自动驾驶卡车:物流行业的巨大机遇,以及开发和验证的挑战

卡车自动驾驶应用的开发和认证是一项挑战,必须引入新的方法和方法。

通过基于场景的测试实现功能安全。
通过基于场景的测试实现功能安全。
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自动驾驶卡车为物流行业提供了巨大的机遇,是与电动交通或氢动力推进一样重要的未来技术。自动驾驶卡车的优势是很有前途的,尤其是在卡车司机短缺的时候。考虑到美国目前估计缺少8万名司机,无人驾驶卡车能够24小时不休息地运行,同时显著降低事故风险,这似乎是一个提高生产力的好机会。

对于自动驾驶卡车来说,应用程序有一些特别有利的方面,这些方面可能不存在于乘用车中。许多卡车运输发生在比城市运输更简单的地区。其中包括高速公路、高速公路,甚至是港口设施或公司场地等地理围栏空间。然而,卡车自动驾驶应用的开发和认证是一个挑战,必须引入新的方法和方法。

只有当制造商能够证明他们的系统已经在所有可以想象的交通情况下经过了彻底的测试,才有可能建立公众对自动驾驶汽车的信任。看看下面的例子,很快就可以清楚地看到,这是无法在物理原型的常规测试驾驶中实现的:早在2016年,兰德公司发表的一项研究表明,一辆汽车必须自动驾驶80亿英里(约129亿公里)而不发生致命事故,才能从统计学上证明自动驾驶比人类驾驶员更安全,因为人类驾驶员每驾驶1亿英里会造成1.09起致命事故。让我们假设一个制造商有100辆自动驾驶汽车,如果这些汽车以40英里/小时(约64公里/小时)的速度行驶,每天24小时,一年365天,那么这个车队将需要228年才能达到80亿英里。我想我们都同意这是不现实的。毕竟,如果车辆软件中只有一行代码或一个参数需要改变,就必须重新开始测试。

有两个因素使得验证自动驾驶汽车成为可能。首先,从驾驶里程的数量转向基于场景的测试。第二,将大部分测试移到虚拟测试环境中。这种基于软件的测试环境使得扩展测试成为可能,因此可以在更短的时间内执行更多的测试。

在基于场景的测试中,选择特定的驾驶情况,在这种情况下,由于特殊的交通星座或行为不稳定的交通参与者,驾驶功能达到了极限。这些情况可以在虚拟测试环境中进行模拟,在那里可以使用和重复使用来测试车辆功能,而不会对任何参与者构成安全隐患。如果这些场景也可以被抽象并可参数化,那么更改单个场景的参数值可以生成大量类似的场景,从而将驱动功能推向极限。反过来,这意味着必须完成大量的测试,以确保该函数在道路交通中可能发生的每种情况下都能正确运行。

SIL和HIL测试的重用模型

执行这些场景并测试驾驶功能的虚拟测试环境也必须满足一定的标准,以便用于驾驶功能的安全相关测试。首先,用于车辆行为的模型,如车辆动力学、电机、刹车等,必须模拟真实的行为。确保这一点的一种方法是在真实试驾中完成特定的驾驶操作,然后在虚拟模拟环境中进行比较。这也是验证复制其他交通参与者对被测车辆反应的模型的方法。此外,虚拟传感器必须能够像在现实中一样感知被测环境和车辆。这在后期的开发阶段尤其重要,因为环境检测也会在虚拟世界中进行测试。

第二,实验结果必须是可重复的。这只能通过使用确定性模型来实现。模型必须具有较短计算时间的确定性。这是完成这些场景的唯一方法,因为计算时间是有限的。所有模型能够一起实时甚至更快地进行模拟是至关重要的,特别是当涉及到在硬件在环测试台上进行测试的系统时,最终的电子控制单元(ECU)是真实的硬件,而周围的车辆(包括车辆环境)是虚拟的,ECU被输入所需的信号。如果信号没有在正确的时间范围内到达ECU,则ECU进入错误状态,测试不再有意义。

软件在环环境也需要高性能模型,在这种环境中,仿真环境和被测功能都可以作为软件提供。例如,通过使用云技术来扩大这个模拟环境,可以并行执行许多测试,但改进的模型性能意味着可以在同一时间内完成更多的测试,或者可以更快地完成相同数量的测试。这节省了宝贵的测试和开发时间,从而转化为更低的成本。

功能安全及iso26262

许多法规和标准确保在道路合法车辆上安装的驾驶功能是安全的。ISO 26262是针对汽车安全相关电气/电子系统的ISO标准。它适用于车辆中任何影响功能安全的电子功能和软件。如果汽车制造商和供应商能够使用已经通过ISO 26262认证的工具或部件,这将对他们有很大的帮助。当您确定潜在的工具供应商时,确保产品通过ISO 26262认证将使您能够专注于工艺链的其余部分,并确保所开发的功能在功能安全方面符合最高的行业标准。

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