[發(fā)明專(zhuān)利]自動(dòng)駕駛汽車(chē)控制系統(tǒng)的預(yù)期功能安全性能的量化評(píng)價(jià)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110818881.8
• 申請(qǐng)日: 2021-07-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113485301B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白先旭;左瑜;李維漢
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05B23/02
• 分類(lèi)號(hào): G05B23/02
• 代理公司: 安徽省合肥新安專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

1.一種自動(dòng)駕駛汽車(chē)控制系統(tǒng)的預(yù)期功能安全性能的量化評(píng)價(jià)方法，所述預(yù)期功能安全性能包括：自動(dòng)駕駛汽車(chē)的橫向輸出參數(shù)響應(yīng)性能和縱向輸出參數(shù)響應(yīng)性能，其特征在于，所述量化評(píng)價(jià)方法包括以下步驟：

步驟1、收集并處理數(shù)據(jù)；

步驟1.1、收集與所述預(yù)期功能安全性能相關(guān)的N個(gè)事故場(chǎng)景構(gòu)成事故場(chǎng)景數(shù)據(jù)集X＝{X₁,X₂,...,X_n,...,X_N}；其中，X_n表示第n個(gè)事故場(chǎng)景，且表示第n個(gè)事故場(chǎng)景X_n中第m個(gè)場(chǎng)景元素；M表示場(chǎng)景元素?cái)?shù)量；

步驟1.2、對(duì)事故場(chǎng)景數(shù)據(jù)集X中的N個(gè)事故場(chǎng)景進(jìn)行聚類(lèi)，得到I類(lèi)場(chǎng)景子集{S₁,S₂,...,S_i,...,S_I}，其中，S_i表示第i類(lèi)場(chǎng)景子集；

步驟1.3、對(duì)第i類(lèi)場(chǎng)景子集S_i中的場(chǎng)景進(jìn)行特征提取，得到第i類(lèi)場(chǎng)景子集S_i的特征場(chǎng)景元素集其中，表示第i類(lèi)場(chǎng)景子集S_i的第b個(gè)特征場(chǎng)景元素，B_i表示第i類(lèi)場(chǎng)景子集中特征場(chǎng)景元素的數(shù)量；

步驟2、測(cè)試用例的泛化生成；

步驟2.1、根據(jù)I類(lèi)事故場(chǎng)景子集，構(gòu)建第i類(lèi)場(chǎng)景子集S_i的邏輯場(chǎng)景；

步驟2.2、確定第i類(lèi)邏輯場(chǎng)景中第b個(gè)特征場(chǎng)景元素的范圍為并從中隨機(jī)生成若干個(gè)的值作為相應(yīng)的具體場(chǎng)景，從而得到I類(lèi)邏輯場(chǎng)景生成K個(gè)具體場(chǎng)景；表示若干個(gè)中的最小值，表示若干個(gè)中的最大值；

步驟2.3、將K個(gè)具體場(chǎng)景轉(zhuǎn)換為K個(gè)測(cè)試用例，從而形成自動(dòng)駕駛汽車(chē)控制系統(tǒng)的預(yù)期功能安全相關(guān)的測(cè)試用例庫(kù)；

步驟3、控制系統(tǒng)場(chǎng)景仿真測(cè)試；

步驟3.1、使用測(cè)試用例庫(kù)中的第j個(gè)測(cè)試用例對(duì)自動(dòng)駕駛汽車(chē)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真測(cè)試；

步驟3.2、采集并記錄仿真測(cè)試后的自動(dòng)駕駛汽車(chē)控制系統(tǒng)的橫向輸出參數(shù)在時(shí)域上的瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)，包括：第j個(gè)橫向輸出參數(shù)瞬態(tài)響應(yīng)的上升時(shí)間第j個(gè)橫向輸出參數(shù)瞬態(tài)響應(yīng)的超調(diào)量第j個(gè)橫向輸出參數(shù)瞬態(tài)響應(yīng)的振蕩次數(shù)

步驟3.3、采集并記錄測(cè)試后的自動(dòng)駕駛汽車(chē)控制系統(tǒng)的縱向輸出參數(shù)在時(shí)域上的瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)，包括：第j個(gè)縱向輸出參數(shù)瞬態(tài)響應(yīng)的上升時(shí)間第j個(gè)縱向輸出參數(shù)瞬態(tài)響應(yīng)的超調(diào)量第j個(gè)縱向輸出參數(shù)瞬態(tài)響應(yīng)的振蕩次數(shù)

步驟4、計(jì)算各個(gè)輸出參數(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)分?jǐn)?shù)及其權(quán)重；

步驟4.1、統(tǒng)計(jì)事故場(chǎng)景數(shù)據(jù)集X中與各個(gè)輸出參數(shù)及其瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)有關(guān)的事故平均嚴(yán)重度s及其數(shù)量c；

計(jì)算與各個(gè)輸出參數(shù)及其瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)有關(guān)的事故概率其中，事故平均嚴(yán)重度s按嚴(yán)重度由小到大分為1～C，共C個(gè)量化等級(jí)；

步驟4.2、計(jì)算各個(gè)輸出參數(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)分?jǐn)?shù)：

步驟4.2.1、利用式(1)和式(2)分別計(jì)算第j個(gè)橫向輸出參數(shù)的瞬態(tài)響應(yīng)的快速性和縱向輸出參數(shù)的瞬態(tài)響應(yīng)的快速性

式(1)和式(2)中，分別為第j個(gè)橫向輸出參數(shù)、縱向輸出參數(shù)的瞬態(tài)響應(yīng)的預(yù)設(shè)最大上升時(shí)間；

步驟4.2.2、利用式(3)和式(4)分別計(jì)算第j個(gè)橫向輸出參數(shù)的瞬態(tài)響應(yīng)的準(zhǔn)確性和縱向輸出參數(shù)的瞬態(tài)響應(yīng)的準(zhǔn)確性

式(3)和式(4)中，分為第j個(gè)橫向輸出參數(shù)、縱向輸出參數(shù)的預(yù)設(shè)最大超調(diào)量；

步驟4.2.3、利用式(5)和式(6)分別計(jì)算第j個(gè)橫向輸出參數(shù)的瞬態(tài)響應(yīng)的穩(wěn)定性和縱向輸出參數(shù)的瞬態(tài)響應(yīng)的穩(wěn)定性

式(5)和式(6)中，分別為第j個(gè)橫向輸出參數(shù)、縱向輸出參數(shù)瞬態(tài)響應(yīng)的預(yù)設(shè)最大振蕩次數(shù)；

步驟4.3、利用式(7)計(jì)算輸出參數(shù)的瞬態(tài)響應(yīng)性能的權(quán)重q：

式(7)中，q₁₁、q₁₂、q₁₃分別為橫向輸出參數(shù)的瞬態(tài)響應(yīng)的快速性權(quán)重、準(zhǔn)確性權(quán)重、穩(wěn)定性權(quán)重；q₂₁、q₂₂、q₂₃分別為縱向輸出參數(shù)的瞬態(tài)響應(yīng)的快速性權(quán)重、準(zhǔn)確性權(quán)重、穩(wěn)定性權(quán)重；s₁₁、s₁₂、s₁₃分別為由于橫向輸出參數(shù)的瞬態(tài)響應(yīng)的快速性、準(zhǔn)確性以及穩(wěn)定性導(dǎo)致事故的平均嚴(yán)重度；s₂₁、s₂₂、s₂₃由于縱向輸出參數(shù)的瞬態(tài)響應(yīng)的快速性、準(zhǔn)確性以及穩(wěn)定性導(dǎo)致事故的平均嚴(yán)重度；p₁₁、p₁₂、p₁₃為與橫向輸出參數(shù)的瞬態(tài)響應(yīng)的快速性、準(zhǔn)確性以及穩(wěn)定性有關(guān)的事故的概率；p₂₁、p₂₂、p₂₃為與縱向輸出參數(shù)的瞬態(tài)響應(yīng)的快速性、準(zhǔn)確性以及穩(wěn)定性有關(guān)的事故的概率；

步驟5、計(jì)算各個(gè)輸出參數(shù)瞬態(tài)響應(yīng)性能及其權(quán)重：

步驟5.1、利用式(8)和式(9)分別計(jì)算第j個(gè)橫向輸出參數(shù)的瞬態(tài)響應(yīng)性能和縱向輸出參數(shù)的瞬態(tài)響應(yīng)性能

步驟5.2、利用式(10)計(jì)算輸出參數(shù)瞬態(tài)響應(yīng)性能的權(quán)重矩陣ω：

式(10)中，ω1為橫向輸出參數(shù)的瞬態(tài)響應(yīng)性能的權(quán)重；ω₂為縱向輸出參數(shù)的瞬態(tài)響應(yīng)性能的權(quán)重；s₁為由于橫向輸出參數(shù)的瞬態(tài)響應(yīng)性能導(dǎo)致事故的平均嚴(yán)重度；s2為由于縱向輸出參數(shù)的瞬態(tài)響應(yīng)性能導(dǎo)致事故的平均嚴(yán)重度；p₁為由于橫向輸出參數(shù)的瞬態(tài)響應(yīng)性能導(dǎo)致事故的概率；p₂為由于縱向輸出參數(shù)的瞬態(tài)響應(yīng)性能導(dǎo)致事故的概率；

步驟6、自動(dòng)駕駛汽車(chē)控制系統(tǒng)的預(yù)期功能安全量化評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)計(jì)算：

步驟6.1、選擇不同的測(cè)試用例，重復(fù)步驟3-步驟5，直到所有測(cè)試用例測(cè)試完畢；并統(tǒng)計(jì)整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，自動(dòng)駕駛汽車(chē)控制系統(tǒng)的錯(cuò)誤響應(yīng)次數(shù)m_e，從而計(jì)算錯(cuò)誤響應(yīng)率

步驟6.2、利用式(11)計(jì)算自動(dòng)駕駛汽車(chē)控制系統(tǒng)在第j個(gè)測(cè)試用例中測(cè)試所得的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)A_j：

步驟6.3、利用式(12)計(jì)算自動(dòng)駕駛汽車(chē)控制系統(tǒng)的預(yù)期功能安全量化評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)

步驟6.4、以所述預(yù)期功能安全量化評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)作為自動(dòng)駕駛汽車(chē)控制系統(tǒng)的預(yù)期功能安全的量化評(píng)價(jià)結(jié)果。