仿真在自动驾驶汽车开发与测试中的作用

佐思产研
2018/6/5 9:55:54


梅赛德斯奔驰智能驾驶系统包括:


•智能领航限距控制功能(Active Distance Assist DISTRONIC)


•注意力辅助系统(AttentionAssist)


•主动转向辅助系统(Active Steering Assist)


•主动式车道保持辅助系统(Active Lane Keeping Assist)


•主动式刹车辅助系统(Active Brake Assist)


•多光束LED(Multibeam LED)


•C2X通讯(Car-to-X Communication)


•预防性安全系统增强版(PRE-SAFE®PLUS)


•预碰撞安全系统声响警告(PRE-SAFE®Sound)


•安全带气囊系统(Beltbag)


•主动盲点辅助系统(Active Blind Spot Assist)


•远程泊车辅助系统(Remote Parking Assist)


•规避转向辅助系统(Evasive Steering Assist)



安全与自动驾驶的主要挑战


交通事故几乎都是由人为失误造成的。当人做出错误行为,我们可进行自动驾驶功能的有效介入;在德国高速公路上,每750万公里行驶里程就可能出现一次操作失误。驾驶过程中,人类做出正确操作远多于错误行为。我们的目标是把人的正确驾驶行为变成自动化操作,今后驾车行驶750万公里,一定不能有一次闪失。



自动驾驶车辆的安全性


在乘坐自动驾驶汽车自由驰骋之前,需先确保它不会给你带来麻烦。那么如何管控风险?


复杂系统的功能分解(高可靠性设计及测试)



驾驶情景的安全评估



通过适当行为,避免失控局面发生


根据不同条件变化下的车辆反应,来进行验证



暴露于事故之中的5类原因


•硬件和元器件失效

•道路、交通、环境条件的感知不足

•复杂和困难场景的控制算法缺陷

•行为依赖的事故(譬如打手机)

•错误的驾驶员和车辆的交互(模式混乱和错误指令)



测试平台和仿真的重要性



如何衡量可控性?


辛德芬根的动态模拟器



交通事故的可控性




如何验证驾驶功能?


过程结束时的验证,需要在早期系统设计阶段制定详细规范



自动驾驶功能的测试



基于模型仿真的虚拟驾驶


自动驾驶控制软件

SiL或HiL等原创软件集成到仿真平台中


传感器模型

摄像头、激光雷达和雷达传感器的模拟


车辆模型

模拟横向和纵向运动的车辆动力学模型


道路模型

基于OpenDRIVE的路网模型提供虚拟道路和基础设施信息(虚拟道路、车道、交叉路口、交通标志和信号灯)


交通模型

车辆和VRU(行人、自行车)的交通模拟,并附有驾驶员行为模型和微观车辆模型


虚拟驾驶模拟平台



示例:真实世界场景及其模拟


使用案例:复杂交通场景的功能开发



挑战性的交通场景


跟车——前车在没有提前制动的情况下进入拥堵路段

切入——车辆猛然切入,没有逃离空间

切出——汽车在障碍物或迎面而来的汽车到达前切出

使用案例:避免碰撞场景的功能开发



切入场景模拟



仿真验证:以较高的相对速度切入



防碰撞的批量模拟(示例)

领先车辆(LV)

测试车辆(Ego)

使用案例:确保安全驾驶的防撞验证和质量措施



车道检测模拟


•基于传感器数据的估计

•真实数据

•模拟数据

•地图信息

•传感器信号的长距离解读需要精确的地图



自动驾驶汽车测试的创新是什么?


方法

•更多的模拟,尤其是关于控制算法和规则遵从性的验证方面

•系统性地搜索罕见的功能缺陷,而不仅仅是驾驶测试公里数


功能

•外部条件和规则的持续评估和适应

•可靠地判断是否超出车辆自动化限制

•尽早告知驾驶员自动驾驶模式的结束,以便其接管(L3)

•如果驾驶员无法接管(L3),车辆将寻求安全停靠



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