AEB功能测试与评估方法研究
李谷楠 曲亮 张博宇
(上汽大众汽车有限公司,上海 201805)
一、引言
在现代交通环境中,交通事故频发,对人类生命财产造成了巨大威胁。根据世界卫生组织(WHO)的数据,全球每年因道路交通事故死亡的人数超过 130 万,而其中许多事故可以通过先进的主动安全技术加以预防或减轻后果。作为 ADAS 系统的核心功能之一,自动紧急制动(AEB)能够在检测到潜在碰撞风险时,自动启动刹车以避免或减轻碰撞伤害。因此,如何科学有效地对AEB 功能进行性能测试与评估,成为汽车行业亟待解决的问题。
在中国市场,CNCAP 作为权威的新车评价体系,近年来逐步引入了针对主动安全系统的评测项目,包括 AEB 功能。本文旨在深入研究 AEB 功能的性能测试与评估方法,并结合CNCAP 的具体要求,提出改进建议,以期推动我国汽车主动安全技术水平的进一步提升。
二、AEB 功能及其测试背景
(一)AEB 功能的基本原理与作用
AEB(Automatic Emergency Braking)系统依靠传感器融合技术,实时检测前方行驶情况,监测碰撞风险,并在必要时对车辆采取主动制动以避免或缓解碰撞。通常借助于毫米波雷达和前视多功能摄像头等传感器来检测前方目标物的信息,并通过一系列算法来计算车辆相对目标的速度、距离和时间等,确认当前车辆是否需要采取制动。如目标物为城市低速行驶时行人突然横过道路,AEB 可快速检测到目标,并立即采取制动,以此方式避免碰撞。在高速公路行驶时,AEB 主要是针对前车紧急制动或车辆突发问题等状况。在高速路面上,AEB 的功能还与其他的 ADAS 功能(例如LKA、ACC 等)进行协同控制。
(二)国内外AEB 测试标准对比
当今国内外各大相关机构,都在推行实施 AEB 功能测试的规范和要求,例如 EuroNCAP(欧洲)和 IIHS(美国 Insurance Institute for Highway Safety,简称 IIHS)等,一般综合上述几类场景:静态障碍物测试、动态目标测试、对行人保护的测试及骑行车者保护的测试等;例如,欧洲 Euro NCAP 测试行人保护测试中包含了不同年龄、身材的假人来进行测试,以便测试该AEB 系统的识别行为和反应时间;我国的 CNCAP 与欧洲 EuroNCAP 等相比,在 AEB 测试这一块近几年逐步成熟并增加规则,最新版本的 CNCAP将AEB 作为一个功能来考核,且有明确的测试范围和考核要求,包含不同测试车速、目标类别(可移动人体模型、儿童模型、成人模型等)、环境影响(白天晴朗等),预计后期逐步还会添加更多测试场景及更为严苛的测试要求。
三、AEB 性能测试与评估方
(一)测试平台搭建
合理的测试环境对于AEB 功能的测试结果的正确性和可重复性都是十分重要的。合理测试环境的基本条件如下:硬件条件、软件条件和测试场地。测试场地,AEB 测试场选用封闭道路,环境要求参照对试验车使用的道路要求;软件条件,制定 AEB 测试工具软件,记录传感器测试结果,测试流程和测试报告;硬件条件,提供模拟对象以获取车辆与对象的交互记录,包括模拟对象、测量设备、记录设备。
(二)测试场景设计
性能测试是对AEB 功能进行全面的实车测试和功能开发验证,在测试过程中必须完成AEB 功能在典型场景下的有效性以及适用于各种工况与环境条件的测试。
1.车对车场景
车-车场景。该场景是指测试车辆与前方行驶状态缓慢或静止车辆的距离。该场景也是 AEB 功能测试最基础的场景之一,主要测试该系统是否有及时反应并对碰撞施加制动效果的能力。测试前,测试车辆以一定速度(如, 10km/h~80km/h )向目标车辆行驶,并统计从目标车辆探测出障碍到实施紧急制动的间隔时间。同时观测测试车能否有效制动停车,若不能,则能有效规避或在无法规避的情况下减小撞击力度。分为追尾低
速车辆和追尾高速车辆两个子场景。
2.车对人场景
行人保护也是当下 AEB 系统中必不可少的功能,这就使得车对人也是测试过程中必不可少的场景。车对人的场景主要是模拟测试假人突然从路边冲到车道内,用来考核对行人的识别准确度及避让效能。假人一般是通过假人模型代替,以防安全。假人的体型可分别设置成人、儿童、宠物等不同类型的目标,使系统能够应对不同体型和行动行为的目标,测试从静止状态的行人到动态的突然横过车道以及穿行过程中的加速奔跑。多样化的测试条件能够增强系统应对不同环境的能力。
(三)评估指标体系
AEB 功能评价的核心指标一般包括碰撞规避概率、减速率、误警和系统响应时间 4个维度,这 4 个指标从各个方面综合反映了 AEB 功能的性能情况,是产品性能完善、优化的重要参数。
AEB 系统的碰撞避免率是指 AEB 系统在检测到可能发生碰撞的风险,并实现制动避免碰撞的概率。如车对车的测试结果中,测试车型可以做到在未接触目标车型时提前实施制动直至停下来,则可以判断为完成一次碰撞避免。该参数决定了 AEB 系统的工作效果,在 CNCAP 评分项目占比较重,为了更多地检测到碰撞避免率,测试项目中应综合考虑车辆速度、目标种类及环境等。
减速度又称减速度率,是指在一定的制动距离和时间内所减低的速度值,是表征车辆在最紧急情况下行驶状态下最大减速度的指标。减速度直接影响车辆能否避免相撞以及碰撞瞬间所受到的冲击,减速度越大,车辆与障碍物碰撞时相对速度就越小,行车事故受到的损害就越小,甚至能在一定的高速试验过程中虽不致于完全避免碰撞也能减轻行车的损害。例如,减速度大,可使碰撞速度降低,将减轻事故的损伤,因此,CNCAP对减速度给予了重点考虑和评判。
CNCAP 在制定评分规则时,综合考虑了上述各项指标,并根据其对安全性的贡献赋予不同的权重。其中,碰撞避免率和减速能力由于直接影响事故预防效果,因此占据了较大比重;而误触发率则作为负面因素影响最终得分,以确保系统的稳定性和可靠性。
四、结语
随着自动驾驶技术的不断进步,未来的 AEB 测试标准需要进一步拓展和完善。一方面,测试场景应涵盖更多复杂工况,如夜间驾驶、雨雪天气以及多目标干扰等情况,以充分考验系统的鲁棒性;另一方面,评估指标也需要与时俱进,加入对新型传感器和算法性能的考量。本文围绕 ADAS 系统中 AEB 功能的性能测试与评估方法展开深入讨论,结合中国新车评价规程(CNCAP)的相关标准,详细介绍了测试平台搭建、场景设计及评估指标体系等内容。研究表明,科学合理的测试方法对于提升 AEB 功能的实际应用效果具有至关重要的作用。通过标准化的测试流程和全面的评估指标,可以有效验证 AEB 系统的可靠性和适应性,进而推动汽车主动安全技术的发展。希望本文的研究成果能够为汽车行业从业者提供有益参考,并为促进我国汽车主动安全技术的持续创新与发展做出贡献。
参考文献:
[1]贯怀光,贯生静,郭蓬,张登权.基于ADAS 实验平台的车辆紧急制动AEB 路测研究[J].农业装备与车辆工程,2023,61(10):65-69.
[2 马桂涛.基于模型的ADAS 虚拟仿真测试平台研究[D].北京交通大学, 2022.
[3]欧洋辰, & 陈凌珊. (2023). 基于改进组合测试的自动驾驶仿真测试场景生成方法研究. 建模与仿真, 12(2), 14.
[4]张慧. 自主紧急制动系统测试评价方法研究. (Doctoral dissertation, 河北工业大学).
[5]夏钲轩, & 吴长水. (2022). 基于模型设计的辅助驾驶系统硬件在环测试平台设计. 软件工程, 25(3), 23-28.