短途无人配送车道路测试技术研究.pdf

14汽车工业研究季刊2023年第3期.rend趋势DOl:10.3969/j.issn.1009-847X.2023.03.003短途无人配送车道路测试技术研究张美芳周家平摘要：无人配送车被视为智能网联汽车示范应用最先落地的载体，其测试规范的推出对于智能驾驶行业、快递行业和城市经济的发展尤为重要。本文基于无人配送车自动驾驶技术要求构建自动驾驶测试场景，在相应的测试场景里对封闭测试区测试方法进行研究，旨在为短途无人配送车的测试技术发展提供参考。关键词：无人配送车道路测试前言自动驾驶技术作为全球汽车产业新一轮创新发展的核心动力，有望成为我国汽车产业发展的新动能。无人配送在构建现代邮政快递服务、培育智能服务新增长点、提高冷链配送效率、发展社区电子商务等方面的价值凸显。城市末端配送作为自动驾驶技术最有望率先落地的场景之一，成为了众多企业争相布局的方向2。科学合理的测试可以全面检验自动驾驶各方面的性能表现，在产品的设计、研发、测试与认证中发挥重要作用。目前，工业和信息化部、公安部、交通运输部联合发布的智能网联汽车道路测试管理规范（试行）中车辆类型并不包含无人配送车。因此，开展无人配送车自动驾驶道路测试方式的研究，能够满足无人配送相关企业机构的测试需求，促进无人配送行业的发展和落地。本文从短途无人配送车相关的标准出发，研究无人配送车道路测试相关的测试场景构建，研究特性场景下相关的测试方法，为短途无人配送车的测试技术发展提供参考。短途无人配送车标准研究近年来随着各地政府机构及标准化组织对无人配送标准工作的高度重视，无人配送服务类标准及无人配送车标准领域取得了一定的突破。2019年8 月，中关村智通智能交通产业联盟发布了T/CMAX117-2018服务型电动自动行驶轮式车技术要求，2 0 2 1 年对该标准进行了再次修订，发布了T/CMAX117.1-2021服务型电动自动行驶轮式车第1部分：技术要求。该标准规定了服务型电动自动行驶轮式车技术要求，适用于具备自动行驶功能的低速电动轮式车辆的研发与测试。2020年1 1 月1 6 日，中国智能交通协会发布T/CITSA05-2020短途智能无人车配送服务技术要求。该标准规定了开展配送服务的短途智能无人车的一般要求、测试方法和性能评价，适用于开展配送服务的短途智能无人车。2021年9月2 6 日，北京市顺义区经信局发布了无人配送车管理实施指南地方标准，总结了顺义无人配送管理的实践经验，鼓励企业探索多种商业化运营模式，积极探索在安全监管的同时推动产业发展、建立网络安全、数据安全保护、软件升级等管理制度。2021年1 0 月2 8 日，深圳市智能交通行业协会发布低速无人车城市商业运营安全管理规范第4部分货物配送低速无人车团体标准。该标准规定了城市末端货物配送类低速无人车的技术要求、运营要求及安全管理要求，适用于货物配送低速无人车的研发、生产、运营和检测。2022年7 月1 9 日，在全国四轮全地形车标准化技术委员会指导下，由同济大学牵头参与编写的低速无人车国家标准低速线控底盘通用技术要求已完成征求意见稿，并在相关网站公示15汽车工业研究季刊2023年第3期rend趋势中国汽车工程学会、中国智能网联汽车产业创新联盟与北京理工大学、京东、美团、等机构联合针对功能型无人车技术要求及测评方法等相关标准立项、制定。其中功能型无人车第1 部分：术语和定义，功能型无人车第2 部分：总体技术要求以及功能型无人车自动驾驶功能场地试验方法及要求三项团体标准已启动立项，并计划于今年年底发布2023年2 月9日，北京市交通委员会、北京市经济和信息化局、北京市公安局公安交通管理局、北京市商务局、北京市邮政管理局联合发布北京市无人配送车道路测试与商业示范管理办法（试行）。随着自动驾驶技术发展，无人配送应用场景不断扩大，在实际道路和真实交通环境下示范应用已成为各公司技术和产品推广的迫切需求。无人配送车相关标准的出台，为无人配送车发展提供方向，利于行业聚集，为未来“无人经济”探索新的创新商业模式。短途无人配送车2测试场景构建随着车辆由人控制转向为具有感知、决策、控制功能的“驾驶机器人”操控，传统的基于单一场景、单一功能的测试方案不能满足对自动驾驶车辆的测试评价。在无人配送车开发过程中，需要基于不同的场景进行测试，来验证自动驾驶功能的安全性。无人配送车的测试场景来源，主要是根据自动驾驶功能所应用的交通环境，可以从自然行驶场景、危险工况场景、标准法规场景和重构场景4个方面来构建1 3-4。自然行驶场景来源于真实的场景数据，包含自动驾驶汽车所处的人-车-环境一任务等全方位的信息，可以通过安装在车辆上的多种传感器，如摄像头、毫米波雷达等采集车辆、道路、驾驶人等多维信息，分析真实的交通环境和驾驶行为，构建自然驾驶场景数据库4-6 。目前国内外已有多个项目组对自然驾驶场景进行收集与处理，Waymo是最早开展自动驾驶场景数据收集的项目组。在国内，中国汽车技术研究中心有限公司自2 0 1 5便开始了中国智能网联汽车驾驶场景数据路的研究和应用工作。危险工况场景是验证自动驾驶控制策略有效性的关键场景，包含恶劣天气和复杂的道路交通环境。目前，危险工况场景是无人配送车测试过程中验证防撞性和退出机制的关键部分7。国内外多个工作组对危险工况进行了研究，同济大学对切入型危险工况进行分析，建立了4种符合中国交通状况的切入型危险场景；欧盟ASSESS项目通过对GIDAS、ST A T S1 9、O T S等事故数据进行分析，通过统计分析得出各种场景中本车和目标车辆的速度信息。根据各城市推出的无人配送车政策发现，目前无人配送车处于大范围测试验证及开始商业化示范运营阶段，行驶车道大多为非机动车道。通过分析现在出台的标准规范场景，结合无人配送车实际运行情况，本文将无人配送车道路测试场景要素库划分为设计运行范围(operational design domain(ODD)）、车辆状态2 部分1 8-9设计运行范围主要包含环境条件、静态要素、动态要素。车辆状态正常运行是自动驾驶系统启动和运行的前提条件之一，包括激活速度范围及功能状态，如下页表1 所示。激活速度范围主要是指自动驾驶系统能够开启的速度范围。功能状态主要是指自动驾驶系统在安全启动前需要进行自检功能模块的状态，包括V2X功能、高精度地图功能、最小风险控制策略。通过分析短途无人配送车驾驶场景特性，根据场景要素库中的组成要素，从功能、逻辑等维度进行组合，得出不同环境、道路、车辆状态下的测试场景U，参考智能网联汽车道路测试与示范应用管理规范（试行）及T/CMAX116-01-2018自动驾驶车辆道路测试能力评估与方法，从自动驾驶车辆正常行驶、应急处置与远程控制等方面，设计搭建2 0 组短途无人配送车道路测试场景，如下页表2 所示短途无人配送车封闭道路测试研究道路测试是开展智能网联汽车技术研发和应用不可或缺的重要环节，车辆在各种道路交通状况和场景下都能够安全、可靠、高效的运行，需要进行大量的测试验证。下面针对表2 中的典型测试场景进行详细说明。3.1交通标志和标线的识别及响应选取一条含有非机动车道的测试道路。测试车辆在自动行驶状态下进人测试路段，驶人非机动车道如1 7 页图1 所示如果车辆未在非机动车道行驶的，不通过；行驶过程中骑轧车道边缘线的，不通过。3.2交通信号灯的识别及响应测试道路选取带有非机动车信号灯的路口路段，分别设置非机动车信号灯为红灯和绿灯。测试车辆在自动行驶状态下进入测试路段，分别测试非机动车信号灯红灯和绿灯的识别情况。如1 7 页图2 所示在无干扰情况下，绿灯亮起时，车辆3s内未起步的，不通过；红灯下停车骑轧或越过停止线的，不通过；未按照信号灯要求正确操作的，16汽车工业研究季刊2023年第3期rend趋势表1 短途无人配送车道路测试ODD环境要素第一层级第二层级第三层级第四层级晴天天气雨雪雾环境条件白天光照黑夜平直道路上下坡道车道类型不同曲率弯道设计运行范围静态要素匝道标线交通标志标牌拥堵交通情况畅通动态要素行人道路使用者两轮车激活速度范围速度限定速度V2X功能自检功能车辆状态功能状态高精度地图功能自检功能最小风险控制策略自检功能表2 短途无人配送车道路测试项目及场景序号测试项目测试场景非机动车道标志标线识别及响应1交通标志和标线的识别及响应人行横道线识别及响应2交通信号灯的识别及响应非机动车信号灯识别及响应机非隔离护栏识别及响应3障碍物的识别及响应井盖识别及响应两轮车的识别及响应4行人和非机动车的识别及响应行人横穿识别及响应左侧行人通行起步5起步左侧非机动车通行起步路边行人通行6靠路边停车路边非机动车通行直行通过路口时与车辆冲突通行7直行通过路口直行通过路口时行人和非机动车冲突通行右转通过路口车辆冲突通行8路口右转弯右转通过路口时行人和非机动车冲突通行9通过公共汽车站公交车站行人穿行非机动车切人10紧急工况下的响应能力车辆定位信号丢失11远程操控远程接管及接管后的可操作性12人工接管现场人工接管及接管后的可操作性17汽车工业研究季刊2023年第3期rend趋势不通过。3.3障碍物的识别及响应检测测试道路选取一条带有机非隔离护栏的道路。测试车辆在自动行驶状态下进人测试路段，驶人非机动车道。如图3所示。未正确驶人非机动车道的，不通过；行驶不平顺，方向控制不稳的，不通过；未避让机非隔离护栏的，发生碰撞的，不通过。3.4起步测试道路选取非机动车道或机非混行道的长直路段。测试车辆在自动行驶状态下，于车道内右侧起步；行人在测试车辆左后方沿道路行走，在测试车辆起步时经过测试车辆。如图4所示未提前3s开启转向灯的，不通过；起步时，车辆存在闯动等起步不平顺现象的，不通过；与行人发生碰撞的，不通过；无法起步的，不通过。3.5直行通过路口测试道路选取有（无）交通信号灯的非机动车道或机非混行道交叉路口。测试车辆在自动行驶状态下进人测试路段，直行通过交叉路口；目标车辆右转弯通过路口，在测试车辆直行通过路口时经过测试车辆所在人行道。如下页图5所示制动，行驶不平顺的，不通过；与目标车辆发生碰撞的，不通过。3.6路口右转弯测试道路选取有（无）交通信号灯的非机动车道或机非混行车道交又路口。测试车辆在自动行驶状态下进人测试路段，右转通过交叉路口；背景车直行或左转通过路口，在测试车辆右转时经过测试车辆右转车道。如下页图6 所示未按规定减速或停车的，不通过；与目标车辆发生碰撞的，不通过。3.7紧急工况下的响应能力图1 非机动车道标志标线识别及响应场景示意图8终图2 非机动车信号灯识别及响应场景示意图终图3机非隔离护栏识别及响应场景示意图终图4左侧行人通行起步场景示意图18汽车工业研究季刊2023年第3期.rend趋势8终图5直行通过路口时与车辆冲突通行场景示意图8终图6 右转通过路口车辆冲突通行场景示意图终图7 非机动车切入场景示意图测试道路选取含有一条车道的长直道路，道路内摆放锥形桶，将道路封堵。测试车辆在自动行驶状态下进人测试路段；非机动车辆在目标车辆左侧切入测试车辆所在车道。如图7 所示制动不及时发生碰撞的，不通过；行驶、制动不平顺的，不通过。结论目前，我国短途无人配送车领域产业链逐渐完成，核心硬件和软件已实现国产化，发展前景广阔。但短途无人配送车标准体系尚不完善，基础设施及产业生态仍不健全。本文通过对短途无人配送车道路测试的测试场景要素及典型测试场景进行分析，推动短途无人配送车测试标准建设。但是对实车道路测试以及整车的性能测试仍需要进一步测试验证，后续对文中相关测试方法进行进一步完善参考文献：陆森嘉，尹钦仪.“最后一公里”无人车配送发展现状及应用前景 J.综合运输,2 0 2 1,43(1):1 1 7-1 2 1.2车百智库，中国电动汽车百人会.无人配送在国内商业化的现状、挑战及建议J.智能网联汽车,2 0 2 0,9(2):6 0-6 7.3苗泽霖.自动驾驶交规符合性仿真测试场景库构建研究 J.汽车与安全，2 0 2 2,299(11):75-79.4冯屹，王兆.自动驾驶测试场景技术发展与应用 D.北京：机械工业出版社,2 0 2 0.5朱冰，孙宇航,赵健，等.自动驾驶汽车测试场景基元自动提取方法 J.汽车工程,2 0 2 2,44(1 1):1 6 47-1 6 55.6张美芳，王小臣，王星面向L3级自动驾驶高速公路道路测试场景的构建方法J.汽车实用技术,2 0 2 3,48(5):40-44.7黄妙华，王思楚.基于事故数据的智能汽车安全测试场景研究 J.机械设计与制造,2 0 2 2,38 0(1 0):2 3-2 7.8冯屹，王兆.自动驾驶测试场景技术发展与应用 D.北京：机械工业出版社,2 0 2 0.9孙航，张行，张森，等.自动驾驶系统设计运行条件构建方法的研究 J.中国汽车,2 0 2 0(1 2):41-49.10陈韬，蔡博回春.基于场景元素的智能网联汽车场景构建研究 J.公路与汽运,2 0 1 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