指标量化方法及系统与流程

本技术涉及智能驾驶，尤其涉及一种指标量化方法及系统。

背景技术：

1、随着高阶智能驾驶功能进入规模化量产阶段，安全评价指标在预期功能安全验证与行车风险管控中的核心作用日益突出。作为预期功能安全体系的核心量化载体，安全评价指标可定量表征智驾系统感知、决策、控制等核心环节的功能性能。

2、相关技术中的预期功能安全评价主要根据静态指标实现，其安全评价指标依赖经验设定，特别是对于分层模块化架构系统，静态指标无法体现层级之间的相互影响，容易引发安全事故，因此按照静态指标进行安全评价的方式不能满足智能系统的安全需求。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种指标量化方法及系统，以解决相关技术中按照静态指标进行安全评价的方式不能满足智能系统的安全需求的技术问题。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种指标量化方法，应用于分层模块化架构系统，分层模块化架构系统包括上游模块和下游模块；上游模块的输出端与下游模块的输入端连接；

3、该方法包括：

4、获取上游模块在目标功能下预先定义的参数信息和下游模块在不同响应阶段的响应特性参数；其中，目标功能为系统的任一项功能；下游模块设置有至少一个响应阶段，不同响应阶段下的响应特性参数不同，在不同的响应特性参数下下游模块的预期动作不同；

5、根据参数信息和不同响应阶段的响应特性参数，构建下游模块的动力学模型；

6、基于动力学模型，确定上游模块的累积安全要求；其中，累积安全要求为下游模块对上游模块误差的最低容忍要求。

7、本技术实施例首先获取上游模块在目标功能下预先定义的参数信息和下游模块在不同响应阶段的响应特性参数，之后，根据参数信息和不同响应阶段的响应特性参数，构建下游模块的动力学模型，最后基于动力学模型，确定上游模块的累积安全要求；其中，累积安全要求为下游模块对上游模块误差的最低容忍要求。其中，目标功能为系统的任一项功能；下游模块设置有至少一个响应阶段，不同响应阶段下的响应特性参数不同，在不同的响应特性参数下下游模块的预期动作不同。本技术通过建立上游模块和下游模块的动力学模型来反映上游模块输出偏差与下游模块性能波动之间的误差传递关系，在此基础上，利用系统设计已知量对误差传递关系进行求解，从而反推在下游的最低容忍要求下上游的安全要求的约束边界，因此本方案能够将静态离散指标扩展为累加式的动态指标，准确反映跨层级误差的传导过程的累积放大效应，有效避免安全事故。

8、在一种可能的实现方式中，参数信息包括系统初始状态和系统目标状态；

9、基于动力学模型，确定上游模块的累积安全要求，包括：

10、基于动力学模型，确定不同响应阶段下分层模块化架构系统的累积响应；

11、基于系统初始状态和系统目标状态，确定分层模块化架构系统的需求响应；

12、基于需求响应和不同响应阶段下的累积响应，确定上游模块的累积安全要求。

13、在本实施例中，采用动力学模型将上下游模块间的误差传递关系转化为可定量求解的约束关系，随后确定系统从初始状态达到目标状态过程中的需求响应，再以需求响应与各阶段累积响应为依据推导上游模块的累积安全要求，可从系统整体功能达标要求出发，逆向解算出上游模块误差的累积安全要求，从而准确反映误差时序累积对下游功能执行的影响。

14、在一种可能的实现方式中，参数信息还包括触发条件和运行频率；

15、动力学模型用于描述分层模块化架构系统在每个响应阶段下的响应过程；每个响应阶段下的响应过程为从触发条件开始，以对应的响应特性参数响应至目标状态的过程；

16、基于动力学模型，确定不同响应阶段下分层模块化架构系统的累积响应，包括：

17、将运行频率作为不同响应阶段下的响应特性参数的响应累积频率；

18、基于累积响应频率和动力学模型的响应过程，确定不同响应阶段下的累积响应。

19、在本实施例中，通过动力学模型表征下游模块在不同的响应阶段下运行的时序响应特性，量化不同响应阶段下响应能力的累加效应，同时将系统运行频率作为各响应阶段的响应累积频率，使响应输出呈离散累加特性，保证累积响应量化结果与工程实际运行状态一致，从而精准推导上游模块累积安全要求。

20、在一种可能的实现方式中，下游模块的响应阶段包括第一响应阶段和第二响应阶段；第二响应阶段的响应特性参数大于第一响应阶段的响应特性参数；累积响应包括第一累积响应和第二累积响应；

21、基于累积响应频率和动力学模型的响应过程，确定不同响应阶段下的累积响应，包括：

22、获取分层模块化架构系统的系统动力学参数；

23、根据累积响应频率、系统动力学参数、第一响应阶段的响应特性参数和动力学模型在第一响应阶段的响应过程，确定第一响应阶段下的第一累积响应；

24、基于累积响应频率、系统动力学参数、第二响应阶段的响应特性参数和动力学模型在第二响应阶段的响应过程，确定第二响应阶段的第二累积响应。

25、在本实施例中，以统一的累积响应频率为时间基准，针对两个响应阶段各自的响应特性参数与对应响应过程分别独立求解，得到差异化的第一累积响应与第二累积响应，可精准量化不同响应强度阶段对系统总响应的贡献程度，来体现不同相应阶段下误差的时序累积效应，进而精准推导上游模块的累积安全要求。

26、在一种可能的实现方式中，需求响应为从系统初始状态变为系统目标状态的目标能量变化信息；不同响应阶段下的累积响应为不同响应阶段下的累积能量变化信息；

27、基于需求响应和不同响应阶段下的累积响应，确定上游模块的累积安全要求，包括：

28、根据目标能量变化信息和不同响应阶段下的累积能量变化信息，建立能量平衡方程；

29、根据能量平衡方程，确定上游模块误差的积分约束条件作为累积安全要求。

30、在本实施例中，通过能量平衡方程将层级误差传导关系转化为可解析求解的数学约束关系，从而解算出的积分约束条件，对完整响应周期内上游误差的累积总量设置刚性上限，确保无论瞬时误差如何波动，全过程误差累积的能量偏差始终不会突破下游模块完成目标功能的能量承载边界，避免分层架构下误差逐级传导放大引发的功能失效与安全事故，显著提升了预期功能安全评价的完备性与防护有效性。

31、在一种可能的实现方式中，分层模块化架构系统为车辆的制动系统；上游模块为制动系统的感知模块，下游模块为制动系统的控制模块；控制模块的响应阶段包括第一响应阶段和第二响应阶段；控制模块在各个响应阶段下的响应特性参数为制动减速度；第一响应阶段下的制动减速度小于第二响应阶段下的制动减速度；分层模块化架构系统的系统动力学参数为整车质量；

32、根据目标能量变化信息和不同响应阶段下的累积能量变化信息，建立能量平衡方程，包括：

33、获取车辆的初始速度；

34、根据车辆的整车质量和初始速度，确定车辆的初始动能作为目标能量变化信息；

35、根据初始动能和不同响应阶段下的累积能量变化信息，建立能量平衡方程；其中，每个响应阶段下的累积能量变化信息根据该响应阶段下的制动减速度和整车质量确定。

36、在本实施例中，通过引入整车质量与初始速度将需求响应量化为具体的初始动能，并结合不同响应阶段的制动减速度构建能量平衡方程，将抽象的层级安全约束转化为基于车辆动力学特征的物理边界；由此确定的感知模块误差积分约束，能够精准限定感知误差在制动全过程内的累积上限，确保在有限的制动距离内，即使感知存在瞬时波动，其累积误差导致的能量偏差始终不会突破控制模块安全执行制动的能量承载边界，从而有效避免因感知误差传导累积导致的制动距离不足或制动失效。

37、在一种可能的实现方式中，需求响应为从系统初始状态变为系统目标状态的目标状态变化信息；不同响应阶段下的累积响应为不同响应阶段下的累积状态变化信息；

38、基于需求响应和不同响应阶段下的累积响应，确定上游模块的累积安全要求，包括：

39、根据目标状态变化信息和不同响应阶段下的累积状态变化信息，建立状态平衡方程；

40、根据状态平衡方程，确定上游模块误差的积分约束条件作为累积安全要求。

41、在本实施例中，通过状态平衡方程将层级状态误差传导关系转化为可解析求解的数学约束关系，从而解算出的积分约束条件，对完整响应周期内上游状态误差的累积总量设置刚性上限，确保无论瞬时状态偏差如何波动，全过程累积的状态偏差总量始终不会突破下游模块的状态承载边界，避免分层架构下状态误差逐级传导、时序累积放大引发的控制失准与安全事故。

42、在一种可能的实现方式中，分层模块化架构系统为车辆的车道保持辅助系统；上游模块为车道保持辅助系统的感知模块，下游模块为车道保持辅助系统的横向控制执行模块；横向控制执行模块的响应阶段包括第一响应阶段和第二响应阶段；横向控制执行模块在各个响应阶段下的响应特性参数为渐进转向增益系数；第一响应阶段下的转向增益系数小于第二响应阶段下的转向增益系数；分层模块化架构系统的系统动力学参数为车辆的横向动力学参数；

43、根据目标状态变化信息和不同响应阶段下的累积状态变化信息，建立状态平衡方程，包括：

44、获取车辆的初始横向偏移量，作为目标状态变化信息；

45、根据初始横向偏移量和不同响应阶段下的累积状态变化信息，建立状态平衡方程；其中，每个响应阶段下的累积状态变化信息根据该响应阶段下的转向增益系数和横向动力学参数确定。

46、在本实施例中，通过引入初始横向偏移量将需求响应量化为具体的横向纠偏目标，并结合不同响应阶段的渐进转向增益系数与横向动力学参数构建状态平衡方程，将抽象的层级安全约束转化为基于车辆横向运动特征的物理边界；由此确定的感知模块误差积分约束，能够精准限定感知误差在车道保持全过程内的累积上限，确保在有限的横向纠偏空间内，即使感知存在瞬时波动，其累积误差导致的状态偏差始终不会突破横向控制执行模块的状态承载边界，从而有效避免因感知误差逐级传导累积导致的车辆跑偏或侧向碰撞。

47、在一种可能的实现方式中，在确定上游模块的累积安全要求之后，该方法还包括：

48、获取上游模块的目标功能的参数信息在不同场景下的场景设计值；

49、基于场景设计值和累积安全要求，确定不同场景下的目标安全要求。

50、在本实施例中，通过引入可灵活配置的场景设计值，使同一套指标量化推导方法可适配高速巡航、城市拥堵、交叉路口等多元行驶场景，确保不同工况下输出的目标安全要求均能精准匹配对应场景的系统运行特性与风险边界，提高了安全量化体系的场景适配能力与工程可扩展性。

51、第二方面，本技术实施例提供了一种指标量化装置，分层模块化架构系统包括上游模块和下游模块；上游模块的输出端与下游模块的输入端连接；

52、该装置包括：

53、获取模块，用于获取上游模块在目标功能下预先定义的参数信息和下游模块在不同响应阶段的响应特性参数；其中，目标功能为分层模块化架构系统的任一项功能；下游模块设置有至少一个响应阶段，不同响应阶段下的响应特性参数不同，在不同的响应特性参数下下游模块的预期动作不同；

54、构建模块，用于根据参数信息和不同响应阶段的响应特性参数，构建下游模块的动力学模型；

55、确定模块，用于基于动力学模型，确定上游模块的累积安全要求；其中，累积安全要求为下游模块对上游模块误差的最低容忍要求。

56、第三方面，本技术实施例提供了一种电子设备，包括存储器和控制器，存储器中存储有可在控制器上运行的计算机程序，控制器执行计算机程序时实现如第一方面任一项的指标量化方法。

57、第四方面，本技术实施例提供了一种车辆测试系统，包括车辆和如上第三方面的电子设备。

58、第五方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被控制器执行时实现如第一方面任一项的指标量化方法。

59、可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。

60、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。