智能駕駛與智能輔助駕駛仿真與驗(yàn)證框架

自動(dòng)駕駛車輛（AV）集成了復(fù)雜的感知和定位組件，以創(chuàng)建其周圍世界的模型，然后用于安全導(dǎo)航車輛?；?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E6%9C%BA%E5%99%A8%E5%AD%A6%E4%B9%A0/">機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）的模型被普遍用于這些組件中，以從嘈雜的傳感器數(shù)據(jù)中提取物體信息。對(duì)這些組件的要求主要是為了實(shí)現(xiàn)盡可能高的準(zhǔn)確性。由于現(xiàn)代汽車部署了許多傳感器（視覺(jué)、雷達(dá)和激光雷達(dá)），實(shí)時(shí)處理所有的數(shù)據(jù)導(dǎo)致工程師做出權(quán)衡，這可能導(dǎo)致在某些駕駛情況下產(chǎn)生次優(yōu)的系統(tǒng)。

由于缺乏對(duì)單個(gè)組件的精確要求，模塊化測(cè)試和驗(yàn)證也變得具有挑戰(zhàn)性。

目前行業(yè)中，有人提出了從頂級(jí)駕駛場(chǎng)景仿真中推導(dǎo)出安全AV行為所需的抽象世界模型精度的問(wèn)題。這在計(jì)算上是很昂貴的，因?yàn)槭澜缒Ｐ涂赡馨S多具有多個(gè)屬性的對(duì)象，而且在仿真過(guò)程中，AV在每個(gè)時(shí)間步都會(huì)提取一個(gè)世界模型。

隨著傳感器和計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)駕駛領(lǐng)域正在迅速發(fā)展。由于自動(dòng)駕駛汽車必須在各種條件下運(yùn)行，而且其系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性，建立自動(dòng)駕駛汽車的安全性是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的工作。AV中的定位和感知組件吸收了傳感器和地圖信息，以創(chuàng)建一個(gè)世界模型來(lái)捕捉AV周圍的環(huán)境。然后，這個(gè)世界模型被傳遞給規(guī)劃模塊，以根據(jù)其目標(biāo)創(chuàng)建一個(gè)安全的軌跡?；谝曈X(jué)和激光雷達(dá)的感知組件越來(lái)越多地使用ML模型來(lái)實(shí)現(xiàn)二維和三維物體檢測(cè)，很難推理出基于ML的感知的安全要求，因?yàn)椴磺宄粶?zhǔn)確的感知是否（以及如何）會(huì)違反最高級(jí)別的安全目標(biāo)。

在實(shí)踐中，不同的AV組件的要求是由自動(dòng)駕駛行業(yè)的專家驅(qū)動(dòng)的，主要是基于經(jīng)驗(yàn)。此外，這些要求是保守設(shè)置的，在不同的駕駛條件和操作設(shè)計(jì)領(lǐng)域（ODD）中是通用的。比如說(shuō)，與稀疏的鄉(xiāng)村道路相比，在繁忙的十字路口，定位組件應(yīng)該相對(duì)更準(zhǔn)確。

同樣，感知組件在高速公路上應(yīng)該有較高的召回率和精確度，但在行人區(qū)只需要較高的召回率就可以了。在理想的情況下，人們希望使用許多高分辨率（如2400萬(wàn)像素）的攝像頭，以高幀率（如120FPS）運(yùn)行，并采用多個(gè)高精度、復(fù)雜的DNN模型，盡可能準(zhǔn)確地感知車輛周圍的一切。由于AV在資源有限的平臺(tái)上運(yùn)行，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者要進(jìn)行權(quán)衡，設(shè)計(jì)一個(gè)足夠精確的系統(tǒng)（例如，使用200-800萬(wàn)像素的相機(jī)，30FPS，以及優(yōu)化/量化的DNN模型，精度稍低）。這種基于通用要求的解決方案可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)在某些情況下不太安全，因?yàn)檫@些情況下需要在視聽(tīng)設(shè)備周圍的某些區(qū)域進(jìn)行高精度的感知（例如，在十字路口從側(cè)面快速接近的物體可能需要加強(qiáng)跟蹤）。

硬件在環(huán)（HIL）和軟件在環(huán)（SIL）仿真為AV系統(tǒng)提供有效的端到端測(cè)試方法。HIL測(cè)試使用汽車硬件、傳感器和可能的執(zhí)行器進(jìn)行系統(tǒng)驗(yàn)證和確認(rèn)。軟件在環(huán)（SIL）仿真在設(shè)計(jì)階段以及單元和集成測(cè)試中使用，其中單元或組件的輸入是自動(dòng)生成的或手工制作的，以仿真不同輸入?yún)?shù)的有效性。

為了使AV系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠更好地利用資源以實(shí)現(xiàn)更安全的駕駛，行業(yè)中提出了一種仿真驅(qū)動(dòng)的方法來(lái)計(jì)算安全AV行為的世界模型精度要求。