TÜV南德：运用仿真将自动驾驶技术在城市道路中推向SAE L5

德国/慕尼黑近期，一个由工业和科学领域成员组成的联合体在斯图加特展示了世界上首个运用验证和确认方法（Verification and Validation Methods，以下简称“VVMethods”）来确保城市环境中自动驾驶安全概念的成果。在参与该研究项目的 23家知名合作伙伴中，TÜV南德意志集团（以下简称“TÜV南德”）派出了自动网联驾驶方面的专家。作为一家测试、检验和认证公司，TÜV南德是连接行业、科学和监管机构的纽带，正是由这些监管机构来最终批准智能网联汽车上路通行。该项目于四年前启动，由德国联邦经济事务和气候行动部资助。TÜV南德的职责是通过仿真确定关键的道路交通场景，从而在自动驾驶汽车的认证中确立这种测试方法。作为VVMethods项目中唯一的第三方检测认证机构，TÜV南德彰显了其在自动网联驾驶服务领域的全球领先地位。

“我们很高兴能参与这一重要项目。作为 VVMethods 的一部分，我们开发了首个安全架构和首个安全概念，它们将成为未来自动驾驶汽车开发的基础。”TÜV南德交通服务部部高度自动驾驶业务线测试和验证主管 Emmeram Klotz 强调说。我们面临的挑战是，道路交通中潜在的危急情况数不胜数。然而，由于数量众多，在物理测试中不可能对所有这些情况进行评估，因此专家们只能依靠仿真。TÜV南德在评估和描述危险因素的相关性方面起到了重要作用。我们的目标是利用仿真来提前确定关键情况，从而使专家们在随后的实际道路测试中将重点放在这些关键情况上。Klotz指出：“实际道路测试始终是安全措施的重要组成部分。但在未来，仿真同样会在测试中发挥越来越重要的作用，从而为安全做出贡献。仿真正是我们在这里验证的一种测试方法。”

结构建立

一辆停在路边的汽车挡住了一名骑自行车的人。这听起来像是道路交通中的紧急情况。但是，什么时候这种情况会从安全隐患情况转变为危险情况？什么才是将各种因素视为紧急情况的临界点？TÜV南德的专家们仅从城市交通中的这种日常情况就能看出其复杂程度。包括天气、路面、眩光和灯光信号在内的一系列额外因素使项目组的任务更具挑战性。TÜV南德 VVMethod 项目经理 Tuan Duong Quang 说：“首先，我们必须克服的挑战是从现实世界中复杂的道路交通状况中筛选出最关键的现象。”为此，TÜV南德的专家们开始进行临界分析，以便为开放和无序的环境——换句话说，就是无限可能的道路交通情况赋予结构性。在临界分析中，仿真证明了临界值增加与影响因素之间的关联性。专家们可以将其作为一种工具，从现实道路交通中无限多的情况中找出有限数量的可测试情况。

循序渐进

还是回到那个停着的汽车挡住了骑行者的 T型路口，回到什么因素会影响这种情况下的危险性及其程度的问题。可变的关键因素包括驶来汽车的位置和速度、停放车辆的位置和大小以及从右侧驶来的自行车的位置和速度。项目组采用一种算法，根据随机确定的数值，以较小的增量改变影响骑车人视线受遮挡的因素：例如，驶来的高度自动化车辆前进半米，骑车人相应移动 20 厘米。虽然停靠车辆的实际尺寸保持不变，但自动驾驶汽车和骑车人之间的视线却发生了变化。

结果表明，这种交通状况在当时可能并不严重，因为自动驾驶汽车会注意到骑自行车的人，并有足够的时间做出反应。但是，如果停靠的车辆 "更大"，挡住了道路使用者之间的视线，情况就会逐渐变得更加危险。

开放共享

TÜV南德专家选择使用openPASS仿真工具的开源方法。这个开源工具可以帮助专家开发参数，例如模拟特定的道路交通因素或条件。Tuan Duong Quang说:“为了确保模拟满足临界分析的要求，我们循序渐进地调试工具，其中包括开发骑车者模型、自动驾驶功能、斑马线的解释、模拟交通信号灯和创造天气条件。”综上所述，所有这些因素构成了一幅关键交通状况的图景，这构成了在批准自动驾驶功能时使用仿真方法的基础。Klotz指出:“VVMethods是在开源平台上开发的。换言之，所有参与自动驾驶汽车设计和开发的利益相关者都可以接触到这一安全概念。通过这种形式，我们正在加速这项新技术突破应用。”

关于VVMethods

Pegasus 项目是 VVM 项目的前身，其理念是凝聚研究、行业和监管领域的力量，为自动驾驶汽车的快速发展奠定基础。自2016 年起，Pegasus 项目的联盟合作伙伴致力于开发广为接受的方法和工具，以确保高度自动化驾驶功能的安全性，最初设定的目标是达到L3 级。2019 年以来，Pegasus 项目又产生了两个后续项目，其中之一就是 VVM。该项目的合作伙伴现已成功将自动驾驶功能水平上升到 L4 级和 L5 级。VVM项目旨在在城市道路中为高度自动驾驶汽车的认证建立方法和工具。

关于TÜV南德意志集团

TÜV南德意志集团成立于1866年，前身为蒸汽锅炉检验协会。发展至今，已成为了全球化的机构。TÜV南德意志集团在50个国家设立了1,000多个分支机构，拥有26,000多名员工，致力于不断地提高自身的技术、体系及专业知识。集团的技术专家在工业4.0、自动驾驶及可再生能源的安全与可靠性方面均作出了显著的技术创新。