智能网联汽车测试设备发展趋势分析

谢蓉　潘霞　张庆余　张苏林

摘 要：智能网联汽车正在朝着“新四化”，即电动化、智能化、网联化、共享化的趋势发展，伴随着智能网联汽车的发展，汽车检测试验技术也得到了极大的带动。测试设备的发展牵动着智能网联汽车试验智能化和无人化的趋势，测试设备市场目前还存在着较多国外技术的垄断，我国也应尽早布局自主知识产品的测试设备研发，实现汽车全产业链国产化的目标。

关键词：智能网联汽车 测试设备 标准化

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 智能网联汽车研究现状

当今社会随着交通压力的不断上升和人工智能技术的兴起，智能网联汽车成为当前研究领域的热门，未来的智能网联汽车将基于车辆自身传感器感知交通环境，结合车身控制实现自动化的车辆控制，在保障车辆安全行驶的同时，智能网联汽车的发展也有效地降低了交通压力和车祸事故率。

1.1 智能网联汽车发展现状

智能网联汽车的智能化可以分为0～5的等级，第0级车辆不具备智能化功能，车辆全部控制都由人类駕驶员操纵;第1级是驾驶支援，部分驾驶行为由系统控制，驾驶员仍然需要对车辆保持绝对的控制;第2级是部分自动化，支持对车辆控制的多项辅助功能，但要保障人类驾驶员必须具备迅速接管车辆的能力;第3级是有条件自动化，自动驾驶系统可以完全控制车辆的驾驶行为，驾驶员需要在不满足系统运行环境或系统故障时马上接管车辆;第4级高度自动化，在限定的道路和环境下，自动驾驶系统可以完全控制车辆行驶;第5级为完全自动化，在所有的道路和环境下都可以实现车辆的自动驾驶。其中第1级到第3级都属于人机共驾[1]，目前所有的汽车企业均可达到第1级，同时大部分汽车企业的车型也可满足第2级，第3级和第4级目前已经具备部分实践，第5级的研发也在各大车企紧密的部署中。

自动驾驶目前具备两种思路，一种是以互联网公司为核心的创新型势力，如谷歌、百度等以互联网涉足汽车行业的企业，其以更加大胆开放的新思路研发自动驾驶车辆，甚至去除传统车中常见的油门、方向盘等结构;而另一种是以车企为核心的造车势力，如特斯拉、奥迪等，其在传统车辆的研发基础上，设计更加智能化的应用，使得车辆具备自动驾驶的能力，并随着技术的能力的提升不断改进设计方案，利用空中升级等方式不断进行迭代优化。

1.2 智能网联汽车现存问题

智能网联汽车在蓬勃发展的同时也面临诸多难题，总体可分为三个方面：

（1）自动驾驶的技术瓶颈

车辆在行驶过程中需要正确处理复杂多变的城市交通状况，自动驾驶需要对车辆软硬件技术进行全面的提升。在硬件方面对传感器、GPS技术、雷达摄像、V2X等都提出了更高的要求;在算法方面，作为支撑自动驾驶技术关键的人工智能算法的优化和设计也提出了更高的要求，通过算法对收集的交通数据和驾驶行为、规则、案例进行处理，针对算法不断进行优化使其可以感知识别、规划路径、控制车辆行驶。同时自动驾驶系统也应当具备预测能力，依据对交通环境中的行人、车辆等移动物体的轨迹分析，系统需要结合算法自行预测其未来行驶轨迹;结合智慧交通云控平台，车辆需要实时获取远端道路的信息，根据实时交通情况重新规划行驶路径。

（2）自动驾驶的标准法规

近年来，随着智能网联汽车的不断普及，自动驾驶相关的标准法规也逐步完善，目前的标准法规主要将涉及三个方面：自动驾驶车辆市场准入准则，自动驾驶车辆事故责任认定和自动驾驶车辆安全隐私保障。对于行业标准、国家标准甚至国际标准来说，如何设计一套智能网联汽车测试规范和流程的标准将是一项艰巨的挑战，从车辆环境感知、控制执行、行为决策、路径规划、功能安全、信息安全等全面测评方法的完善也是自动驾驶车辆市场准入的必由之路。

（3）自动驾驶的人类接受度

智能网联汽车作为一个信息化程度极高的产品，如何更好地利用自动驾驶高度自动化的优势，使得车辆的使用者提升对计算机系统的信任能力，同时车辆在保护隐私方面也要有更多考虑，对于自动驾驶车辆使用者的信息保护也是其发展过程中需要关注的重要一点，针对自动驾驶调查来看，人们对于自动驾驶的使用仍然处于观望的态度，甚至有部分人表示坚决拒绝自动驾驶的使用，保证人类完全接受智能化仍是自动驾驶普及化的难点问题。

1.3 智能网联汽车未来趋势

智能网联汽车是目前行业内研究的热点，各类研发机构、主机厂及科研院校等都在致力于其难点及痛点的突破，以下简述自动驾驶未来发展趋势：

（1）自动驾驶技术路线在以单车智能为主的方案下应尽快考虑商业化落地，技术上应当确保传感器设备的精确度较高，算法鲁棒性较好，可以更好地处理突发路况;成本上，激光雷达为核心的传感器方案成本高昂，需考虑自身材料方案升级降本和其他传感器配置方案的引入升级;政策上，自动驾驶车辆的法律法规应当不断的完善。

（2）未来应结合车辆与道路间的协同，构建车路协同的自动驾驶系统，实现单车智能化的同时，结合路端设施改造，降低自动驾驶车路的成本，克服自动驾驶车辆在单车智能道路上的局限性。

（3）智能网联汽车是实现未来智慧交通系统的关键，未来将结合车联网平台技术，拓展车辆对道路环境的感知能力，降低车载计算平台负荷，实现智慧交通新生态，同时未来也会结合5G通信技术，加速车联网群感知技术研发，进一步助力自动驾驶车辆，加快自动驾驶的商业化落地。

2 测试方法差异性分析

2.1 传统汽车测试方法

传统汽车测试主要是对整车性能进行评估，包括侧滑、速度、制动、灯光、排放和噪声等，通过检测汽车的这些性能，可以减少甚至避免行驶中的问题。测试方法可分为以下三种：

（1）室内台架试验

室内台架试验在可控的试验条件下，去除其他因素的影响，测试汽车整车性能及相关零部件，室内台架试验相比实际道路测试可以更快速便捷地模拟实际试验工况，同时基于可控的试验条件，试验精度更加准确，试验周期更加短。

（2）室外道路试验

室外道路试验是汽车在实际行驶过程中的现实环境，其试验结果会反映汽车未来实际的使用情况。该类试验设计时，由于室外的条件不可控，同时车内自身空间有限，用于试验的相关传感器及设备的安装、配置及标定均存在部分问题，随着设备智能化的发展，目前已经有越来越多的传感器及设备外形缩小、精度更高，可以解决此类问题。

（3）试验场试验

试验场试验用于汽车在规定条件下行驶的试验，试验场试验设计时，支持设计更复杂、更恶劣的车辆行驶环境和道路情况，汽车在试验场中可以进行耐久试验、环境试验、可靠性试验等，通过加强环境的试验可以帮助车企完成新产品的质量认证和鉴定、标准法规测试机零部件试验或整车模拟试验等。试验场环境下进行的试验相比一般环境更加严格、更加科学、更迅速、更实际。

2.2 智能网联汽车测试方法

智能网联汽车测试与评价是自动驾驶系统研发中的重要环节，也是自动驾驶技术发展的重要支撑[2]，为了满足智能网联汽车测试和评价充分性和有效性的要求，必须要有合适的测试验证方法。目前针对自动驾驶汽车的测试验证可以分为以下三个部分：

（1）虚拟仿真测试

虚拟仿真测试是一种利用仿真软件对传感器、车辆、控制器、交通环境等要素进行部分或者全部模拟的测试方法，主要包括软件在环测试（SIL）、硬件在环测试（HIL）、车辆在环测试（VIL）等。基于V字型开发流程，在系统开发不同阶段选择相适应的虚拟仿真测试方法，用于验证系统功能安全。

（2）封闭场地测试

封闭场地测试与传统汽车试验场试验类似，都是保证车辆可以在有限的场地条件下更多地经历复杂和恶劣的环境和场景，结合封闭场地下的智能化测试设备可以对自动驾驶系统的功能和性能有更加全面而精确的测试。目前各车企均有较为成熟的试验场包含高速公路、城市道路、乡村道路等多种道路类型[3]。测试能力除了现有的智能汽车ADAS测试项目外，还初步具备了V2X基础测试设施，少数测试场还提供雨、雾等不同天气情况模拟。但是大多数投入使用的智能网联汽车测试场还不具備完整的测试环境和要素。

（3）开放道路测试

开放道路测试时智能网联汽车走向商用化的关键一步，它需要由驾驶员保证车辆安全，被测车辆在实际复杂的、交互的开放道路上进行自动驾驶系统的性能测试与验收。开放道路测试被认为是验证自动驾驶汽车驾驶安全性、车辆性能最直接、最精确的方法，这一阶段能够真实、有效地评估整车级系统的实际性能以及用户层面相关的性能。

3 测试设备发展趋势

汽车属于组合型产品，通过零件和系统间的协同合作完成车辆行驶，驾驶者通过驱动系统和控制系统等完成对汽车的操作。随着科学技术的不断融合与创新，通过设备的持续更新可对汽车进行精密检查，满足当前汽车用户的需求。传统汽车和自动驾驶汽车在测试设备方面存在三个方面的差异性。

（1）设备多样化

在对传统汽车进行测试时，更多侧重测试汽车零部件产品的功能及性能，其测试设备一般包括发动机检测设备、电气检测设备、结构性检测设备、集成控制检测设备、汽车底盘检测设备等，通过不同设备可对组成汽车的零部件进行测试，并可及时检测到问题所在。针对智能网联汽车测试侧重自动驾驶系统的功能及性能，因此其测试设备不仅包含了在实车测试中的目标物、控制系统、场景配置等设备，同时也包括虚拟仿真的测试，即各类传感器设备的模拟系统、数据板卡等相关设备，自动驾驶测试设备覆盖从虚拟仿真测试、封闭场地测试到实际道路测试的全过程相关测试，涉及的设备相比传统汽车测试更加丰富多样。

（2）设备的智能化

智能设备越来越多地应用于生活的方方面面，在未来的测试领域里，全方位系统化的智能测试系统将是行业发展的趋势，在传统汽车测试中，测试设备更多侧重电气化集成的稳定性和精确度，满足对汽车测试中数据准确性的把控;在自动驾驶汽车的测试中，由于自动驾驶汽车本身是智能化的系统，因此其测试设备在设计之初也考虑了更加智能化的设计，被测车辆需要通过网络实现与测试设备间的数据互通，确保试验数据的时间同步性，另外可以通过测试设备上位机或者云平台对测试设备进行远程配置，使得试验过程可以实现远端可控，试验结束后试验数据可以结合立体化数据分析模型，深度挖掘试验数据含义，方便试验人员的理解和分析。

（3）设备的网联化

随着智能网联汽车的发展，其网联化的程度也在不断提升，传统汽车一般针对单车性能进行针对性的测试，保障汽车后续运行过程中的稳定性。智能网联汽车在发展智能化的进程中也在不断拓展其网联化的功能，融合现代通信与网络技术，实现车与人、车、路、后台等智能信息交换共享，对于智能网联汽车网联化的测试设备需要考虑在一致性通信协议的基础下，构建网联化的测试场景，建立测试车辆、测试设备和网联化场景互联互通的一体化测试方案[4]。与传统汽车测试相比，自动驾驶汽车测试设备对于网联化提出了新的功能及性能要求。

汽车从规划到最后的产品SOP，从一个完全没有实物到有实物产品开发的过程。依照从前到后的过程，把测试分为从最初的仿真虚拟测试，半实物测试，场地测试到实车道路测试，分成不同的环节，每个环节参与的实体是不一样的。在最初，人车路都是虚拟的[5]。研发到一定的程度，车上有不同的硬件设计出来，这些硬件可以替换进去，就会变成一些半实物测试，随着实物参与越来越多，直到有一个实物的车，可以做场地测试，在到最后公开道路上测试，每个测试场景和测试阶段都需要设计和研发，而测试设备作为测试过程的载体，其标准化必将带动汽车测试向更加智能的方向行进，也将推着汽车产业智能化及网联化的发展趋势[6]。

参考文献：

[1]林玮平.自动驾驶及关键技术V2X研究[J]. 广东通信技术，2018，38（11）：48-52.

[2]余卓平，邢星宇，陈君毅.自动驾驶汽车测试技术与应用进展[J].同济大学学报（自然科学版），2019.

[3]刘宏骏，齐巍，张博.国外智能网联汽车测试场地发展现状分析[J].汽车工业研究，2018.

[4]刘玢滟.智能网联汽车交通安全应用研究[J].无线互联科技，2018，v.15;No.131（07）：137-138.

[5]任智.中国智联网汽车的产業前景分析[J]. 广西质量监督导报，2019.

[6]张翔，李智.智能网联汽车技术的发展现状及趋势[J].汽车与配件，2018.