背景

隨著ADAS技術日趨成熟，ADAS市場迅速增長。AEB (Autonomous Emergency Braking)作為ADAS的一項重要主動安全功能，如今已納入全球主要汽車市場的碰撞安全評分體系。面對汽車功能安全標準不斷提高，如何在系統開發早期對系統功能進行滿足安全標準的測試，以降低後期維護成本、避免安全功能缺陷成為了諸多整車廠與供應商的重點關注問題。

AEB系統的測試場景

為應對汽車科技不斷革新，世界各國成立了各自的NCAP（NEW CAR ASSESSMENT PROGRAMME）認證機構。目前的新車安全評價專案中，以E-NCAP測試規程所涵蓋的範圍最為廣泛，而國標C-NCAP也是以E-NCAP為基礎制定修改的。

表1 E-NCAP評估專案

*表示測試規程中2020年5月更新加強的專案

以E-NCAP測試協議中關於AEB系統功能的測試專案AEB CCR (Car-to-Car Rear)及AEB VRU（Vulnerable Road Users）為例，首先我們來了解一下具體的測試場景。

• CCRs（Car-to-Car Rear stationary）測試車追撞前方靜止目標車

測試車沿測試路徑（即碰撞車道中心線）向目標車行駛，測試車速度10-50km/h，且測試車與目標車重疊範圍-50%-50%，如圖1所示。

• CCRm（Car-to-Car Rear moving）測試車追撞前方低速目標車

測試車沿測試路徑向目標車行駛，測試車速度30-80km/h，目標車速度20km/h，測試車與目標車重疊範圍-50%-50%，如圖1所示。

圖1 CCRs、CCRm測試場景

• CCRb（Car-to-Car Rear braking）測試車追撞前方減速目標車

測試車和目標車速度均以50km/h速度沿測試路徑同向行駛，車距分別為12m（或40m），目標車分別以加速度-2m/s2（或-6m/s2）剎停，如圖2所示。

圖2 CCRb測試場景 圖片來源：E-NCAP

• VRU-CPFA（Car-to-Pedestrian Farside Adult）測試車碰撞遠側成人

行人距離測試車中心線6m，在1.5m內加速至8km/h速度，沿與車輛行駛方向垂直的方向向測試車移動，測試車速度為10-60km/h，碰撞位置為50%重疊處即圖3中L點。

圖3 CPFA測試場景

根據AEB測試場景搭建測試用例

在搭建測試用例過程中，如何邏輯清晰地把握場景中訊號間的相互關係和激勵時段往往是複雜模型的測試難點所在。TPT作為PikeTec公司研發的嵌入式系統模型動態測試驗證工具，針對場景測試採用分時段邏輯路徑、引數variants、測試用例並行執行、圖形化的方式搭建測試用例，使得場景構建靈活便捷，下面我們將結合AEB場景對這些搭建特點進行說明。

測試車座標系按照ISO 8855：1991 中所指定的慣性座標系，如圖4所示：

以測試車與目標車100%重疊時的初始位置為場景座標系原點，X軸指向車輛前方，Y軸指向駕駛員左側。本文僅以100%重疊率為例介紹搭建測試用例。

圖4 測試用例座標系

測試用例結構說明

【特點1 TPT分時段的邏輯路徑】TPT將測試場景的變化以時段劃分，場景順序定義清晰。測試用例每個區域都包含一條分時段的邏輯路徑。其中，轉移線定義了當前時段結束進入下一個時段的跳轉條件；Local型狀態塊用於定義當前時段的激勵訊號；Reference狀態塊的訊號定義直接參考相應Local狀態塊，避免重複性定義。

圖5 測試用例結構

CCRs測試用例

【特點2 TPT支援多個用例並行執行】當同一場景中場景目標較多時，一條測試邏輯路徑難以清晰高效地控制多個目標時段。TPT支援對同一場景用例進行分割槽，搭建多條測試用例以控制不同的測試物件，同時支援多個用例並行執行，嚴格控制同一場景不同訊號的時段關係。

如圖6中將測試用例區域分成兩個區域，分別用於分配場景中測試車控制訊號與目標控制訊號。測試用例的分時段訊號說明如下：

• 測試車控制：

測試用例開始執行Ego init初始化測試車位置與速度；之後Ego action1測試車加速到40km/h；達到目標速度後進入Ego action2，測試車保持速度行駛；判斷測試車速度是否符合測試結束條件，滿足條件則延時2s測試用例結束。

• 目標控制：

測試用例開始Object init初始化目標位置（距離測試車300m）、速度、加速度、目標型別（CAR）等；當測試車執行Ego action2勻速行駛時，目標執行Object action1測試車感知到目標。

圖6 CCRs測試用例

【特點3 TPT支援引數variants】將不同場景相同時段的訊號引數以variants定義，通過將引數variants和場景的邏輯路徑組合，可以快速搭建測試用例。

CCRs場景中需要對測試車速度10-50km/h進行測試，當前測試用例測試車目標速度為40km/h。如圖6所示，在Ego action1中針對測試車的不同速度要求定義了不同的variants，搭建用例時只需在狀態塊上右鍵切換即可呼叫不同的速度取值，避免重複定義提升用例搭建效率。

【特點4 TPT將邏輯路徑圖形化】通過將邏輯路徑圖形化，結合variants與轉移線文字標註使得場景邏輯一目瞭然，易於閱讀與後期維護。

CCRm測試用例

CCRm測試場景與CCRs相比：目標型別不變仍然為CAR、目標速度要求為20km/h勻速運動；測試車測試速度範圍發生變化。因而與上圖CCRs的測試用例相比只需進行如下改動：

• 測試車控制：Ego action 1選擇目標速度30-80km/h的variants
• 目標控制：Object action 1呼叫加速到20km/h後保持勻速的variants

圖7 CCRm測試用例

CCRb測試用例

• 目標起始位置距離測試車12m，因而Object init初始化目標位置沿X軸方向12m
• 測試車與目標以50km/h速度行駛，在Ego action 1 與Object action 1定義兩車加速到50km/h
• 目標剎停且減速度為2m/s2，對應定義Ego action 2 測試車保持勻速及Object action 2目標車以2m/s2減速。

圖8 CCRb測試用例

CPFA測試用例

Object init 初始化目標假·人起始位置（300m，6m）、目標假人型別（EPTa）；Object action1目標出發，1.5m內加速到8km/h之後保持勻速並被測試車感知到。

圖9 CFPA測試用例

最後我們對以上測試過程進行分析總結，進一步明確採用TPT模型動態測試工具對場景測試的思路。如表2所示，根據場景描述我們可以對場景要素分類（測試車狀態、目標屬性、目標狀態），對應測試用例的不同時段的狀態塊（Ego action、Object init、Object action），在每個狀態塊為不同場景需要的引數定義variants（如Ego action包括10-80km/h的variants）。定義了variants之後，搭建邏輯路徑並編寫時段結束條件，根據測試場景選取variants進行組合即可完成用例搭建。

表2 測試場景要素與測試用例variants分析

圖10 測試用例的variants分類

測試執行與評估

ISO26262明確要求要在模型開發階段對模型進行基於需求的測試，功能安全系統是否能實現預期的功能，對測試用例執行資料進行評估是不可或缺的。

AEB自動緊急制動是如何實現的？

被測AEB模型需要從感測器模型獲取感知資訊（測試車與目標的相對距離、相對速度、相對加速度、目標型別等），以計算預期的碰撞距離、碰撞時間等引數並及時進行制動干預。此外，在FCW（Forward Collision Warning 前防碰撞預警）系統開啟的基礎上，開啟AEB模式，AEB系統才可生效，也就是說AEB系統執行離不開FCW功能。

AEB場景測試執行條件

E-NCAP測試規程對FCW及AEB系統測試場景的執行條件有具體要求。

表3 測試場景執行要求

TFCW：指FCW聲音警報開始的時間。
TAEB：指AEB系統啟用的時間。
TTC：Time To Collision 指測試車碰撞目標之前的剩餘時間。

其中，VRU場景目標假人碰撞判定方式為：以目標假人的髖部點為參考點，高度為（923±20）mm，在周圍定義了一個虛擬區域尺寸如圖11所示，測試車的虛擬輪廓線與目標假人的虛擬區域接觸時判定碰撞發生如圖12所示。

圖11 目標假人（成人/兒童）周圍虛擬區域 圖12 遠端目標行人碰撞判定

TPT-閉環測試及自動評估

通過以上介紹我們可以知道，AEB的評估是基於閉環測試，特別是AEB及FCW觸發後需要結合特定指標（相對速度、相對距離、TTC、TFCW等）進行評估。根據執行條件編寫評估指令碼並對部分指標進行說明如圖13所示。

圖13 評估指令碼

TPT支援對被測模型一鍵生成閉環測試環境，具有豐富的內建函式以編寫GUI評估或指令碼評估，自動呼叫測試執行資料進行評估、生成定製化測試報告。Signal Viewer介面可對測試執行資料及評估結果觀察除錯，以CCRs執行資料為例如圖14所示。測試用例評估結果及報告如圖15所示。

圖14 CCRs執行資料及評估：（a）測試車與目標資料；（b）感知資訊及評估

圖15 CCRs用例評估結果及報告：（a）測試用例評估結果；（b）測試用例報告

測試用例渲染展示

TPT支援與主流的智慧駕駛場景工具（VTD、DYNA4、CarMaker等）進行整合。為了對搭建的測試用例進行更直觀的理解，我們使用TPT呼叫場景工具進行渲染。

測試用例渲染視訊

小結

TPT作為PikeTec公司研發的嵌入式系統模型動態測試驗證工具，其圖形化的測試用例搭建方式使得場景構建清晰快捷。TPT支援需求跟蹤及自動化測試評估，可整合眾多業內主流的工具平臺和測試環境並實現測試用例複用，滿足ISO2626對功能安全相關係統的生命週期所要求的所有測試活動，提高專案測試效率。

北匯信息作為PikeTec的中國合作伙伴，將幫助中國客戶藉助TPT提升嵌入式控制系統的開發效率。

注：部分圖片來源於E-NCAP

本文來自部落格園，作者：{北匯信息}，轉載請註明原文連結：{https://www.cnblogs.com/polelink/}