一种自动驾驶仿真测试系统的多维度定量评价方法及系统

本发明属于自动驾驶，具体涉及一种自动驾驶仿真测试系统的多维度定量评价方法及系统。

背景技术：

1、自动驾驶技术自提出以来便获得广泛关注，无人驾驶汽车的身影频频出现于各种科幻文学以及影视作品中。近些年来，由于人工智能的火热，与其息息相关的自动驾驶也获得了更大的关注，更多地走进人们的视野，越来越多的研究者投身于与自动驾驶汽车相关的研究工作中，许多人对未来智慧交通的设想是车辆能够代替人类的所有驾驶操作，构建零事故的出行环境。而在这其中，对自动驾驶系统的安全性与可靠性评估都是一个至关重要的问题，例如在仿真环境中预演极端工况下的车辆反应，或者是量化评估算法在复杂交通流中的表现等等。许多自动驾驶厂商主要依赖重现现实世界的场景日志或构建虚拟场景库来进行测试。然而，现有的测试评价体系存在显著的局限性。

2、首先，缺乏统一的定量评价标准。不同厂商和研究机构往往使用各自定义的评价指标，导致不同自动驾驶算法之间的性能难以进行横向的、客观的对比。其次，评价维度单一。现有的评价往往侧重于单一指标，如是否发生碰撞，而忽视了乘坐舒适度、行驶效率等对乘客体验至关重要的其他维度。某些算法虽然能避免碰撞，但可能采取了极其保守的策略导致效率低下，或者采取急刹车等操作严重影响舒适度。因此，需要建立一种包含舒适度、风险程度以及行驶效率等多个维度的定量评价模型，以实现对自动驾驶系统性能的全面、客观分析。

技术实现思路

1、本发明的目的在于为了解决现有评价体系无法有效整合多源物理参数，导致难以对自动驾驶系统进行综合性能量化评估的技术问题，提出一种自动驾驶仿真测试系统的多维度定量评价方法及系统，通过对舒适度、风险度及速度维度的多源参数进行量化计算与综合映射，达到实现对自动驾驶系统性能进行客观、全面量化评价的结果。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

3、一种自动驾驶仿真测试系统的多维度定量评价方法，包括以下步骤：

4、获取被测车辆的运动状态参数，计算得到综合舒适度；

5、获取被测车辆与环境中交通要素的相对位置参数，结合所述综合舒适度，计算得到综合风险度；

6、获取被测车辆的行驶速度参数，结合所述综合风险度，计算得到综合速度；

7、基于所述综合舒适度、所述综合风险度以及所述综合速度，生成自动驾驶的综合性能评价结果。

8、进一步地，获取被测车辆的运动状态参数，计算得到综合舒适度，包括：

9、基于横向加速度和纵向加速度，计算得到加速度舒适度；

10、基于横摆角速度，计算得到横摆角速度舒适度；

11、对所述加速度舒适度以及所述横摆角速度舒适度进行加权求和处理，得到综合舒适度。

12、进一步地，基于横向加速度和纵向加速度，计算得到加速度舒适度，包括：

13、计算所述横向加速度与所述纵向加速度的平方和；

14、对所述平方和进行时间积分并求取时间均值，得到加速度舒适度。

15、进一步地，获取被测车辆与环境中交通要素的相对位置参数，结合所述综合舒适度，计算得到综合风险度，包括：

16、提取每个时刻下所述被测车辆与最近交通要素之间的欧氏距离；

17、获取整个测试时间段内所述欧氏距离的最小值，作为最小距离风险；

18、结合所述综合舒适度，计算所有测试场景下所述最小距离风险的倒数平均值，得到综合风险度。

19、进一步地，获取被测车辆的行驶速度参数，结合所述综合风险度，计算得到综合速度，包括：

20、计算被测车辆在行驶总时间内的平均速度；

21、计算被测车辆在行驶总时间内相对于设定速度的目标速度偏差；

22、结合所述综合风险度，对所述平均速度与所述目标速度偏差进行加权求差处理，得到综合速度。

23、进一步地，计算被测车辆在行驶总时间内相对于设定速度的目标速度偏差，包括：

24、计算被测车辆的实时速度与所述设定速度之差的绝对值；

25、对所述绝对值进行时间积分并求取时间均值，得到目标速度偏差。

26、进一步地，基于所述综合舒适度、所述综合风险度以及所述综合速度，生成自动驾驶的综合性能评价结果，包括：

27、对所述综合舒适度、所述综合风险度以及所述综合速度进行正向化及归一化处理，得到三个维度的正向评价分值；

28、将所述三个维度的正向评价分值分别投射至具有三个顶点的雷达图坐标系中，生成闭合几何图形；

29、基于所述闭合几何图形的特征，得到综合性能评价结果。

30、进一步地，对所述综合舒适度、所述综合风险度以及所述综合速度进行正向化及归一化处理，得到三个维度的正向评价分值，包括：

31、针对数值越大代表性能越优的正向指标，计算原始值与所有被测系统最大值的比值，得到对应的正向评价分值；

32、针对数值越小代表性能越优的负向指标，计算所有被测系统最小值与原始值的比值，得到对应的正向评价分值。

33、进一步地，基于所述闭合几何图形的特征，得到综合性能评价结果，包括：

34、通过所述闭合几何图形的面积大小评估自动驾驶系统的综合性能强弱；

35、通过所述闭合几何图形的重心偏移方向以及形状凹凸特征识别自动驾驶系统的策略偏好。

36、一种自动驾驶仿真测试系统的多维度定量评价系统，包括：

37、舒适度评估模块，用于获取被测车辆的运动状态参数，计算得到综合舒适度；

38、风险度评估模块，用于获取被测车辆与环境中交通要素的相对位置参数，结合所述综合舒适度，计算得到综合风险度；

39、速度评估模块，用于获取被测车辆的行驶速度参数，结合所述综合风险度，计算得到综合速度；

40、综合评估模块，用于基于所述综合舒适度、所述综合风险度以及所述综合速度，生成自动驾驶的综合性能评价结果。

41、本发明取得了如下有益效果。

42、1. 本发明通过建立涵盖舒适度、风险度及速度的多维度量化模型，利用统一的物理参数处理逻辑，解决了自动驾驶测试中因标准不统一导致的算法性能难以横向对比的问题。

43、2. 本发明采用时间积分处理加速度和横摆角速度，相比瞬时值判定，能够更准确地衡量系统在全程运行中的累积震荡情况，反映更真实的乘坐平稳性感受。

44、3. 本发明通过提取全时段内的最小欧氏距离并取倒数求和，能够精准捕捉行驶过程中瞬时的高风险逼近状态，避免了均值计算可能掩盖极端危险工况的缺陷。

45、4. 本发明通过引入目标速度偏差作为惩罚项并与平均速度结合，有效平衡了行驶效率与控速能力，能够识别出因过于保守或频繁速度波动导致的效率低下问题。

46、5. 本发明利用指标正向化、归一化处理及雷达图映射机制，将异构的物理数据转化为直观的几何图形，通过图形面积和重心分布特征，实现了对系统综合性能及策略倾向的快速识别与评价。