勢：

（1）自動駕駛技術(shù)路線在以單車智能為主的方案下應盡快考慮商業(yè)化落地，技術(shù)上應當確保傳感器設(shè)備的精確度較高，算法魯棒性較好，可以更好地處理突發(fā)路況;成本上，激光雷達為核心的傳感器方案成本高昂，需考慮自身材料方案升級降本和其他傳感器配置方案的引入升級;政策上，自動駕駛車輛的法律法規(guī)應當不斷的完善。

（2）未來應結(jié)合車輛與道路間的協(xié)同，構(gòu)建車路協(xié)同的自動駕駛系統(tǒng)，實現(xiàn)單車智能化的同時，結(jié)合路端設(shè)施改造，降低自動駕駛車路的成本，克服自動駕駛車輛在單車智能道路上的局限性。

（3）智能網(wǎng)聯(lián)汽車是實現(xiàn)未來智慧交通系統(tǒng)的關(guān)鍵，未來將結(jié)合車聯(lián)網(wǎng)平臺技術(shù)，拓展車輛對道路環(huán)境的感知能力，降低車載計算平臺負荷，實現(xiàn)智慧交通新生態(tài)，同時未來也會結(jié)合5G通信技術(shù)，加速車聯(lián)網(wǎng)群感知技術(shù)研發(fā)，進一步助力自動駕駛車輛，加快自動駕駛的商業(yè)化落地。

2 測試方法差異性分析

2.1 傳統(tǒng)汽車測試方法

傳統(tǒng)汽車測試主要是對整車性能進行評估，包括側(cè)滑、速度、制動、燈光、排放和噪聲等，通過檢測汽車的這些性能，可以減少甚至避免行駛中的問題。測試方法可分為以下三種：

（1）室內(nèi)臺架試驗

室內(nèi)臺架試驗在可控的試驗條件下，去除其他因素的影響，測試汽車整車性能及相關(guān)零部件，室內(nèi)臺架試驗相比實際道路測試可以更快速便捷地模擬實際試驗工況，同時基于可控的試驗條件，試驗精度更加準確，試驗周期更加短。

（2）室外道路試驗

室外道路試驗是汽車在實際行駛過程中的現(xiàn)實環(huán)境，其試驗結(jié)果會反映汽車未來實際的使用情況。該類試驗設(shè)計時，由于室外的條件不可控，同時車內(nèi)自身空間有限，用于試驗的相關(guān)傳感器及設(shè)備的安裝、配置及標定均存在部分問題，隨著設(shè)備智能化的發(fā)展，目前已經(jīng)有越來越多的傳感器及設(shè)備外形縮小、精度更高，可以解決此類問題。

（3）試驗場試驗

試驗場試驗用于汽車在規(guī)定條件下行駛的試驗，試驗場試驗設(shè)計時，支持設(shè)計更復雜、更惡劣的車輛行駛環(huán)境和道路情況，汽車在試驗場中可以進行耐久試驗、環(huán)境試驗、可靠性試驗等，通過加強環(huán)境的試驗可以幫助車企完成新產(chǎn)品的質(zhì)量認證和鑒定、標準法規(guī)測試機零部件試驗或整車模擬試驗等。試驗場環(huán)境下進行的試驗相比一般環(huán)境更加嚴格、更加科學、更迅速、更實際。

2.2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試方法

智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試與評價是自動駕駛系統(tǒng)研發(fā)中的重要環(huán)節(jié)，也是自動駕駛技術(shù)發(fā)展的重要支撐[2]，為了滿足智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試和評價充分性和有效性的要求，必須要有合適的測試驗證方法。目前針對自動駕駛汽車的測試驗證可以分為以下三個部分：

（1）虛擬仿真測試

虛擬仿真測試是一種利用仿真軟件對傳感器、車輛、控制器、交通環(huán)境等要素進行部分或者全部模擬的測試方法，主要包括軟件在環(huán)測試（SIL）、硬件在環(huán)測試（HIL）、車輛在環(huán)測試（VIL）等?；赩字型開發(fā)流程，在系統(tǒng)開發(fā)不同階段選擇相適應的虛擬仿真測試方法，用于驗證系統(tǒng)功能安全。

（2）封閉場地測試

封閉場地測試與傳統(tǒng)汽車試驗場試驗類似，都是保證車輛可以在有限的場地條件下更多地經(jīng)歷復雜和惡劣的環(huán)境和場景，結(jié)合封閉場地下的智能化測試設(shè)備可以對自動駕駛系統(tǒng)的功能和性能有更加全面而精確的測試。目前各車企均有較為成熟的試驗場包含高速公路、城市道路、鄉(xiāng)村道路等多種道路類型[3]。測試能力除了現(xiàn)有的智能汽車ADAS測試項目外，還初步具備了V2X基礎(chǔ)測試設(shè)施，少數(shù)測試場還提供雨、霧等不同天氣情況模擬。但是大多數(shù)投入使用的智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試場還不具備完整的測試環(huán)境和要素。

（3）開放道路測試

開放道路測試時智能網(wǎng)聯(lián)汽車走向商用化的關(guān)鍵一步，它需要由駕駛員保證車輛安全，被測車輛在實際復雜的、交互的開放道路上進行自動駕駛系統(tǒng)的性能測試與驗收。開放道路測試被認為是驗證自動駕駛汽車駕駛安全性、車輛性能最直接、最精確的方法，這一階段能夠真實、有效地評估整車級系統(tǒng)的實際性能以及用戶層面相關(guān)的性能。

3 測試設(shè)備發(fā)展趨勢

汽車屬于組合型產(chǎn)品，通過零件和系統(tǒng)間的協(xié)同合作完成車輛行駛，駕駛者通過驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等完成對汽車的操作。隨著科學技術(shù)的不斷融合與創(chuàng)新，通過設(shè)備的持續(xù)更新可對汽車進行精密檢查，滿足當前汽車用戶的需求。傳統(tǒng)汽車和自動駕駛汽車在測試設(shè)備方面存在三個方面的差異性。

（1）設(shè)備多樣化

在對傳統(tǒng)汽車進行測試時，更多側(cè)重測試汽車零部件產(chǎn)品的功能及性能，其測試設(shè)備一般包括發(fā)動機檢測設(shè)備、電氣檢測設(shè)備、結(jié)構(gòu)性檢測設(shè)備、集成控制檢測設(shè)備、汽車底盤檢測設(shè)備等，通過不同設(shè)備可對組成汽車的零部件進行測試，并可及時檢測到問題所在。針對智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試側(cè)重自動駕駛系統(tǒng)的功能及性能，因此其測試設(shè)備不僅包含了在實車測試中的目標物、控制系統(tǒng)、場景配置等設(shè)備，同時也包括虛擬仿真的測試，即各類傳感器設(shè)備的模擬系統(tǒng)、數(shù)據(jù)板卡等相關(guān)設(shè)備，自動駕駛測試設(shè)備覆蓋從虛擬仿真測試、封閉場地測試到實際道路測試的全過程相關(guān)測試，涉及的設(shè)備相比傳統(tǒng)汽車測試更加豐富多樣。

（2）設(shè)備的智能化

智能設(shè)備越來越多地應用于生活的方方面面，在未來的測試領(lǐng)域里，全方位系統(tǒng)化的智能測試系統(tǒng)將是行業(yè)發(fā)展的趨勢，在傳統(tǒng)汽車測試中，測試設(shè)備更多側(cè)重電氣化集成的穩(wěn)定性和精確度，滿足對汽車測試中數(shù)據(jù)準確性的把控;在自動駕駛汽車的測試中，由于自動駕駛汽車本身是智能化的系統(tǒng)，因此其測試設(shè)備在設(shè)計之初也考慮了更加智能化的設(shè)計，被測車輛需要通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)與測試設(shè)備間的數(shù)據(jù)互通，確保試驗數(shù)據(jù)的時間同步性，另外可以通過測試設(shè)備上位機或者云平臺對測試設(shè)備進行遠程配置，使得試驗過程可以實現(xiàn)遠端可控，試驗結(jié)束后試驗數(shù)據(jù)可以結(jié)合立體化數(shù)據(jù)分析模型，深度挖掘試驗數(shù)據(jù)含義，方便試驗人員的理解和分析。

（3）設(shè)備的網(wǎng)聯(lián)化

隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展，其網(wǎng)聯(lián)化的程度也在不斷提升，傳統(tǒng)汽車一般針對單車性能進行針對性的測試，保障汽車后續(xù)運行過程中的穩(wěn)定性。智能網(wǎng)聯(lián)汽車在發(fā)展智能化的進程中也在不斷拓展其網(wǎng)聯(lián)化的功能，融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)車與人、車、路、后臺等智能信息交換共享，對于智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)聯(lián)化的測試設(shè)備需要考慮在一致性通信協(xié)議的基礎(chǔ)下，構(gòu)建網(wǎng)聯(lián)化的測試場景，建立測試車輛、測試設(shè)備和網(wǎng)聯(lián)化場景互聯(lián)互通的一體化測試方案[4]。與傳統(tǒng)汽車測試相比，自動駕駛汽車測試設(shè)備對于網(wǎng)聯(lián)化提出了新的功能及性能要求。

汽車從規(guī)劃到最后的產(chǎn)品SOP，從一個完全沒有實物到有實物產(chǎn)品開發(fā)的過程。依照從前到后的過程，把測試分為從最初的仿真虛擬測試，半實物測試，場地測試到實車道路測試，分成不同的環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)參與的實體是不一樣的。在最初，人車路都是虛擬的[5]。研發(fā)到一定的程度，車上有不同的硬件設(shè)計出來，這些硬件可以替換進去，就會變成一些半實物測試，隨著實物參與越來越多，直到有一個實物的車，可以做場地測試，在到最后公開道路上測試，每個測試場景和測試階段都需要設(shè)計和研發(fā)，而測試設(shè)備作為測試過程的載體，其標準化必將帶動汽車測試向更加智能的方向行進，也將推著汽車產(chǎn)業(yè)智能化及網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展趨勢[6]。

參考文獻：

[1]林瑋平.自動駕駛及關(guān)鍵技術(shù)V2X研究[J]. 廣東通信技術(shù)，2018，38（11）：48-52.

[2]余卓平，邢星宇，陳君毅.自動駕駛汽車測試技術(shù)與應用進展[J].同濟大學學報（自然科學版），2019.

[3]劉宏駿，齊巍，張博.國外智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試場地發(fā)展現(xiàn)狀分析[J].汽車工業(yè)研究，2018.

[4]劉玢滟.智能網(wǎng)聯(lián)汽車交通安全應用研究[J].無線互聯(lián)科技，2018，v.15;No.131（07）：137-138.

[5]任智.中國智聯(lián)網(wǎng)汽車的產(chǎn)業(yè)前景分析[J]. 廣西質(zhì)量監(jiān)督導報，2019.

[6]張翔，李智.智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J].汽車與配件，2018.