基于CarSim的Euro NCAP ACC測(cè)試

Euro NCAP（歐洲新車評(píng)估計(jì)劃）是歐洲新車評(píng)估計(jì)劃的縮寫，由一個(gè)自愿的五星級(jí)安全評(píng)級(jí)系統(tǒng)組成，自1996年以來一直存在。該評(píng)估協(xié)議由一系列的車輛測(cè)試組成，目的是幫助消費(fèi)者和企業(yè)在安全性能方面對(duì)車輛進(jìn)行相對(duì)比較。

在自動(dòng)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）的輔助駕駛-公路輔助系統(tǒng)的測(cè)試中，一個(gè)基本的系統(tǒng)是自適應(yīng)巡航控制，即ACC。在歐洲NCAP的測(cè)試協(xié)議中，ACC是通過車對(duì)車的測(cè)試來進(jìn)行的，其中包括使用反射式全球車輛目標(biāo)（GVT），或GVT和實(shí)際切入或切出的車輛（由人類司機(jī)駕駛），以及測(cè)試車輛，或被測(cè)車輛（VUT）。在CarSim中包含的例子中，利用了歐洲NCAP測(cè)試與評(píng)估協(xié)議中規(guī)定的GVT目標(biāo)和車輛（移動(dòng)）物體目標(biāo)。

本文討論了為CarSim創(chuàng)建的各種車對(duì)車Euro NCAP ACC數(shù)據(jù)集。這些數(shù)據(jù)包括- 基本的 "慢停 "測(cè)試- 基本低速測(cè)試- 車對(duì)目標(biāo)車制動(dòng)測(cè)試（在不同的起始距離和GVT的縱向加速度下） - 車對(duì)移動(dòng)目標(biāo)車測(cè)試系列（各種VUT和GVT速度）- 車對(duì)車后部靜止目標(biāo)測(cè)試系列（各種GVT速度）- 車對(duì)車切入（各種VUT和目標(biāo)車輛速度）- 車對(duì)車切出（各種VUT和目標(biāo)車輛速度）

Euro NCAP ACC測(cè)試背景

自適應(yīng)巡航控制（ACC）是許多自動(dòng)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）中的一種?？偟膩碚f，自適應(yīng)巡航控制的功能與普通巡航控制系統(tǒng)類似，但增加了使被控車輛的根據(jù)前方車道上的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)自我調(diào)整運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的能力。特別是，許多ACC系統(tǒng)通過使用雷達(dá)、攝像頭或激光雷達(dá)等單個(gè)傳感器或組合傳感器來適應(yīng)被控車輛正前方的運(yùn)動(dòng)。

ACC可能被認(rèn)為是一種車輛舒適性功能，r如同其他ADAS安全功能如前撞預(yù)警（FCW）、自主緊急制動(dòng)（AEB）、車道保持輔助系統(tǒng)（LKAS）、車道偏離預(yù)警（LDW）和道路偏離輔助（LKA），但更重要的是一種安全功能。雖然CarSim提供了利用上述所有ADAS功能的例子，但在CarSim 2021.1中，已經(jīng)包括了Euro-NCAP的ACC仿真測(cè)試。這些測(cè)試為用戶提供了在安全的仿真環(huán)境中測(cè)試其ACC邏輯和調(diào)整參數(shù)的手段，而不需要與類似的物理測(cè)試相關(guān)的成本和時(shí)間承諾。

這些CarSim Euro NCAP ACC性能示例旨在向用戶展示如何在CarSim環(huán)境中實(shí)施自己的ACC邏輯和調(diào)整參數(shù)，以更好地了解其ACC在Euro NCAP ACC測(cè)試中的表現(xiàn)。示例的輸出是為了代表物理測(cè)試輸出的近似值；但是，由于涉及建模，存在固有的近似值，可能導(dǎo)致仿真結(jié)果與實(shí)際物理測(cè)試結(jié)果不同。CarSim中的例子旨在仿真Euro-NCAP ACC性能參考文件中規(guī)定的設(shè)置細(xì)節(jié)。這包括車輛和行人目標(biāo)的位置、行人目標(biāo)的尺寸和形狀規(guī)格，以及每次測(cè)試的速度和評(píng)分等細(xì)節(jié)，如果需求，請(qǐng)回復(fù)"EUNCAP"。

Euro-NCAP ACC范例概述CarSim 2021.1中包含的Euro-NCAP ACC性能示例的主要類別是：車對(duì)制動(dòng)的目標(biāo)車測(cè)試（CCRb）、車對(duì)移動(dòng)的目標(biāo)車測(cè)試（CCRm）、車對(duì)靜止的目標(biāo)車測(cè)試（CCRs）、切入和切出。CCRb、CCRm和CCRs的例子是基于類似的AEB例子，只是有不同的VUT和GVT速度。切入和切出的例子是ACC獨(dú)有的。此外，還包括兩個(gè)非Euro-NCAP的例子，目的是在用戶嘗試更復(fù)雜的Euro-NCAP測(cè)試之前幫助進(jìn)行基本的ACC測(cè)試：這些例子是基本的 "慢速停車 "和 "減速 "測(cè)試。同樣，在嘗試更復(fù)雜的Euro-NCAP ACC示例之前，這些測(cè)試示例可以對(duì)用戶的ACC邏輯和參數(shù)調(diào)整進(jìn)行基本測(cè)試。對(duì)于CarSim中的Euro-NCAP特定ACC示例，評(píng)分是根據(jù)輔助駕駛-公路輔助系統(tǒng)測(cè)試和評(píng)估協(xié)議1.0版和AEB車對(duì)車系統(tǒng)3.0.3版中的規(guī)范進(jìn)行的。該評(píng)分是作為一種性能指標(biāo)估計(jì)，用戶可以在CarSim虛擬環(huán)境中利用，為Euro-NCAP官員進(jìn)行的實(shí)際測(cè)試做準(zhǔn)備。

Euro-NCAP ACC實(shí)例設(shè)置細(xì)節(jié)除了CarSim Euro-NCAP ACC示例的細(xì)節(jié)外，還有一些有助于理解的一般設(shè)置細(xì)節(jié)。

CarSim Euro-NCAP ACC試驗(yàn)場(chǎng)設(shè)置AEB車對(duì)車系統(tǒng)測(cè)試協(xié)議提到了各種測(cè)試規(guī)范，其中之一指出測(cè)試路面表面 "應(yīng)具有0.9的峰值制動(dòng)系數(shù)"。創(chuàng)建了一個(gè)代表試驗(yàn)場(chǎng)的路面，大型平坦的表面，附著系數(shù)為0.9，有兩條涂色的車道，代表雙車道的高速公路，如Euro-NCAP的各種測(cè)試協(xié)議中所述（圖1）。 

圖1：CarSim試驗(yàn)場(chǎng)環(huán)境，有兩條彩繪車道

為了在每次測(cè)試開始時(shí)準(zhǔn)確確定VUT相對(duì)于GVT或目標(biāo)車輛的位置，以及為VUT的車道輔助系統(tǒng)提供指導(dǎo)，畫線是必要的。此外，重要的是要?jiǎng)h除測(cè)試協(xié)議中確定的那些標(biāo)記以外的任何額外的線標(biāo)記，以便在測(cè)試期間沒有幫助或阻礙VUT的ADAS的指示。在實(shí)際測(cè)試過程中，為了安全起見，一般來說，在測(cè)試區(qū)外有表面空間，以便在測(cè)試出現(xiàn)緊急情況時(shí)，可以從兩條畫好的車道上離開，這是一個(gè)好的做法。為此，在雙車道高速公路外有大量的試驗(yàn)場(chǎng)跑道空間，因?yàn)檫@在物理試驗(yàn)場(chǎng)空間中是很常見的，特別是在高速公路速度（大于或等于50公里/小時(shí)，由歐洲新車評(píng)估方案指定）的測(cè)試中。

關(guān)于Euro-NCAP的CarSim車輛目標(biāo)Euro-NCAP輔助駕駛-高速公路輔助系統(tǒng)測(cè)試與評(píng)估協(xié)議1.0版和AEB車對(duì)車系統(tǒng)3.0.3版在許多測(cè)試中使用全球車輛目標(biāo)（GVT）。在CarSim 2021.1中，GVT資產(chǎn)與Euro-NCAP技術(shù)公告--全球車輛目標(biāo)規(guī)范（歐洲新車評(píng)估計(jì)劃）中規(guī)定的尺寸相同。作為參考，下面是當(dāng)前CarSim Euro-NCAP ACC實(shí)例中GVT的外觀（圖2），以及GVT的實(shí)物外觀（圖3）。

圖2：全球車輛目標(biāo)（GVT），如其在CarSim實(shí)例中

圖3：Euro-NCAP規(guī)定的全球車輛目標(biāo)（GVT）

ACC邏輯Euro-NCAP ACC示例中使用的CarSim C級(jí)掀背車中包含的ACC邏輯和調(diào)整參數(shù)是通用的，但對(duì)Euro-NCAP ACC測(cè)試來說是有效的。這些邏輯和調(diào)整參數(shù)通過VS命令提供。

ACC邏輯位置這些用于ACC邏輯的VS命令可以在運(yùn)行控制界面

上的 "C-Class ACC, FCW, LKAS, (AEB off) "車輛數(shù)據(jù)集

中找到，然后點(diǎn)擊 "C-Class hatch. AEB/ACC傳感器，AEB-關(guān)閉 "通用數(shù)據(jù)組，最后是 "ACC邏輯：W/HUD圖標(biāo)（右側(cè)）"VS命令數(shù)據(jù)組

（圖6和圖7）。

圖4："C級(jí)ACC，F(xiàn)CW，LKAS，（AEB關(guān)閉）"車輛數(shù)據(jù)集

圖5：'C級(jí)車的艙門。AEB/ACC傳感器，AEB' 通用數(shù)據(jù)組數(shù)據(jù)集

圖6："ACC邏輯：W/HUD圖標(biāo)（右側(cè)）"VS命令藍(lán)色鏈接和 "FCW-AEB調(diào)整。

AEB關(guān)閉' 藍(lán)色鏈接 ACC邏輯功能ACC邏輯不直接控制車速，而是使用SPEED_TARGET_GAIN的可配置功能調(diào)整速度控制器的增益。

圖7："ACC邏輯：W/HUD圖標(biāo)（右側(cè)）"

VS命令數(shù)據(jù)集總的來說，為Euro-NCAP ACC性能實(shí)例提供的CarSim ACC邏輯包括四個(gè)主要部分。1. 相對(duì)距離/時(shí)間間隙控制2. 調(diào)整前車速度3. 估計(jì)的運(yùn)動(dòng)學(xué)停車距離系數(shù)4. 停車/低速領(lǐng)先車輛識(shí)別在ACC邏輯VS命令數(shù)據(jù)集的注釋中提供了ACC主要邏輯組件的說明。

雷達(dá)傳感器在ACC測(cè)試中的使用在CarSim Euro-NCAP ACC示例中，一個(gè)類似于汽車?yán)走_(dá)的傳感器被用于C級(jí)掀背車模型的物體感應(yīng)；ACC的感知邏輯被用于該雷達(dá)傳感器。Euro-NCAP ACC實(shí)例中使用的C級(jí)掀背車也包括一個(gè)攝像頭傳感器，但它只用于FCW和AEB。這并不總是適用于實(shí)際的車輛開發(fā)，但這是CarSim ACC實(shí)例中使用的傳感器結(jié)構(gòu)。 列入LKASEuro-NCAP輔助駕駛-高速公路輔助系統(tǒng)測(cè)試和評(píng)估協(xié)議中規(guī)定，在ACC測(cè)試期間，側(cè)向輔助（在CarSim中為L(zhǎng)KAS）應(yīng)處于激活狀態(tài)（歐洲新車評(píng)估計(jì)劃）。因此，我們?cè)贑arSim Euro-NCAP ACC實(shí)例中使用路徑檢測(cè)器包括并激活了我們的CarSim LKAS，并刪除了駕駛員模型轉(zhuǎn)向控制。這仿真了LKAS對(duì)VUT的轉(zhuǎn)向控制，而駕駛員模型的轉(zhuǎn)向控制就像人類駕駛員的轉(zhuǎn)向控制。

Euro-NCAP ACC測(cè)試指南

圖8顯示了《輔助駕駛-公路輔助系統(tǒng)測(cè)試和評(píng)估規(guī)程》（歐洲新車評(píng)估計(jì)劃）中描述的具體測(cè)試方案。

圖8：高水平的歐洲NCAP ACC車對(duì)車測(cè)試細(xì)節(jié)（歐洲新車評(píng)估方案，2021b）

ACC允許的峰值減速度Euro-NCAP輔助駕駛-高速公路輔助系統(tǒng)測(cè)試和評(píng)估規(guī)程聲稱，在ACC性能測(cè)試中只測(cè)試ACC功能。該ACC功能與AEB的區(qū)別在于，ACC縱向車輛控制允許最小縱向加速度為-5m/s2。如果VUT產(chǎn)生的縱向加速度低于-5 m/s2,剎車是在AEB的功能閾值內(nèi)，該測(cè)試運(yùn)行將不被計(jì)入ACC測(cè)試得分。因此，我們調(diào)整了ACC下的制動(dòng)峰值，使VUT縱向加速度不低于-5 m/s2。在CarSim Euro-NCAP ACC例子中，AEB是可用的，但通過 "FCW-AEB調(diào)校 "中的VS命令關(guān)閉。AEB關(guān)閉 "數(shù)據(jù)集

（圖9），藍(lán)色鏈接位于 "ACC邏輯：W/HUD圖標(biāo)（右側(cè)）"VS命令數(shù)據(jù)集圖6中。

圖9：在歐洲NCAP的ACC例子中，用VS命令關(guān)閉AEB這樣做只是為了只考慮ACC的性能。

在這些例子中提供的AEB調(diào)整有一些值會(huì)在Euro-NCAP ACC測(cè)試的某些部分導(dǎo)致AEB激活。雖然ACC和AEB系統(tǒng)在各自的Euro-NCAP車對(duì)車測(cè)試中表現(xiàn)良好很重要，但在ACC測(cè)試中防止AEB激活的同時(shí)確保在這兩套測(cè)試中取得成功，不在這些CarSim Euro-NCAP ACC例子的范圍之內(nèi)。因此，沒有將AEB性能納入CarSim.  Euro-NCAP ACC實(shí)例中。但是，如果用戶想激活A(yù)EB，AEB_On輸出變量可以切換到1的值，使用 "FCW-AEB調(diào)校。AEB關(guān)閉 "數(shù)據(jù)集（圖9）。

計(jì)分對(duì)于Euro-NCAP ACC性能測(cè)試的評(píng)分，在Euro-NCAP輔助駕駛-高速公路輔助系統(tǒng)測(cè)試和評(píng)估協(xié)議中有所描述，如圖10所示。

圖10：Euro-NCAP在其ACC測(cè)試協(xié)議中提供的評(píng)分細(xì)節(jié)

在CarSim Euro-NCAP ACC例子的事件中包含了這些細(xì)節(jié)。此外，每個(gè)Euro-NCAP ACC CarSim實(shí)例的評(píng)分都在VS Visualizer的圖表中輸出（圖11）。

圖11：Euro-NCAP ACC CarSim實(shí)例評(píng)分圖

Euro-NCAP ACC示例的具體內(nèi)容

在Euro-NCAP輔助駕駛-公路輔助系統(tǒng)測(cè)試和評(píng)估協(xié)議中，ACC被歸類為三種車輛輔助系統(tǒng)之一，還有速度輔助和轉(zhuǎn)向輔助。目前，代表Euro-NCAP ACC性能測(cè)試的CarSim實(shí)例如下:

- 車對(duì)制動(dòng)目標(biāo)車測(cè)試（在不同的起始距離和GVT的縱向加速度下）。

- 車對(duì)移動(dòng)目標(biāo)車測(cè)試系列，GVT速度：20公里/小時(shí)

- 車對(duì)移動(dòng)目標(biāo)車測(cè)試系列，GVT速度：60公里/小時(shí)

- 車對(duì)靜止目標(biāo)車測(cè)試系列

- 車對(duì)車切入（各種VUT和主導(dǎo)車輛速度）

- 車對(duì)車切出（各種VUT和主導(dǎo)車輛的速度）

- 簡(jiǎn)單的慢速停車測(cè)試 

- 簡(jiǎn)單慢速測(cè)試

對(duì)于這些測(cè)試，當(dāng)VUT與GVT的速度相匹配，達(dá)到零速度，或與GVT相撞時(shí)，測(cè)試結(jié)束就到了。

圖12顯示了ACC性能測(cè)試的具體細(xì)節(jié)，由Euro-NCAP指出如下。

圖12：ACC車對(duì)車測(cè)試的高層描述

以下各節(jié)對(duì)CarSim實(shí)例中出現(xiàn)的Euro-NCAP ACC測(cè)試進(jìn)行了一般性描述。

車對(duì)制動(dòng)目標(biāo)車測(cè)試示例

輔助駕駛-高速公路輔助系統(tǒng)測(cè)試和評(píng)估協(xié)議中的車對(duì)車后方制動(dòng)測(cè)試規(guī)定，VUT應(yīng)在其車道上以指定的縱向距離跟隨GVT，VUT以55公里/小時(shí)行駛，GVT以50公里/小時(shí)行駛（圖13）。當(dāng)VUT和GVT達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的速度時(shí)，GVT會(huì)隨著制動(dòng)時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的縱向加速而減速。VUT也應(yīng)降低其速度，以避免與GVT相撞。

如前所述，目前的Euro-NCAP輔助駕駛-高速公路輔助系統(tǒng)測(cè)試和評(píng)估規(guī)程規(guī)定了一項(xiàng)車對(duì)制動(dòng)目標(biāo)車（CCRb）測(cè)試，但測(cè)試規(guī)程對(duì)間距沒有具體規(guī)定（只說明應(yīng)采用VUT ACC設(shè)置的最近跟車距離），特別是GVT制動(dòng)的縱向加速度。由于Euro-NCAP AEB車對(duì)車測(cè)試協(xié)議中有四項(xiàng)CCRb測(cè)試，將所有四項(xiàng)測(cè)試都作為ACC實(shí)例，只是根據(jù)ACC協(xié)議調(diào)整了VUT和GVT的啟動(dòng)速度。 

圖13：CCRb例子VS展示動(dòng)畫

車對(duì)移動(dòng)目標(biāo)車測(cè)試實(shí)例

Euro-NCAP的ACC車對(duì)車移動(dòng)測(cè)試由一系列組成，其中VUT在其車道上跟隨GVT（Euro-NCAP沒有規(guī)定車輛之間的間距）。在CCRm測(cè)試中，VUT應(yīng)以圖8所示的速度行駛，同樣，GVT也應(yīng)如此。對(duì)于規(guī)定的每一個(gè)VUT速度，VUT應(yīng)慢到它前面的GVT的速度，而不碰撞到GVT。對(duì)于VUT沒有碰撞到GVT的每個(gè)測(cè)試速度，測(cè)試速度增加10公里/小時(shí)，并再次進(jìn)行測(cè)試。如果VUT碰撞到GVT，測(cè)試速度將減少5公里/小時(shí)。如果VUT在降低的速度下成功避免了與GVT的碰撞，測(cè)試就完成了。CCRm例子的VS Visualizer Animator輸出與CCRb例子相似（圖13）。

車對(duì)靜止目標(biāo)車測(cè)試?yán)?/h2>

與車對(duì)車移動(dòng)測(cè)試一樣，Euro-NCAP車對(duì)車靜止測(cè)試由一系列運(yùn)行組成，其中VUT在其車道上跟隨GVT（Euro-NCAP沒有規(guī)定車輛之間的間距）。在CCRs測(cè)試中，VUT應(yīng)以圖8所示的速度行駛，在感覺到靜止的GVT時(shí)，應(yīng)減速到0公里/小時(shí)，而不與GVT接觸。對(duì)于VUT沒有碰撞到GVT的每個(gè)測(cè)試速度，測(cè)試速度增加10公里/小時(shí)，并再次進(jìn)行測(cè)試。如果VUT碰撞到了GVT，測(cè)試速度將減少5公里/小時(shí)。如果VUT在降低的速度下成功避免了與GVT的碰撞，測(cè)試就完成了。CCRs例子的VS Visualizer Animator輸出與CCRb的例子相似（圖13）。

切入和切出示例

圖14和圖15分別顯示了切入和切出測(cè)試的例子。

圖14：切入例子VS展示動(dòng)畫 

圖15：切入示例VS展示動(dòng)畫

Euro-NCAP對(duì)切入和切出場(chǎng)景的描述如下：

"對(duì)高速公路輔助系統(tǒng)最具挑戰(zhàn)性的測(cè)試是'切入'和'切出'情景。在切入測(cè)試中，相鄰車道上的一輛車并入測(cè)試車前面的車道。這是發(fā)生在日常交通中的事情，一個(gè)警覺的司機(jī)通常會(huì)提前預(yù)料到這個(gè)動(dòng)作并相應(yīng)地降低速度。對(duì)于切出情況，前面的汽車突然離開車道以避開前面停著的車輛，只留給系統(tǒng)很短的時(shí)間來識(shí)別和應(yīng)對(duì)這種情況。" ) 

非歐Euro-NCAP ACC實(shí)例

所包括的非Euro-NCAP ACC實(shí)例是 "簡(jiǎn)單慢速停車 "和 "簡(jiǎn)單減速 "測(cè)試。這兩個(gè)例子都是為用戶設(shè)計(jì)的ACC入門測(cè)試，不像Euro-NCAP ACC例子那樣復(fù)雜，但可用于準(zhǔn)備Euro-NCAP的例子。然而，這些例子仍然需要適當(dāng)?shù)腁CC調(diào)整和邏輯，以使VUT不與GVT發(fā)生碰撞。

簡(jiǎn)單慢速停車測(cè)試

在簡(jiǎn)單的慢速停車測(cè)試中，這個(gè)VUT在雙車道高速公路上遇到一輛停在前面的車輛，并在其車道上。VUT必須通過減速到完全停止來避開該車輛，而不與領(lǐng)先車輛相撞。停止/靜止的領(lǐng)先車輛最初是在ACC雷達(dá)傳感器的范圍之外，以突出傳感器的極限（圖16）。

圖16：慢速到停止的例子VS展示動(dòng)畫

簡(jiǎn)單慢速測(cè)試

簡(jiǎn)單減速測(cè)試開始時(shí)，VUT以120公里/小時(shí)的恒定速度行駛，當(dāng)它遇到前方和其車道上以70公里/小時(shí)行駛的車輛時(shí)。一旦VUT感覺到領(lǐng)先的車輛，VUT就會(huì)自動(dòng)減速到領(lǐng)先車輛的速度，同時(shí)保持安全的停車距離和理想的時(shí)間間隔。添加了一輛停放的車輛，以測(cè)試ACC感知邏輯對(duì)相鄰車道的假陽性檢測(cè)的魯棒性（圖17）。  

圖17：簡(jiǎn)單的減速例子VS展示動(dòng)畫

總結(jié)

這些CarSim Euro-NCAP ACC性能示例旨在向用戶展示如何在CarSim環(huán)境中實(shí)現(xiàn)自己的ACC邏輯和調(diào)整參數(shù)，以更好地了解其ACC在Euro-NCAP ACC性能測(cè)試中的表現(xiàn)。CarSim 2021中有11個(gè)來自Euro-NCAP ACC測(cè)試和評(píng)估協(xié)議的例子，包括新的切入和切出例子。此外，還包括兩個(gè)非Euro-NCAP的例子，目的是在用戶嘗試更復(fù)雜的Euro-NCAP測(cè)試之前，幫助進(jìn)行基本的ACC測(cè)試。