自动驾驶汽车控制系统的预期功能安全性能的量化评价方法与流程

技术特征：
1.一种自动驾驶汽车控制系统的预期功能安全性能的量化评价方法，所述预期功能安全性能包括：自动驾驶汽车的横向输出参数响应性能和纵向输出参数响应性能，其特征在于，所述量化评价方法包括以下步骤：步骤1、收集并处理数据；步骤1.1、收集与所述预期功能安全性能相关的n个事故场景构成事故场景数据集x＝{x1,x2,...,x
n
,...,x
n
}；其中，x
n
表示第n个事故场景，且表示第n个事故场景，且表示第n个事故场景x
n
中第m个场景元素；m表示场景元素数量；步骤1.2、对事故场景数据集x中的n个事故场景进行聚类，得到i类场景子集{s1,s2,...,s
i
,...,s
i
}，其中，s
i
表示第i类场景子集；步骤1.3、对第i类场景子集s
i
中的场景进行特征提取，得到第i类场景子集s
i
的特征场景元素集其中，表示第i类场景子集s
i
的第b个特征场景元素，b
i
表示第i类场景子集中特征场景元素的数量；步骤2、测试用例的泛化生成；步骤2.1、根据i类事故场景子集，构建第i类场景子集s
i
的逻辑场景；步骤2.2、确定第i类逻辑场景中第b个特征场景元素的范围为并从中随机生成若干个的值作为相应的具体场景，从而得到i类逻辑场景生成k个具体场景；表示若干个中的最小值，表示若干个中的最大值；步骤2.3、将k个具体场景转换为k个测试用例，从而形成自动驾驶汽车控制系统的预期功能安全相关的测试用例库；步骤3、控制系统场景仿真测试；步骤3.1、使用测试用例库中的第j个测试用例对自动驾驶汽车控制系统进行仿真测试；步骤3.2、采集并记录仿真测试后的自动驾驶汽车控制系统的横向输出参数在时域上的瞬态响应指标，包括：第j个横向输出参数瞬态响应的上升时间第j个横向输出参数瞬态响应的超调量第j个横向输出参数瞬态响应的振荡次数步骤3.3、采集并记录测试后的自动驾驶汽车控制系统的纵向输出参数在时域上的瞬态响应指标，包括：第j个纵向输出参数瞬态响应的上升时间第j个纵向输出参数瞬态响应的超调量第j个纵向输出参数瞬态响应的振荡次数步骤4、计算各个输出参数评价指标分数及其权重；步骤4.1、统计事故场景数据集x中与各个输出参数及其瞬态响应指标有关的事故平均严重度s及其数量c；计算与各个输出参数及其瞬态响应指标有关的事故概率其中，事故平均严重度s按严重度由小到大分为1～c，共c个量化等级；步骤4.2、计算各个输出参数评价指标分数：步骤4.2.1、利用式(1)和式(2)分别计算第j个横向输出参数的瞬态响应的快速性k
1j
和
纵向输出参数的瞬态响应的快速性纵向输出参数的瞬态响应的快速性纵向输出参数的瞬态响应的快速性式(1)和式(2)中，分别为第j个横向输出参数、纵向输出参数的瞬态响应的预设最大上升时间；步骤4.2.2、利用式(3)和式(4)分别计算第j个横向输出参数的瞬态响应的准确性和纵向输出参数的瞬态响应的准确性纵向输出参数的瞬态响应的准确性纵向输出参数的瞬态响应的准确性式(3)和式(4)中，分为第j个横向输出参数、纵向输出参数的预设最大超调量；步骤4.2.3、利用式(5)和式(6)分别计算第j个横向输出参数的瞬态响应的稳定性和纵向输出参数的瞬态响应的稳定性纵向输出参数的瞬态响应的稳定性纵向输出参数的瞬态响应的稳定性式(5)和式(6)中，分别为第j个横向输出参数、纵向输出参数瞬态响应的预设最大振荡次数；步骤4.3、利用式(7)计算输出参数的瞬态响应性能的权重q：式(7)中，q
11
、q
12
、q
13
分别为横向输出参数的瞬态响应的快速性权重、准确性权重、稳定性权重；q
21
、q
22
、分别为纵向输出参数的瞬态响应的快速性权重、准确性权重、稳定性权重；s
11
、s
12
、s
13
分别为由于横向输出参数的瞬态响应的快速性、准确性以及稳定性导致事故的平均严重度；s
21
、s
22
、s
23
由于纵向输出参数的瞬态响应的快速性、准确性以及稳定性导致事
故的平均严重度；p
11
、p
12
、p
13
为与横向输出参数的瞬态响应的快速性、准确性以及稳定性有关的事故的概率；p
21
、p
22
、p
23
为与纵向输出参数的瞬态响应的快速性、准确性以及稳定性有关的事故的概率；步骤5、计算各个输出参数瞬态响应性能及其权重：步骤5.1、利用式(8)和式(9)分别计算第j个横向输出参数的瞬态响应性能和纵向输出参数的瞬态响应性能出参数的瞬态响应性能出参数的瞬态响应性能步骤5.2、利用式(10)计算输出参数瞬态响应性能的权重矩阵ω：式(10)中，ω1为横向输出参数的瞬态响应性能的权重；ω2为纵向输出参数的瞬态响应性能的权重；s1为由于横向输出参数的瞬态响应性能导致事故的平均严重度；s2为由于纵向输出参数的瞬态响应性能导致事故的平均严重度；p1为由于横向输出参数的瞬态响应性能导致事故的概率；p2为由于纵向输出参数的瞬态响应性能导致事故的概率；步骤6、自动驾驶汽车控制系统的预期功能安全量化评价分数计算：步骤6.1、选择不同的测试用例，重复步骤3
‑
步骤5，直到所有测试用例测试完毕；并统计整个测试过程中，自动驾驶汽车控制系统的错误响应次数m
e
，从而计算错误响应率步骤6.2、利用式(11)计算自动驾驶汽车控制系统在第j个测试用例中测试所得的评价分数a
j
：步骤6.3、利用式(12)计算自动驾驶汽车控制系统的预期功能安全量化评价分数步骤6.3、利用式(12)计算自动驾驶汽车控制系统的预期功能安全量化评价分数步骤6.4、以所述预期功能安全量化评价分数作为自动驾驶汽车控制系统的预期功能安全的量化评价结果。

技术总结
本发明公开了一种自动驾驶汽车控制系统的预期功能安全性能的量化评价方法，包括：收集并处理与自动驾驶汽车控制系统预期功能安全相关的事故场景数据；构建控制系统预期功能安全相关的逻辑场景并生成测试用例；控制系统在测试用例中进行仿真测试；采用事故严重度与事故概率相结合的方法计算输出参数性能及评价指标的权重；计算控制系统在该用例测试中的量化评价分数。通过该自动驾驶汽车控制系统的预期功能安全量化评价方法可以分析自动驾驶汽车控制系统中预期功能安全相关的安全问题，并可以客观量化的评价自动驾驶汽车控制系统预期功能安全性能的优劣。预期功能安全性能的优劣。预期功能安全性能的优劣。


技术研发人员：白先旭 左瑜 李维汉
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：2021.07.20
技术公布日：2021/10/8