赵祥模教授团队:高等级自动驾驶测试评价理论与方法

2026-03-16 23:27:29

随着人工智能、物联网、云计算、网络通信、智能传感等信息技术的快速发展，自动驾驶技术取得了显著进步。自动驾驶汽车基于高性能的传感部件、计算平台和执行机构，通过人-车-路-环境间的实时信息交互与共享，将环境感知、决策规划和控制执行三大核心功能深度融合，以实现安全、高效和舒适驾驶，最终成为模拟人甚至超越人类的新一代汽车。近年来，随着自动化等级向L3 级及以上演进，高等级自动驾驶汽车的认知决策主体逐渐由人向车辆转移，系统需要自主处理的真实交通场景的复杂度呈指数级增加。面向传统汽车和驾驶辅助系统的测试评价理论和方法已无法适应高等级自动驾驶对安全性、可靠性及鲁棒性的严格要求。因此，构建科学完备的测试评价理论和方法，成为推动高等级自动驾驶技术进步的重要基础和核心保障，对加速自动驾驶技术研发迭代、健全技术标准和法律法规、推进产业创新发展具有战略意义。

自动驾驶汽车典型架构图

为了加快高等级自动驾驶汽车的产业化落地进程，各国政府、产业界、学术界通过政策驱动—技术创新—标准建设等协同机制，系统性地推进自动驾驶技术迭代更新与测试规范升级。美国政府连续发布了《自动驾驶》1.0～4.0 等系列政策文件，确立多主体合作机制和测试监管规则，凝聚“政产学研用”，合力推动自动驾驶汽车产业有序健康发展。欧盟以德国为代表，率先开展自动驾驶测试法规制定，通过法律身份认定与责任界定，为道路测试提供制度保障。日本采用渐进式立法策略，构建涵盖测试许可、数据监管、事故处理等全流程法规体系，形成技术研发—测试验证—商业化应用的螺旋式发展路径。我国将自动驾驶汽车纳入“十四五”规划制造业核心竞争力提升工程，构建政策引导和标准支撑的双轮驱动模式。国家多个部委办局联合发布的《智能汽车创新发展战略》，将测试评价技术体系列为技术创新核心任务。《关于开展智能网联汽车“车路云一体化”应用试点工作的通知》也明确提出，要提升智能网联汽车的模拟仿真、封闭场地、实际道路等测试验证能力。

基于金字塔模型的自动驾驶测试评价体系

在科研攻关层面，国际学术界与产业界协同推进关键技术突破，德国PEGASUS 项目聚焦安全验证方法，欧盟ENABLE-S3 项目探索群体智能测试框架，欧盟StreetWise项目构建城市复杂场景库，美国Waymo研究复杂天气测试技术，我国科技部“自动驾驶仿真及数字孪生测试评价工具链”国家重点研发计划项目聚焦于攻克场景库构建、加速测试理论、测试评价工具链、安全性能认证等关键技术。国际标准化组织构建了相关技术标准体系，已形成涵盖道路车辆功能安全(ISO 26262)、道路车辆预期功能安全(ISO 21448)、道路车辆自动驾驶系统测试场景：统一术语(ISO 34501)、道路车辆自动驾驶系统测试场景：基于场景的安全评估框架(ISO 34502)、道路车辆自动驾驶系统测试场景：运行设计域(ISO 34503)、道路车辆自动驾驶系统测试场景：场景分类(ISO 34504)、道路车辆自动驾驶系统测试场景：场景评价与测试用例生成(ISO 34505)等技术标准簇，为自动驾驶测试提供规范化方法论支撑。

Pioneer系统虚实融合交互测试场景

面向自动驾驶测试的高测试效率、高覆盖度测试场景、高可信测试评价等多维度需求，赵祥模团队提出一种车-云-场一体化自动驾驶虚实融合测试系统(即Pioneer 系统)，该系统通过在云端构建真实测试场地的数字孪生平台。Pioneer 系统构建了40 个场地的孪生虚实融合测试场景，生成了400 多项测试用例，构成虚实融合测试场景库，并加载至分布式加速测试云平台。根据测试需求，在场景库中调取相关测试场景，并根据场地拓扑条件进行场景自适应部署，形成测试场景链，实现车-云-场相互协同的自动驾驶虚实融合连续测试。

测试评估系统界面

高等级自动驾驶汽车测试评价研究正呈现全球化纵深发展态势，部分核心技术领域已取得阶段性突破与创新进展。但是，从系统性研究角度来看，该研究的整体理论和方法体系仍处于起步和探索阶段，尚未形成统一范式。特别是自动驾驶测试的长尾场景问题和百亿公里测试难题两大技术瓶颈亟须攻克，以保证人民生命财产安全和公众对自动驾驶技术的信任。鉴于此，《高等级自动驾驶测试评价理论与方法》作者团队长期致力于高等级自动驾驶测试评价的理论与实践创新，聚焦三大核心攻关方向：自动驾驶高效测试评价体系、高覆盖度靶向测试场景库、自动驾驶虚实融合可信测试评价工具链，以测促研，推动自动驾驶技术迭代和跨越式发展。

高等级自动驾驶测试评价理论与方法

赵祥模等著

北京 :科学出版社, 2026. 2

ISBN 978-7-03-082156-0

《高等级自动驾驶测试评价理论与方法》主要围绕高等级自动驾驶测试评价领域的关键科学问题，开展理论研究与核心技术突破，基于多个国家级、省部级科研项目的实践研究撰写而成，是作者科研团队多年来在自动驾驶测试评价领域的科技成果凝练。全书共10章，内容安排如下：第1章介绍自动驾驶汽车及其测试评价技术发展，第2章介绍自动驾驶测试评价体系，第3章介绍自动驾驶测试场景生成方法，第4章阐述自动驾驶虚拟仿真测试，第5章介绍自动驾驶整车在环测试，第6章描述自动驾驶封闭场地测试，第7章介绍自动驾驶开放道路测试，第8 章阐述自动驾驶虚实融合测试，第9章介绍自动驾驶性能评价方法，第10章论述自动驾驶测试评价技术展望。

本书具有如下特点。

▋1. 以行业核心需求为牵引，明晰自动驾驶测试关键技术攻坚方向。

多年来，作者团队与北京万集科技股份有限公司、北京百度网讯科技有限公司、腾讯云计算(北京)有限公司、上海国际汽车城、东风汽车集团有限公司和公安部交通管理科学研究所等国内自动驾驶测试领域的优势单位开展科研联合攻关，深度剖析行业在自动驾驶测试评价领域的核心需求，挖掘自动驾驶测试评价领域存在的技术难点，确定自动驾驶高效测试评价体系创建、高覆盖度靶向测试场景库构建、自动驾驶虚实融合可信测试评价工具链研制三大关键技术攻坚方向。经过十余年的系统性深入研究，梳理团队在本领域的研究成果，形成本书在高等级自动驾驶测试评价理论与方法方面的具体工作。

▋2. 以共性科学问题为导向，提出自动驾驶高效可信测试评价体系。

现有自动驾驶测试领域的三大难题(百亿公里测试难题、场景稀有度难题、场景维度难题)成为自动驾驶落地应用的“卡脖子”问题，亟待构建自动驾驶可信测试评价体系，为自动驾驶发展提供顶层架构。本书通过构建基于金字塔模型的自动驾驶测试评价体系，以场景为基础，从虚拟仿真测试、整车在环测试、封闭场地测试、开放道路测试、虚实融合测试和自动驾驶性能评价等多个方面介绍高等级自动驾驶测试的方法论，以场景覆盖度、复杂度、可靠性和认知能力等多个维度客观综合评价高等级自动驾驶的性能。

▋3. 以多学科交叉融合为手段，深度解析自动驾驶测试评价关键技术。

高等级自动驾驶测试评价是集交通运输、车辆工程、计算机、人工智能等多个学科融合的前沿技术。其中，交通运输奠定测试环境与背景，车辆工程提供整车动力学基础，计算机学科提供数据与模型支撑，人工智能实现进化与迭代方向，共同推动自动驾驶技术向全场景适应的高等级阶段演进。本书团队成员具有计算机、交通运输、车辆工程、人工智能、电子信息等相关多学科研究背景，特别是在交通事件动态加速加载、车辆动力学与传感器高保真建模、场景自动生成、综合性能评价等方面有深厚的技术积累，使得本书从多元化视角深度解析高等级自动驾驶测试评价技术。

本书得到了国家重点研发计划项目(2021YFB2501200、2019YFB1600100)、国家自然科学基金人工智能赋能工程科学前沿基础研究专项基金(52441205)、国家自然科学基金面上项目(52472446)、陕西省留学人员科技活动择优资助项目(2023001)、中央高校基本科研业务费专项经费资助项目(300102245104)与“车联网”教育部-中国移动联合实验室的资助与支持。

本文摘编自《高等级自动驾驶测试评价理论与方法》（赵祥模等著. 北京 :科学出版社, 2026. 2）一书“前言”“第1 章绪论”，有删减修改，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-082156-0

责任编辑：郭媛孙伯元

本书可作为高等院校交通运输工程、车辆工程、计算机科学与技术、人工智能、自动化等专业研究生和高年级本科生的学习用书，同时可为智能交通、自动驾驶汽车、车联网等领域的科研工作者、工程技术人员和管理人员提供参考。

（本文编辑：刘四旦）

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