总第202期
9
公路与 汽运
Highways 4 Automotive Applications
蔡博12陈韬1!，回春】，檀廷军1
（1中国汽车技术研究中心有限公司，天津 300300#.中汽研汽车检验中心（武汉）有限公司，湖北 武汉 430056）
摘要：随着车辆智能化的发展，提高商用车主动安全水平的必要性增强，自动紧急制动（AEW ）
系统成为车辆主动安全领域的研究热点％文中从商用车自动紧急制动功能测试评价技术着手，基 于场景元素分类构建商用车自动驾驶测试场景，建立自动紧急制动典型场景与控制模型，并通过
仿真验证商用车AEB 测试场景搭建与测试评价方法的有效性％
关键词：汽车；商用车；自动紧急制动（AEB ）；测试场景
中图分类号:U469.79 文献标志码:A 文章编号1671 —2668（2021）01 —0009 —04
据统计，中国近5年死亡10人以上的重特大交 通事故均由商用车引发，提高商用车主动安全水平
迫在眉睫；交通事故中70%由撞车事故引起，而撞 车事故主要表现为追尾％自动紧急制动（AEB ）作
为一项主动安全技术，在车辆检测到前方存在碰撞 危险时能自行启动行车制动系统为车辆施加制动 力，降低车辆行驶速度，从而避免发生碰撞％ JT/T
1094 — 2016-营运客车安全技术条件》中规定车长大 于9 =的营运客车应装备车道偏离预警系统（LD-
WS ）及AEB 系统，随着车辆智能化水平的逐步提
高及GB/T 38186 — 2019-商用车辆自动紧急制动
系统（AEBS ）性能要求及试验方法》、JT/T 1242 —
2019《营运车辆自动紧急制动系统性能要求和测试 规程》、JT /T 883 — 2014-营运车辆行驶危险预警系 统技术要求和试验方法》等标准的实施，商用车装配
AEB 系统已成为一种趋势％当前智能网联汽车自
动驾驶最先有望实际落地的场景将主要由商用车、
专用车来实现，其中商用车的应用场景包括城市公 交、城市物流、高速公路、干线物流，专用车的应用场 景包括矿区矿山、港口码头、园区接驳、工厂％另一 方面，与乘用车相比，商用车自重大、车身宽且长、轮
胎直径大，自动驾驶商用车对车辆的控制要求比乘 用车高，驾驶场景也更复杂％目前国内商用车AEB
系统性能测试评价尚处于起步阶段，亟待各企业加 大研发力度。该文从各类智能网联汽车自动驾驶功 能测试场景来源中提取关键共性与个性场景要素， 考虑场景可移动性、可组合性及易搭建性进行场景 元素分类，构建智能网联汽车自动驾驶功能测试场
景，从商用车自动紧急功能测试评价技术着手，建立
商用车AEB 典型测试场景，搭建自动驾驶功能控制 模型，进行AEB 系统测试仿真分析与测试验证％
1场景采集与场景元素分类
1.1自动驾驶测试场景概述
测试场景及场景搭建是智能网联汽车测试评价 中的关键，测试场景数据主要来源于U — NCAP 和
E —NCAP 等标准法规、共享出行车辆采集的自动 驾驶数据、交通事故数据（CIDAS 数据库）、模拟试 验所得仿真及理论分析数据，而通过多种来源的测 试数据库寻典型场景的成本高、任务复杂％
不同数据来源的场景数据之间存在差异，且原
始采集数据中存在很多无效数据、错误数据，对场景
数据进行适当处理才能形成对自动驾驶测试场景有
用的测试场景％另一方面，可基于各种自动驾驶测 试场景数据来源，通过匹配ESC 、AEB 等功能特点
进行场景筛选，然后通过概率分布统计和聚类分析
等获得典型驾驶场景，结合实际测试试验与工程经
验，设计得到相关测试用例（见图1）
1.2基于场景元素的测试场景库构建
真实交通场景复杂多变，数据量非常大，在现实 中无法穷尽所有场景，而从标准法规、自然驾驶数
据、仿真和理论分析等场景数据中筛选得到测试需
求场景的过程繁琐、效率低下％分析大量场景数据，
发现每个场景工况都可被抽象为多个变量参数的组
合％为此，对当前智能网联汽车测试场景需求进行 分析，剖析多元化场景数据中的关键测试场景元素，
基金项目：2019年武汉市前资助科技计划项目（2019010702011301）
10公路与汽运2021年1月
|典型测试场景|
—点用例|
图1智能网联汽车测试用例生成
归纳各类场景中的共性和个性特征，同时考虑测试
场景可移动性、可组合性及易搭建性，构建智能网联
汽车自动驾驶测试场景。
如图2所示，根据自动驾驶典型测试场景分析
进行场景特征元素提取，实现场景解构，搭建基于人
—车一路一环境模型的场景元素分类架构，对各类
场景元素进行基本整理与分类。
智能网联汽车的驾驶场景覆盖自然驾驶、危险
工况、人机共驾数据及道路交通交互等多个方面，其在实际工况时的场景数不胜数，构建测试场景时，无法在有限的区域内构建现实道路中的无限场景。因此，场景元素分类采用场景融合和柔性设计理念，具有易组合性、快搭建性、强扩展性的特点。
2商用车AEB系统场景搭建
AEB是一种汽车主动安全技术，主要由控制模块(ECU)、测距模块和制动模块构成，其中测距模块的
核心包括微波雷达、人脸识别和视频系统等，它可提供前方道路准确、实时的图像和路况信息。通过激光雷达、毫米波雷达和摄像头感知前方道路环境，识别到危险时通过报警声和闪烁灯提醒驾驶员%如果驾驶员没有反应，则在碰撞前AEB系统开始起作用，提前主动采取制动措施以避免或减缓交通事故％目前各类法律法规、标准中的自动紧急制动测试场景有前车静止测试场景、前车慢行测试场景、前车制动测试场景、行人自动紧急制动系统等％在智能网联汽车自动驾驶方面，商用车比乘用车有着更强的需求、更明确的目标和商业场景，故从需求侧来看，商用车自动驾驶有望最先落地％根据AEB系统的技术发展和实际交通事故场景的需求，
图2场景元素分类
各试验规程的测试评价内容在逐渐丰富，但目前国内已有AEB测试评价方法存在场景单一、评价参数单一的问题，如缺少夜间测试、雨雪天气测试等％基于前文搭建的具有易组合、快搭建、强扩展特点的场景元素分类框架，选择2018版C—NCAP中AEB CCR系统性能测试场景中的前车制动测试场景(CCRs)作为自动紧急制动典型场景进行场景搭建与仿真测试评价，在车辆主动安全仿真软件PreScan中进行自动紧急制动测试场景建模，采用前述场景元素法进行测试场景构建(见图3)%
图3商用车AEB性能测试场景
根据车辆主动仿真软件中搭建的商用车自动紧急制动场景，场景可描述为：厢式货车以50km/h 的速度
跟随前方以同样速度行驶的轻型厢式货车行
2021年第1期蔡博，等：商用车AEB系统测试场景构建及仿真研究11
驶，两车都在单向三车道的中间车道沿同一方向行驶，两车纵向距离为40m，前方轻型厢式货车检测到前方车辆停车等待红灯，便以一定减速度减速停车，以此检验厢式货车的自动紧急制动功能％按照上述智能网联汽车测试场景元素分类架构，提取场景元素进行整理，结果见图4%图4已概括出该场景
中各测试场景要素，表明文中提出的测试场景元素分类架构合理，可为智能网联汽车场景库搭建提供参考与借鉴％
3AEB系统测试仿真分析与验证
3.1AEB系统控制模型搭建
在前文所搭建的商用车自动紧急制动典型测试场景中，前方轻型厢式货车以一定减速度减速停车，后方厢式货车在其正后方以同样的速度跟随，若AEB系统未起作用，则厢式货车与轻型厢式货车存在碰撞的可能％针对前文所搭建的商用车AEB典型测试场景，搭建商用车AEB系统控制模型，利用主动安全系统开发验证软件PreScan与可视化仿真工具Simulink进行联合仿真％
根据搭建的测试场景，采用Inherited Path Definition的方式规划测试车辆与目标车辆的行驶轨迹，并进行车辆行驶速度与相对位置设定，在测试车辆上安装TIS传感器检测测试车辆周围的物理环境，包括测试车辆与目标车辆之间的相对距离、相对速度、角度、运动方向等，以便于仿真测试％最后在Simulink中搭建商用车AEB系统控制模型，选用仿真软件模型库中自带的AEB系统模型作为测试车辆在自动紧急制动测试场景中的控制算法模型，再添加传感器模块、车辆自身参数模块、路径跟随模块、车辆动力学模块、动画显示模块等组成控制系统％将测试车辆控制各模块进行有效连接（见图5），建立两个仿真软件之间的交互数据连接，形成一个完整的闭环控制系统％
图5车辆控制流程
3.2测试仿真
完成商用车自动紧急制动功能系统场景搭建、车辆动力学模型及控制系统模型搭建后，PreScan 与Simulink进行实时信息数据流交互，进行测试场景下AEB系统仿真测试％在单向三车道的次干线道路上，厢式货车以50km/h的速度跟随前方距离40m、以相同速度行驶的轻型厢式货车在中间车道中间行驶；轻型厢式货车发现前方车辆在队列停车等待红绿灯，开始以4m/s2的减速度减速并停车#后方自动驾驶测试车辆启动AEB功能，测试车辆感知系统中TIS雷达时刻进行扫描检测与前方目标车辆的相对距离、相对位置、相对速度等；如图6所示，测试车辆以40%的制动减速，油门开度为零，同时发出自动紧急制动警示提示预警％
「转速------
800r/min
-速度------
警告
刹车程度一|
100%
节气门开度1
-速度一
37km/h
警告
「刹车程度「
40%
［节气门开度1
图6测试车辆状态
测试车辆根据与前车的相对距离、相对速度自动控制自身减速度、速度等（见图7）。当检测到前方目标车辆减速时，测试车辆AEB系统控制模块开始执行，车辆及时进行减速制动，有效避免与前方厢式货车发生碰撞％
4结语
针对智能网联汽车最有望落地的商用车干线自动驾驶场景，
研究智能网联汽车自动驾驶功能各类
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时间/s
图7车辆运行参数3.0 0.5 -2.8 -6.0 -9.2 -12.2
测试场景的共性与个性特征，考虑场景搭建的场景元素可移动性、可组合性、可扩展性及场景搭建便捷性，构建智能网联汽车自动驾驶功能测试场景分类架构，结合商用车自动紧急制动功能需求，进行测试场景构建，并在仿真软件中进行仿真分析与测试验证％仿真结果表明所搭建的智能网联汽车场景分类架构合理，商用车自动紧急制动功能测试场景与测试评价方法合理，可为智能网联汽车场景构建与仿真测试提供新的思路与借鉴％
参考文献：
[1]郑杰.车辆自动紧急制动系统建模与仿真研究[D].武
汉：武汉理工大学，2015.
[2]李明.汽车主动防撞系统控制模式的研究[D].南京：南
京航空航天大学，2012.
']胥峰.面向弱势道路使用者的自动紧急制动系统测试方法研究[D].长春：吉林大学，2019.
']全国汽车标准化技术委员会客车分技术委员会.营运
客车安全技术条件:JT/T1094—2016[S].北京：中华人民共和国交通运输部，2016.
']全国汽车标准化技术委员会.商用车辆自动紧急制动系统(AEBS)性能要求及试验方法:GB/T38186—
2019[S].北京：国家市场监督管理总局，2019.
']全国智能运输系统标准化技术委员会.营运车辆自动紧急制动系统性能要求和测试规程:JT/T1242—2019 [S].北京：中华人民共和国交通运输部，2019.
']全国道路运输标准化技术委员会.营运车辆行驶危险预警系统技术要求和试验方法:JT/T883—2014[S].
北京：中华人民共和国交通运输部，2014.
']马文博，张辉，张帅，等.商用车AEBS性能试验研究[J].中国汽车,2019(6))9—62.
']刘生.智能网联汽车驾驶场景数据采集的研究及应用[J].汽车纵横,2018(8):74—75.
[10]宋志强，曹立波，吴俊，等.自动紧急制动系统测试设
备开发和应用研究[J].机械设计,2020,37(2)：32—
38
[11]王戡，刘昌仁，曹飞，等.客车自动紧急制动系统性能
测试[J].客车技术与研究,2017,39(2))6—49. [12]吴俊，向国梁，杨俊辉，等.汽车自动紧急制动(AEB)
行人检测系统的开发与测试[J].汽车安全与节能学
报,2018,9(4))01—409.
[13]朱红岩，游国平.商用车电子稳定控制系统测试技术
移动汽车网[J].客车技术与研究2012,34(6))8—52.
收稿日期）020—06—22
(上接第8页)
要体现在))可将以往的失效模式和解决措施应用到造型及设计前期，真正起到DFMEA预防风险的作用，有效控制风噪性能；2)可系统地收集和整理以往发生的风噪失效问题，进行工程数据及经验积累；3)可结合项目开发过程，有效管理风噪性能的开发，对各阶段的交付物和质量把控做到全局风险最小，起到系统的闭环管理作用％
参考文献：
[1]韦治，孙奇.DFMDA在产品设计开发过程的应用[J].
机械工业标准化与质量，2019(5))7—51.
[2]南江华，孙丽丽.汽车设计阶段DFMEA闭环控制可靠
性方法研究[J].中国质量,2014(8))6—88.
[3]侯兆平，付年，黄元毅，等.汽车后视镜与雨刮的风噪优
化[J].汽车工程,2018,40(12))475—1479+1487. [4]刘钢，王圣波.汽车风噪整改及优化[J].公路与汽运，
2020(5))—8+40.
[5]李彩芬，旷明秋，邓建军.混合动力城市客车噪声与振
动的性能优化[J].客车技术与研究,2012,34(4))0—22
[6]樊海龙，王延克.某出口客车噪声试验与治理[J].客车
技术与研究201335(2))47—49
[7]程书辉.DFMEA在汽车产品开发中的应用现状及改
进建议[J].汽车实用技术,2012(4))—4.
收稿日期）020—02—
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