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技術(shù)文章
隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的快速發(fā)展，龐大的測(cè)試數(shù)據(jù)和復(fù)雜的場(chǎng)景需求為性能與安全評(píng)估帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。如何高效管理海量數(shù)據(jù)、挖掘關(guān)鍵場(chǎng)景，并滿足以Euro NCAP（European New Car Assessment Programme，歐洲新車安全評(píng)鑒協(xié)會(huì)）為代表的嚴(yán)格評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，已成為行業(yè)亟待解決的核心問(wèn)題。
這不僅關(guān)乎技術(shù)研發(fā)的效率與精度，更是智能駕駛車輛進(jìn)入市場(chǎng)、提升競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵前提。本文我們將圍繞如何應(yīng)對(duì)海量數(shù)據(jù)所帶來(lái)的挑戰(zhàn)進(jìn)行探討，分享提高場(chǎng)景測(cè)試與性能安全評(píng)估的見(jiàn)解。
在自動(dòng)駕駛技術(shù)的研發(fā)與測(cè)試過(guò)程中，“場(chǎng)景"是一個(gè)核心概念，也是驗(yàn)證自動(dòng)駕駛系統(tǒng)性能和安全性的關(guān)鍵手段之一。無(wú)論是行業(yè)專家還是普通關(guān)注者，談及自動(dòng)駕駛測(cè)試時(shí)，都會(huì)提到“場(chǎng)景"以及“基于場(chǎng)景的測(cè)試"。
圖 1自動(dòng)駕駛場(chǎng)景概念圖
場(chǎng)景通常由靜態(tài)要素（道路、交通標(biāo)志、建筑物等）、動(dòng)態(tài)目標(biāo)（車輛、行人等）、環(huán)境條件（天氣、光照等）、行為模式（變道、急剎車等）組成，旨在描述車輛可能面臨的各種復(fù)雜情況。由于內(nèi)容極為豐富，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 34501通過(guò)四層抽象分級(jí)模型對(duì)其進(jìn)行分類，即功能場(chǎng)景、抽象場(chǎng)景、邏輯場(chǎng)景和具體場(chǎng)景，后兩者便是當(dāng)下關(guān)注的重點(diǎn)。
圖 2 四層抽象分級(jí)模型與場(chǎng)景測(cè)試挑戰(zhàn)
對(duì)于測(cè)試而言，除了在各個(gè)場(chǎng)景下的性能表現(xiàn)，通常還得滿足一些法規(guī)或者評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。例如，對(duì)于車輛的安全性而言，被大家知曉的便是Euro NCAP的評(píng)級(jí)。
Euro NCAP的評(píng)級(jí)結(jié)果不僅會(huì)為消費(fèi)者選購(gòu)車輛提供重要參考，也是諸多汽車制造商和技術(shù)開(kāi)發(fā)者研發(fā)過(guò)程中明確的安全目標(biāo)。無(wú)論是傳統(tǒng)燃油車還是智能駕駛車輛，獲得Euro NCAP的高評(píng)分都是進(jìn)入歐洲市場(chǎng)、提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要前提。
然而，隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的高速發(fā)展，測(cè)試需求與標(biāo)準(zhǔn)的日益復(fù)雜化，自動(dòng)駕駛研發(fā)與測(cè)試中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)日益增加，對(duì)邏輯場(chǎng)景與具體場(chǎng)景的需求也逐步攀升，這也就為場(chǎng)景測(cè)試帶來(lái)了諸多挑戰(zhàn)：
a）海量的測(cè)試數(shù)據(jù)與場(chǎng)景
自動(dòng)駕駛測(cè)試需要處理極其龐大的場(chǎng)景庫(kù)和測(cè)試數(shù)據(jù)，如何高效地管理和利用這些數(shù)據(jù)成為一大難題。
b） 指標(biāo)分析與數(shù)據(jù)管理的難度
隨著測(cè)試指標(biāo)的逐漸增加，如何對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行全面、準(zhǔn)確的分析，以及如何高效地管理測(cè)試數(shù)據(jù)，都是亟待解決的問(wèn)題。
c）性能與安全評(píng)估方法的效率
自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的性能和安全性評(píng)估需要高效快捷的方法，以應(yīng)對(duì)大規(guī)模測(cè)試的需求。
d）真實(shí)場(chǎng)景向仿真場(chǎng)景的轉(zhuǎn)換
為了實(shí)現(xiàn)重復(fù)測(cè)試，需要將真實(shí)場(chǎng)景高效地轉(zhuǎn)化為仿真場(chǎng)景，即LogSim到WorldSim的轉(zhuǎn)化。
e）高昂的測(cè)試成本
應(yīng)對(duì)上述種種挑戰(zhàn)需要投入大量的資源，包括人力、時(shí)間和資金。
面對(duì)這些挑戰(zhàn)，我們嘗試在云端搭建一個(gè)模塊化的數(shù)據(jù)管理與場(chǎng)景挖掘平臺(tái)，并集成Euro NCAP 道路穩(wěn)健性協(xié)議（包括速度輔助系統(tǒng)、車道支持系統(tǒng)和輔助駕駛），進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了高效場(chǎng)景測(cè)試與性能安全評(píng)估。
圖 3 數(shù)據(jù)管理與場(chǎng)景挖掘概覽
在自動(dòng)駕駛測(cè)試中，海量的駕駛數(shù)據(jù)與復(fù)雜的場(chǎng)景構(gòu)建是基礎(chǔ)，同時(shí)也是挑戰(zhàn)。如何高效地管理這些數(shù)據(jù)，并從中提取出有意義的場(chǎng)景，成為驗(yàn)證自動(dòng)駕駛系統(tǒng)性能與安全性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。3、4章節(jié)將從數(shù)據(jù)管理、聚合分析、場(chǎng)景提取與評(píng)估技術(shù)以及場(chǎng)景導(dǎo)出四個(gè)方面，詳細(xì)探討如何高效處理海量數(shù)據(jù)并挖掘關(guān)鍵場(chǎng)景。
對(duì)于場(chǎng)景測(cè)試或者以Euro NCAP為代表的性能評(píng)估而言，通常會(huì)產(chǎn)生大量的駕駛數(shù)據(jù)，例如Euro NCAP 2026年新版安全駕駛汽車輔助協(xié)議（Safe Driving Vehicle Assistance）就明確提出部分功能的評(píng)估需要滿足至少2000公里的測(cè)試。
面對(duì)海量的駕駛記錄與復(fù)雜的場(chǎng)景需求，數(shù)據(jù)管理需要兼顧高效性、靈活性與協(xié)作性。對(duì)此，我們嘗試基于云搭建模塊化的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，旨在實(shí)現(xiàn)駕駛數(shù)據(jù)的高效處理、評(píng)估與檢查。
a) 駕駛數(shù)據(jù)摘要與高級(jí)查詢
通過(guò)鼠標(biāo)單擊查看駕駛記錄的摘要信息，獲取清晰的駕駛數(shù)據(jù)概覽，并采用事件（Event）、操作設(shè)計(jì)域（ODD）或場(chǎng)景（Scenario）三類標(biāo)簽，以組合的方式快速查詢需要的駕駛記錄。
圖 4 快速摘要與高級(jí)查詢
b) 可視化界面與團(tuán)隊(duì)協(xié)作
基于相機(jī)視角、感知還原、GPS軌跡、車輛速度等多維度創(chuàng)建可視化界面，對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行深入分析。同時(shí)，采取URL分享的方式，實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)成員之間的高效協(xié)作與共同分析數(shù)據(jù)。
圖 5 自定義可視化界面
除了單一場(chǎng)景的快速查詢與分析，針對(duì)海量駕駛數(shù)據(jù)的整體規(guī)律分析同樣至關(guān)重要。為此，我們使用聚合分析的方法，通過(guò)多級(jí)指標(biāo)（Metrics）對(duì)駕駛數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分類和聚類分析，加速發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的潛在規(guī)律。
圖 6 聚合分析
a) 多級(jí)指標(biāo)的靈活分析
通過(guò)采取感知、行為、舒適度等多級(jí)指標(biāo)進(jìn)行分析。例如，當(dāng)想要了解“自動(dòng)駕駛系統(tǒng)開(kāi)啟狀態(tài)"、“特定速度區(qū)間"、“白天"的違規(guī)率，就可以設(shè)定對(duì)應(yīng)指標(biāo)，構(gòu)建指標(biāo)矩陣與直方圖，隨著指標(biāo)的增加，矩陣與直方圖會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)變化，得以快速掌握概況以及各個(gè)指標(biāo)下統(tǒng)計(jì)出的違規(guī)率。
b) 一鍵聚類與場(chǎng)景跳轉(zhuǎn)
聚合分析技術(shù)能夠基于指標(biāo)矩陣對(duì)駕駛記錄進(jìn)行自動(dòng)聚類，并支持關(guān)鍵場(chǎng)景的快速跳轉(zhuǎn)。單擊矩陣中的特定數(shù)值即可直接查看對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景列表，并快速跳轉(zhuǎn)到可視化界面，查看場(chǎng)景細(xì)節(jié)，進(jìn)行深入分析。
為了在大量駕駛數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)下提高場(chǎng)景測(cè)試與評(píng)估的效率，我們基于感知算法從原始駕駛數(shù)據(jù)中提取出場(chǎng)景，將原有的大量里程與時(shí)間濃縮為了一系列特定場(chǎng)景，并結(jié)合了自定義標(biāo)準(zhǔn)與Euro NCAP標(biāo)準(zhǔn)建立了多種預(yù)設(shè)評(píng)估方式，保障效率與準(zhǔn)確性的同時(shí)盡可能節(jié)省時(shí)間與精力。
如何從大量的駕駛數(shù)中提取有意義的場(chǎng)景并進(jìn)行性能評(píng)估，是自動(dòng)駕駛測(cè)試的重要環(huán)節(jié)。我們通過(guò)對(duì)激光雷達(dá)、相機(jī)、GPS等原始傳感器輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行感知，從真實(shí)或仿真數(shù)據(jù)中高效挖掘場(chǎng)景，提供多維度的性能與安全見(jiàn)解。
圖 7 場(chǎng)景挖掘流程示意圖
a) 自動(dòng)清除空駛里程
駕駛數(shù)據(jù)中通常存在大量沒(méi)有特殊事件發(fā)生的空駛里程，占據(jù)了大量存儲(chǔ)空間但對(duì)測(cè)試無(wú)意義。我們通過(guò)設(shè)定場(chǎng)景提取的條件，例如自車速度、障礙物速度、自車與障礙物縱向距離等，自動(dòng)剔除這些“空駛里程"，準(zhǔn)確提取出常用場(chǎng)景（如SOTIF、ISO 26262、Euro NCAP等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的場(chǎng)景），進(jìn)而節(jié)省時(shí)間成本。
b) 性能與安全評(píng)估
提取的場(chǎng)景可以基于預(yù)設(shè)的Euro NCAP或自定義標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行性能評(píng)估。例如，設(shè)定最大速度或碰撞時(shí)間（TTC）等指標(biāo)，就可以快速篩選出不符合預(yù)期的場(chǎng)景，并通過(guò)可視化界面查看詳細(xì)信息。對(duì)于失敗的場(chǎng)景，一鍵點(diǎn)擊跳轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)管理與分析平臺(tái)，查看感知還原的場(chǎng)景、相機(jī)視頻、速度等細(xì)節(jié)進(jìn)行深度分析。
圖 8 自定義標(biāo)準(zhǔn)與Euro NCAP標(biāo)準(zhǔn)的場(chǎng)景評(píng)估
為了推動(dòng)仿真測(cè)試的便捷化，我們基于相機(jī)圖像、激光雷達(dá)點(diǎn)云、GPS定位信息等原始駕駛數(shù)據(jù)，通過(guò)內(nèi)部的感知算法將其轉(zhuǎn)化為仿真場(chǎng)景，完成了從LogSim到WorldSim的高效轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)化后的仿真場(chǎng)景能夠被導(dǎo)出為仿真所需的ASAM標(biāo)準(zhǔn)文件格式（OpenSCENARIO與OpenDrive），實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生。
圖 9 場(chǎng)景導(dǎo)出器：一鍵導(dǎo)出與自定義導(dǎo)出
數(shù)據(jù)輸入支持多種數(shù)據(jù)格式（如RosBag、LCM、ADTF等），并可以根據(jù)需求自定義導(dǎo)出場(chǎng)景的時(shí)間范圍（最長(zhǎng)30秒），導(dǎo)出的場(chǎng)景文件可以直接導(dǎo)入支持標(biāo)準(zhǔn)OpenX格式文件的仿真器（如aiSim5），根據(jù)需要進(jìn)行修改后運(yùn)行仿真測(cè)試。
圖 10聯(lián)動(dòng)aiSim仿真器的場(chǎng)景仿真示例
為了更快速且可靠地對(duì)駕駛系統(tǒng)性能安全進(jìn)行評(píng)估，并幫助在未來(lái)Euro NCAP的安全輔助評(píng)估中拿到高評(píng)分，數(shù)據(jù)管理與分析平臺(tái)（DAP）內(nèi)將集成Euro NCAP道路評(píng)估器（On-road Evaluator），獲得基于海量駕駛數(shù)據(jù)的深刻見(jiàn)解。
通過(guò)在數(shù)據(jù)管理與分析平臺(tái)中集成Euro NCAP道路評(píng)估器，可以支持對(duì)道路ADAS性能快速提供評(píng)估結(jié)果，減少評(píng)估時(shí)間和成本，同時(shí)確保嚴(yán)格遵守既定的標(biāo)準(zhǔn)，幫助在評(píng)定中獲得更高的星級(jí)。
圖 11 道路評(píng)估器三大評(píng)估板塊
Euro NCAP道路評(píng)估器主要針對(duì)Euro NCAP 2026協(xié)議歸納出三大板塊進(jìn)行評(píng)估：
a) SAS（Speed Assist System，速度輔助系統(tǒng)）
b) LSS（Lane Support System，車道支持系統(tǒng)）
c) AD（Assisted Driving，輔助駕駛）
這些板塊進(jìn)一步被細(xì)分為多個(gè)功能模塊，例如AEB（自動(dòng)緊急制動(dòng)）、LKA（車道保持輔助）、SLIF（速度限制信息功能）等，覆蓋了智能駕駛車輛在不同場(chǎng)景下的關(guān)鍵安全功能。
通過(guò)道路評(píng)估器可以快速測(cè)試ADAS功能，例如SLIF與LKA，并快速評(píng)估Euro NCAP KPI，自動(dòng)生成反饋報(bào)告，使得直擊問(wèn)題根源與優(yōu)化系統(tǒng)性能變?yōu)榭赡?，進(jìn)而在最終評(píng)定中得以獲得更高的星級(jí)。
圖 12 Euro NCAP道路評(píng)估器工作流程
道路評(píng)估器的工作流分為以下幾個(gè)步驟：
1. 基于參考傳感器硬件設(shè)備采集駕駛數(shù)據(jù)
2. 使用 Euro NCAP On-Road Evaluator 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理
3. 基于 ODD 的 Euro NCAP 道路 KPI 評(píng)估
4. 快速得到 KPI 計(jì)算和評(píng)分的反饋
通過(guò)上述工作流，Euro NCAP道路評(píng)估器便能夠做到在遵循Euro NCAP中關(guān)于SAS、LSS、AD的要求的前提下，基于操作設(shè)計(jì)域（ODD）對(duì)車輛進(jìn)行快速評(píng)估，節(jié)省大量時(shí)間和資源。
圖 13 速度限制信息功能示意圖（SLIF）
結(jié)合DAP的基礎(chǔ)功能模塊，道路評(píng)估器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化、相機(jī)視圖、數(shù)據(jù)管理的定制化功能，如圖13所示，便于深入研究特定的失敗事件或異常場(chǎng)景。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)精確的評(píng)估算法，道路評(píng)估器能夠避免代價(jià)高昂的返工，最大限度上節(jié)省該方面的成本。
在自動(dòng)駕駛技術(shù)的研發(fā)與測(cè)試中，場(chǎng)景測(cè)試是驗(yàn)證系統(tǒng)性能與安全性的核心手段?？抵\IVEX方案通過(guò)高效的數(shù)據(jù)管理、場(chǎng)景挖掘與性能評(píng)估技術(shù)，解決了海量數(shù)據(jù)處理、復(fù)雜場(chǎng)景構(gòu)建、高昂測(cè)試成本等難題，并深度耦合Euro NCAP相關(guān)協(xié)議，推動(dòng)基于真實(shí)世界場(chǎng)景的安全評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)化。
通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方式，不僅提升了系統(tǒng)的測(cè)試效率，還能夠助力智能駕駛車輛在Euro NCAP評(píng)定中獲得更高評(píng)分，加速自動(dòng)駕駛技術(shù)的研發(fā)與落地，為行業(yè)發(fā)展提供重要支撐。
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