智能網聯汽車測試設備發展趨勢分析

謝蓉　潘霞　張慶余　張蘇林

摘 要：智能網聯汽車正在朝著“新四化”，即電動化、智能化、網聯化、共享化的趨勢發展，伴隨著智能網聯汽車的發展，汽車檢測試驗技術也得到了極大的帶動。測試設備的發展牽動著智能網聯汽車試驗智能化和無人化的趨勢，測試設備市場目前還存在著較多國外技術的壟斷，我國也應盡早布局自主知識產品的測試設備研發，實現汽車全產業鏈國產化的目標。

關鍵詞：智能網聯汽車 測試設備 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 智能網聯汽車研究現狀

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

1.1 智能網聯汽車發展現狀

智能網聯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，自動駕駛系統可以完全控制車輛的駕駛行為，駕駛員需要在不滿足系統運行環境或系統故障時馬上接管車輛;第4級高度自動化，在限定的道路和環境下，自動駕駛系統可以完全控制車輛行駛;第5級為完全自動化，在所有的道路和環境下都可以實現車輛的自動駕駛。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均可達到第1級，同時大部分汽車企業的車型也可滿足第2級，第3級和第4級目前已經具備部分實踐，第5級的研發也在各大車企緊密的部署中。

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

1.2 智能網聯汽車現存問題

智能網聯汽車在蓬勃發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進行全面的提升。在硬件方面對傳感器、GPS技術、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關鍵的人工智能算法的優化和設計也提出了更高的要求，通過算法對收集的交通數據和駕駛行為、規則、案例進行處理，針對算法不斷進行優化使其可以感知識別、規劃路徑、控制車輛行駛。同時自動駕駛系統也應當具備預測能力，依據對交通環境中的行人、車輛等移動物體的軌跡分析，系統需要結合算法自行預測其未來行駛軌跡;結合智慧交通云控平臺，車輛需要實時獲取遠端道路的信息，根據實時交通情況重新規劃行駛路徑。

（2）自動駕駛的標準法規

近年來，隨著智能網聯汽車的不斷普及，自動駕駛相關的標準法規也逐步完善，目前的標準法規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。對于行業標準、國家標準甚至國際標準來說，如何設計一套智能網聯汽車測試規范和流程的標準將是一項艱巨的挑戰，從車輛環境感知、控制執行、行為決策、路徑規劃、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

智能網聯汽車作為一個信息化程度極高的產品，如何更好地利用自動駕駛高度自動化的優勢，使得車輛的使用者提升對計算機系統的信任能力，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展過程中需要關注的重要一點，針對自動駕駛調查來看，人們對于自動駕駛的使用仍然處于觀望的態度，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 智能網聯汽車未來趨勢

智能網聯汽車是目前行業內研究的熱點，各類研發機構、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展趨勢：

（1）自動駕駛技術路線在以單車智能為主的方案下應盡快考慮商業化落地，技術上應當確保傳感器設備的精確度較高，算法魯棒性較好，可以更好地處理突發路況;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應當不斷的完善。

（2）未來應結合車輛與道路間的協同，構建車路協同的自動駕駛系統，實現單車智能化的同時，結合路端設施改造，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）智能網聯汽車是實現未來智慧交通系統的關鍵，未來將結合車聯網平臺技術，拓展車輛對道路環境的感知能力，降低車載計算平臺負荷，實現智慧交通新生態，同時未來也會結合5G通信技術，加速車聯網群感知技術研發，進一步助力自動駕駛車輛，加快自動駕駛的商業化落地。

2 測試方法差異性分析

2.1 傳統汽車測試方法

傳統汽車測試主要是對整車性能進行評估，包括側滑、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）室內臺架試驗

室內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零部件，室內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實環境，其試驗結果會反映汽車未來實際的使用情況。該類試驗設計時，由于室外的條件不可控，同時車內自身空間有限，用于試驗的相關傳感器及設備的安裝、配置及標定均存在部分問題，隨著設備智能化的發展，目前已經有越來越多的傳感器及設備外形縮小、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定條件下行駛的試驗，試驗場試驗設計時，支持設計更復雜、更惡劣的車輛行駛環境和道路情況，汽車在試驗場中可以進行耐久試驗、環境試驗、可靠性試驗等，通過加強環境的試驗可以幫助車企完成新產品的質量認證和鑒定、標準法規測試機零部件試驗或整車模擬試驗等。試驗場環境下進行的試驗相比一般環境更加嚴格、更加科學、更迅速、更實際。

2.2 智能網聯汽車測試方法

智能網聯汽車測試與評價是自動駕駛系統研發中的重要環節，也是自動駕駛技術發展的重要支撐[2]，為了滿足智能網聯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，主要包括軟件在環測試（SIL）、硬件在環測試（HIL）、車輛在環測試（VIL）等。基于V字型開發流程，在系統開發不同階段選擇相適應的虛擬仿真測試方法，用于驗證系統功能安全。

（2）封閉場地測試

封閉場地測試與傳統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歷復雜和惡劣的環境和場景，結合封閉場地下的智能化測試設備可以對自動駕駛系統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、鄉村道路等多種道路類型[3]。測試能力除了現有的智能汽車ADAS測試項目外，還初步具備了V2X基礎測試設施，少數測試場還提供雨、霧等不同天氣情況模擬。但是大多數投入使用的智能網聯汽車測試場還不具備完整的測試環境和要素。

（3）開放道路測試

開放道路測試時智能網聯汽車走向商用化的關鍵一步，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的實際性能以及用戶層面相關的性能。

3 測試設備發展趨勢

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

（1）設備多樣化

在對傳統汽車進行測試時，更多側重測試汽車零部件產品的功能及性能，其測試設備一般包括發動機檢測設備、電氣檢測設備、結構性檢測設備、集成控制檢測設備、汽車底盤檢測設備等，通過不同設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。針對智能網聯汽車測試側重自動駕駛系統的功能及性能，因此其測試設備不僅包含了在實車測試中的目標物、控制系統、場景配置等設備，同時也包括虛擬仿真的測試，即各類傳感器設備的模擬系統、數據板卡等相關設備，自動駕駛測試設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測試，涉及的設備相比傳統汽車測試更加豐富多樣。

（2）設備的智能化

智能設備越來越多地應用于生活的方方面面，在未來的測試領域里，全方位系統化的智能測試系統將是行業發展的趨勢，在傳統汽車測試中，測試設備更多側重電氣化集成的穩定性和精確度，滿足對汽車測試中數據準確性的把控;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，因此其測試設備在設計之初也考慮了更加智能化的設計，被測車輛需要通過網絡實現與測試設備間的數據互通，確保試驗數據的時間同步性，另外可以通過測試設備上位機或者云平臺對測試設備進行遠程配置，使得試驗過程可以實現遠端可控，試驗結束后試驗數據可以結合立體化數據分析模型，深度挖掘試驗數據含義，方便試驗人員的理解和分析。

（3）設備的網聯化

隨著智能網聯汽車的發展，其網聯化的程度也在不斷提升，傳統汽車一般針對單車性能進行針對性的測試，保障汽車后續運行過程中的穩定性。智能網聯汽車在發展智能化的進程中也在不斷拓展其網聯化的功能，融合現代通信與網絡技術，實現車與人、車、路、后臺等智能信息交換共享，對于智能網聯汽車網聯化的測試設備需要考慮在一致性通信協議的基礎下，構建網聯化的測試場景，建立測試車輛、測試設備和網聯化場景互聯互通的一體化測試方案[4]。與傳統汽車測試相比，自動駕駛汽車測試設備對于網聯化提出了新的功能及性能要求。

汽車從規劃到最后的產品SOP，從一個完全沒有實物到有實物產品開發的過程。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，分成不同的環節，每個環節參與的實體是不一樣的。在最初，人車路都是虛擬的[5]。研發到一定的程度，車上有不同的硬件設計出來，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計和研發，而測試設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，也將推著汽車產業智能化及網聯化的發展趨勢[6]。

參考文獻：

[1]林瑋平.自動駕駛及關鍵技術V2X研究[J]. 廣東通信技術，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.國外智能網聯汽車測試場地發展現狀分析[J].汽車工業研究，2018.

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

[5]任智.中國智聯網汽車的產業前景分析[J]. 廣西質量監督導報，2019.

[6]張翔，李智.智能網聯汽車技術的發展現狀及趨勢[J].汽車與配件，2018.