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ASAM:自动驾驶仿真测试标准**者

发布日期:2020-04-17

GRCC自动驾驶测试验证技术创新论坛

2020-04-17 14:58:00

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对于智能汽车发展来说,各项测试标准至关重要,这不仅决定着相关技术的发展水平,也攸关各国家(地区)智能汽车未来的发展格局。

从目前的发展态势看,中国汽车技术研究中心有限公司(以下简称“中汽中心”)深入研究的由ASAM(德国自动化及测量系统标准协会)制定并推广的OpenX标准正**自动驾驶场景模拟仿真测试标准的发展。

ASAM协会:制定、协调仿真领域自动驾驶标准

德国自动化及测量系统标准协会(ASAM)是一家非政府的汽车领域标准化制定机构,1998年由数位行业专家为标准化ECU开发与测试中的数据交互而创立,致力于实现开发流程中各环节的数据信息自由交换。截至2019年,共有来自亚洲、欧洲、北美洲的295家整车厂、供应商及科研机构加入成为会员。ASAM推出的标准涉及多个汽车标准领域,包括仿真、车联网、测量与校准、诊断、自动化测试、软件开发、ECU网络和数据管理与分析等。

2016年,德国联邦经济与能源部(BMWi)启动PEGASUS项目,旨在开发一套自动驾驶功能测试程序,以促进自动驾驶技术的快速落地。PEGASUS项目内容包括定义自动驾驶车辆在仿真、测试场地以及实际环境中的测试与实验标准流程;开发一个持续的和灵活的工具链以维护自动驾驶开发与验证;在开发早期的阶段集成测试;创建跨整车厂的方法来维护高度自动驾驶功能等。

PEGASUS项目于2019年5月结项,其中一项重要研究成果就是Open-CRG、OpenDRIVE、OpenSCENARIO驾驶场景仿真格式标准。该标准已于2018年正式从戴姆勒和VIRES转交ASAM进行下一步标准维护与开发。以此为契机,ASAM于2018年新开创一类标准——仿真,用于制定和协调自动驾驶领域的相关仿真标准。

随着自动驾驶技术的发展,仿真测试对于自动驾驶的安全落地至关重要,ASAM发布的OpenX标准得到了全球广泛关注,热度逐渐提升。成员单位提出希望制定更多的仿真领域标准,并以OpenX命名,其中就包括OpenLABEL等。2019年10月,由宝马开发的OSI标准正式移交ASAM进行维护与开发。至此,ASAM目前已启动的OpenX标准项目共计5项,同时随着全球自动驾驶测试需求的提升,更多的标准提案与计划已经提上日程。2020年将不仅仅是自动驾驶元年,也将是OpenX标准的元年。

OpenX系列标准:五大板块统一仿真格式标准

在推动自动驾驶落地的过程中,仿真是目前国际上测试与验证的重要途径。但在实际发展过程中,各整车厂、供应商以及仿真工具商使用的数据格式与接口五花八门,制定统一的仿真格式标准势在必行。自ASAM推出OpenX系列格式标准以来,全球已有超过100家企业参与了该系列标准的制定,包括欧美日的主要整车厂、一级供应商等。

目前,在ASAM仿真验证领域,OpenX系列标准主要包括Open-DRIVE、OpenSCENARIO、Open SimulationInterface(OSI)、Open-LABEL和OpenCRG五大板块。在仿真测试的整体流程中,OpenDRIVE和OpenSCENARIO针对仿真场景的不同数据格式进行统一;OpenLABEL将对于原始数据和场景给出统一的标定方法;OSI连接了自动驾驶功能与仿真工具,同时集成了多种传感器;OpenCRG则实现了路面物理信息与静态道路场景的交互。

OpenDRIVE标准定义了静态场景的描述方法。经视觉传感器或激光雷达采集得到的高精度地图,可以通过OpenDRIVE格式表述出来。由于该标准发布较早,目前已广泛被奥迪、博世、四维图新、百度等厂商应用。语法方面,OpenDRIVE采用了应用较广泛的XML格式语法。内容方面,在符合XML格式基本框架的前提下,Open-DRIVE标准对需要描述的地图、道路以及建筑物的内容节点进行了定义,使用者可对于该节点进行扩充。在道路信息描述中,主要包含参考线、车道线、道路横向与纵向坡度、侧面形状、路网的联结与路口信息、相邻车道信息、路面信息和铁路信息等大类以及更多细小的子类信息,使用者需按分类填写相应数据。OpenDRIVE标准使静态场景数据中的内容条目与格式实现了统一,利于不同仿真软件实现对同一场景文件的兼容。

Open Curved Regular Grid(简称OpenCRG)主要关注道路表面的相关物理信息描述,广泛应用于轮胎和地面接触时的摩擦相关问题。OpenCRG将允许在仿真软件中对道路路面进行真实3D渲染,并包括路面的摩擦系数和灰度等信息。通过弯曲的网格状分割,OpenCRG将实现对道路的高精度描述,并降低内存占有率和计算时间。同时,OpenCRG支持与OpenDRIVE格式静态场景和OSI中动力学模型的交互,并与MATLAB等软件相兼容。

OpenSCENARIO标准定义的内容主要覆盖动态场景描述,包括主车的位置与速度等信息及其他交通参与者的信息。目前,OpenSCENARIO主要发布了V1.0和V2.0 Concept两个版本。V1.0版本中动态场景信息被描述于XML格式的数据中,该版本定义了“事件板”式的动态场景信息描述方式,包括故事、活动、顺序、动作、事件和行动六个环节,而车辆速度、位置、加速度等一系列主要信息将被分类写入基于XML格式的“事件版”中。在Open-SCENARIO V2.0中,逻辑场景的概念被广泛应用,所有输入的动态场景被整理成一系列不可再分的基本动作,如循线行驶、加速、减速等;再通过组合各基本动作,形成较复杂的逻辑场景,如左侧超车、右前方车辆并线等。这些基本逻辑场景仅对场景中的动作进行归纳和分类,使用者需结合实际情况将原始数据填入对应动作条目内。OpenSCENARIO V2.0使海量数据的标准化处理成为可能,有利于将采集得到的原始数据转换成标准化、有逻辑、易归纳的动态场景文件。

Open Simulation Interface(简称OSI)标准定义了一个通用的接口,用来连接自动驾驶功能的开发和各种驾驶模拟框架,以实现兼容性。其愿景是能够使各种自动驾驶功能与任何仿真工具连接,同时能够集成各种传感器模型。在OSI的传感器相关仿真交互界面中,主要包括基于所要呈现场景的真实信息和相应传感器中所呈现的信息两部分内容。此外,OSI标准还将添加车辆动力学模型相关接口内容,并解决传感器数据传输问题和OSI与其他OpenX系列标准的交互问题。

OpenLABEL标准主要关注数据标注相关问题。目前该项目刚启动,拟关注的内容包括如何将相应的数据标签分配给已采集的原始数据,如何为带有目标物标签的场景文件标注标签,如何为逻辑场景标注标签等。据了解,该项目组的工作将从标签与目标物的区别、目标标注、场景标注等方面加以分工,深入研究标注方法和标注格式。

C-ASAM工作组:ASAM标准的中国化

中国的驾驶场景**特色,不仅道路结构、交通标志、交通信号灯等形态各异,人车混流的交通状况也为构建动态仿真场景增加了许多难度。为了更有针对性地解决与中国特色场景相关的诸多问题,ASAM标准协会于2018年与中汽中心下属中汽数据有限公司(以下简称“中汽数据”)开展技术交流。中汽数据在驾驶场景、模拟仿真等领域取得的进展得到了ASAM的高度认可。

早在2018年4月,中汽中心驾驶场景及仿真测试团队就在支撑国际标准化组织ISO/TC22/SC33/WG9自动驾驶测试场景工作组标准制修订工作,这是关于驾驶场景概念分类与评价的第一项国际标准。2018年10月,ASAM邀请中汽数据专家参加Open-DRIVE、OpenSCENARIO标准项目启动大会并发表演讲,这是中国场景第一次在世界自动驾驶***面前亮相,得到了包括奥迪、大众、沃尔沃等整车企业的持续关注。

2019年9月,中汽数据与ASAM联合发表声明,共同组建C-ASAM工作组。C-ASAM作为ASAM中国区惟一官方代表单位,全权负责统筹管理中国区ASAM会员、举办C-ASAM相关会议和培训、并由深度参与ASAM标准制定的中汽数据代表定期向成员更新ASAM标准研究进展、促进成员参与国际标准制定以及国际合作等相关事务。针对ASAM OpenX模拟仿真测试场景标准、XIL在环测试标准、ODS数据管理工具,C-ASAM成员积极开展研究与开发工作。C-ASAM工作组将整合中国智能网联汽车行业,利用国际合作平台价值,实现互通互利,携手共进,达成共赢的局面。

基于数据接口和格式等仿真验证领域的共性问题,ASAM引入的OpenX系列标准填补了行业多项空白。该系列标准的推出与完善,使得仿真测试场景中各要素之间的隔阂逐渐被打破,原本孤立的各环节的贯通与交互成为可能。以宝马、大众、博世领衔的百余家国际厂商,已纷纷参与到该系列标准的制定与使用中。而随着国内如上汽、百度等企业不断加入C-ASAM工作组,我国汽车仿真验证领域的国际化接轨进程将加快,OpenX系列标准的影响也将不断扩展。



【来源:中国汽车报网】


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