交通法规符合性测试助力自动驾驶安全落地

来源: 交通言究社 | 2021-08-18 10:20

导 读:当前,随着技术和产业的迅速发展,自动驾驶上道路测试、示范运行和产业化应用不断推进,在这个过程中,交通安全成为管理部门、企业、消费者、交通参与者最为关注的问题,交通管理工作面临新的挑战。那么,对自动驾驶而言,在道路上行驶时该如何遵守交通法规,以保障最基本的交通安全?今天,言究社为大家推送公安部道路交通安全研究中心主任王长君在近期召开的“2021年中国互联网大会智能网联论坛”上分享的“交通法规符合性测试助力自动驾驶安全落地”内容,希望可以为自动驾驶安全、合规融入现有道路交通系统提供一种思路。


为什么交通法规符合性测试很重要?


现有测试模式不足以保障自动驾驶车辆对交通法规(通行规则)的有效遵守


2018年4月,工业和信息化部、公安部和交通运输部联合发布《智能网联汽车道路测试管理规范(试行)》,明确要求自动驾驶车辆应预先开展封闭场地测试,对自动驾驶功能进行安全验证,通过后方可申请上路测试的临时牌照,开展特定区域内的公开道路测试。上述做法对保障自动驾驶测试安全起到了积极的推动作用,但在实践中也发现了不少问题。


一是现有封闭场地测试涉及的通行规则较少。目前,在封闭场地测试项目中只有8项涉及交通法规的内容。我们通过系统梳理,发现自动驾驶上道路行驶需要满足48类通行法规要求,现行的封闭场地测试只能够验证不足20%的内容。此外,封闭场地测试项目多为定性测试,难以验证安全驾驶操作规范方面的要求,例如,自动驾驶车辆超车测试,不仅要定性地测试车辆能不能完成超车,还需要根据车辆超车过程中的速度、车头时距、安全距离等定量测试去验证是否能完成安全超车。


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图1:新旧测试项目对照


二是特定区域内道路测试覆盖的通行场景不全。现阶段,我国的公开道路测试都是在某一特定区域开展的。以北京为例,自动驾驶车辆公开道路测试在亦庄、海淀、顺义等特定区域内开展。然而,特定区域内的交通环境、道路设施及交通流具备固有特征,大部分测试场景相似度和重复度极高,导致实际道路测试出现大量重复无效的测试,即便累积了大量的里程,也无法遍历到足够多的测试场景,特别是缺少交通违法、危险路况等随机的高安全风险场景,无法有效解决自动驾驶车辆测试的长尾问题,严重影响了自动驾驶测试的效果和效率。


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图2:目前验证自动驾驶功能的测试较为单一


自动驾驶遵循交通规则的情况不容乐观


交通规则以及良好的驾驶习惯是自动驾驶决策的基础,也是交通安全的最基本保障。从实际情况看,目前自动驾驶更多地聚焦于功能安全,缺乏完整交通规则的引入。


一是封闭场地测试反映出自动驾驶车辆存在较多不遵守交通法规的行为。北京智能车联产业创新中心发布的《2020年北京自动驾驶车辆道路测试报告》显示,封闭场地测试综合能力评估中,交通法规遵守机制不健全的问题高达29%,主要包含未正确使用转向灯(约占该类问题的 77%)、未遵守停车让行标志、未按照车道指示方向行驶、连续变道等。


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图3:2020年北京封闭场地测试中发现的主要问题


二是自动驾驶典型交通事故中暴露出不少违反交通规则的问题。目前涉及自动驾驶辅助系统和自动驾驶汽车的事故时有发生,而事故调查主要聚焦于自动驾驶系统本身安全性,很少评估其在法规遵守方面的表现。根据公开的事故调查和道路测试报告分析,自动驾驶系统在决策时对交通法规考虑不足的情况屡见不鲜。如近期某起涉及自动驾驶系统的交通事故中,发生碰撞时涉事车辆在自动驾驶状态下以约110公里/小时的速度在城市主干道上行驶,存在严重的超速行为。


如何开展交通法规符合性测试


为了保障自动驾驶能够有效遵守交通法规,可以类比人类驾驶人,建立上路前测试、使用中抽查的法规符合性验证机制。为此,我们提出“两库一平台”的交通法规符合性仿真测试方法,其中“两库”是指数字化交通规则库和测试场景库,“一平台”是指仿真验证平台。


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图4:自动驾驶法规符合性验证系统


数字化交通规则库


现有交通规则是面向人类驾驶人制定的、部分条款较为定性,人类驾驶人需要凭借抽象思维能力来理解,而机器驾驶人难以理解,需要将交通规则转化为可理解、可计算、可执行的数字交通法规。首先要将自然语言的交通规则转化为规范化交通规则,将模糊语义转化为定量化语句;其次要将规范化交通规则转化成机器可执行的逻辑化交通规则,建立数字化交通规则库。目前,我们已完成7大类43小类的数字化交通规则库,包括大部分高速公路环境交通规则和部分城市道路环境交通规则。


交通法规符合性测试场景库


根据交通法规符合性测试的需求,构建涵盖道路设施、交通环境、环境车辆、被测车辆等要素的场景库,作为通行法规验证的“考题”。场景库是以我国自然驾驶数据、交通事故数据及法规标准专家经验等多源数据构建的,充分考虑我国道路交通特征,增强了仿真测试场景的真实性和多样性。


交通法规符合性仿真验证平台


仿真验证平台是将数字化交通规则库、测试场景库及待测系统统一起来的综合平台,将各种数字化后的人、车、路、交通环境等要素全都接入,驱动整个仿真测试。通过仿真测试,从通行法规视角提出多维度的安全量化评价,可以快速高效地实现几乎全部的自动驾驶交通法规的符合性验证,也能帮助自动驾驶及时学习、训练、掌握交通规则。


示范应用


依据这样的思路和技术路线,我们开展了交通法规数字化和测试场景库的研究构建,开发了相应的交通法规符合性仿真验证平台,并就自动驾驶汽车在高速公路上超车及无人配送车在城市道路上自动驾驶等进行了初步的交通法规符合性仿真测试,评估其在变道、超车等场景下的决策行为,取得了较好的效果。以下为测试样例视频:


 

结语:通过交通法规符合性仿真测试,不仅可以评估自动驾驶车辆遵循法规的能力,还可以协助改进现有决策算法,提高自动驾驶车辆遵守法规和安全通行水平,助力自动驾驶车辆安全上路行驶。


(文 / 公安部道路交通安全研究中心主任 王长君 )

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