[发明专利]自动驾驶汽车测试场景库的构建方法

说明书

一种自动驾驶汽车测试场景库的构建方法，属于自动驾驶测试技术领域。本发明的目的是针对不同的场景类型、自动驾驶汽车模型和性能指标提出了一种针对测试场景库生成问题通用框架的自动驾驶汽车测试场景库的构建方法。本发明的步骤是：场景描述与场景关键变量参数化，提取切入场景原始数据，对切入场景数据进行拟合，采用多参数吉布斯抽样方法进行采样生成原始场景库，设计场景风险函数，设计切入场景辅助目标函数，代理模型构建，使用风险函数搜索关键场景，辅助目标函数提供搜索方向，生成测试场景库。本发明可以对高维度场景进行构建，相比其他方法对汽车的测试次数更少，可以加速评估自动驾驶汽车测试。

技术领域

本发明属于自动驾驶测试技术领域。

背景技术

近年来，随着自动驾驶技术的飞速发展，自动驾驶汽车商业化进程取得了长足的进步。安全一直是智能汽车发展过程中的核心命题。研究表明，至少应进行100亿公里的道路测试，以在95％的置信度下验证自动驾驶汽车的安全性。测试和验证要在无穷多的场景下进行，这对自动驾驶企业来说是一个挑战。传统测试存在周期长、成本高等一系列不足，难以满足更新周期短、设计复杂的高水平自动驾驶汽车的测试要求。虚拟仿真技术可以模拟真实世界的驾驶环境并执行测试和验证在计算机软件中，降低了成本，加快了测试过程。场景是虚拟仿真试验的基础。设计合理的方案可以提高测试效率，提高验证的置信度。方案设计的多样性、合理性和关键性是影响方案设计的主要因素。多样性意味着场景可以覆盖尽可能多的不同类型；合理性要求虚拟场景符合现实世界的规则；关键性要求在场景设计中选择更有价值的案例进行测试。

自动驾驶汽车是一种功能非常强大的智能驾驶汽车。对于我们出行非常方便。但是目前自动驾驶汽车并没有发展到完全自动驾驶的时代，而是半自动驾驶半人工驾驶，自动驾驶功能只是起了一个协助的作用。早期的简单的辅助驾驶系统仅仅依赖车载或者环境传感器的数据进行开环测试即可完成功能验证，然而随着越来越多的自动驾驶公司致力于SAE L5级别的自动驾驶解决方案，闭环测试就显得必不可少。

测试是汽车自动驾驶技术研发和实际应用的关键。测试的关键性体现在两个方面：一是测试与技术研发相互促进。自动驾驶技术通过“研发、测试、再研发、再测试”的迭代过程逐步发展完善；二是由于汽车自动驾驶的黑箱特性。测试是汽车自动驾驶实际应用的必由之路。测试已经成为企业分析自动驾驶技术成熟程度的有效办法，也是监督者判断汽车自动驾驶能否安全和高效运行的重要手段。与传统车辆的模块化测试不同，汽车自动驾驶的测试注重对整车性能的评估。而传统车辆的测试侧重对车辆安全相关的零部件的系统的评估，加上在传统车辆中由驾驶员完成全部驾驶任务，车辆测试无须考虑驾驶员负责的功能。而在自动驾驶车辆中采用智能技术部件部分或者完全替代驾驶员，使得整车系统具有黑箱性和智能性的特点；再考虑车辆行驶环境的复杂性，汽车自动驾驶的测试评价面临诸多挑战。

发明内容

本发明的目的是针对不同的场景类型、自动驾驶汽车模型和性能指标提出了一种针对测试场景库生成问题通用框架的自动驾驶汽车测试场景库的构建方法。

本发明的步骤是：

S1.场景描述与场景关键变量参数化

切入场景的关键因素被简化为两个维度：

X＝[R,V_e]^T (1)

其中R和V_e表示在切入时刻的距离和速度，即前车后保险杠与本车前保险杠之间的纵向距离和速度，X为所有关键变量的集合；

S2、对自然驾驶数据进行分析，提取切入场景原始数据

对于每个切入事件，切入时刻由前方车辆越过车道标记时的时间瞬间确定，并记录该时刻的距离和速度以进行分析，设计了以下查询条件：①车辆在切入时间的速度；②切入时间的相对距离；

S3、对切入场景数据进行拟合，采用多参数吉布斯抽样方法进行采样生成原始场景库R^-1为距离R的倒数，用对数正态分布来描述，通过以下概率密度函数对R^-1进行采样：