一种基于L4级智能驾驶算法的故障降级仿真测试方法

技术领域

本发明属于仿真测试技术领域，具体涉及一种基于L4级智能驾驶算法的故障降级仿真测试方法。

背景技术

当前主机厂或智能驾驶公司所开发的L4级智能驾驶算法基于无人的智能驾驶车辆进行应用适配，为了妥善应对智能驾驶过程中突发的一些原车执行器、传感器、智驾算法、智驾环境等的故障或崩溃情形，实现真正意义上落地应用，针对若干典型故障工况设计对应的故障降级应对机制以维持智能驾驶车辆的稳定行驶或制动等待。

受限于测试法规限制、测试场地限制、测试环境限制、测试设备限制或测试安全性限制，L4级智能驾驶测试尤其是故障降级测试往往很难在实车环境下开展或进行充分的测试，故为充分针对L4级智能驾驶算法故障降级功能进行测试，将测试问题反哺开发以加快智能驾驶算法开发的迭代速度从而加速L4级智能驾驶算法的落地应用，十分有必要开发一套对标真实智能驾驶车辆状态的仿真测试方法，以开展L4级智能驾驶算法的故障降级仿真测试。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种基于L4级智能驾驶算法的故障降级仿真测试方法，包含了故障注入场景库管理、故障注入测试执行、故障码&故障等级监测、故障降级行为监测，可用于高效地开展基于L4级智能驾驶算法的故障降级功能测试。

本发明提供一种基于L4级智能驾驶算法的故障降级仿真测试方法，根据故障诊断及降级策略功能定义及功能分解，将待测故障类型分为底层通相关故障、执行器失效相关故障、原车定位相关故障和软件崩溃相关故障；底层通相关故障注入场景的形式为设置相应CAN报文中断固定时长，执行器失效相关故障注入场景的形式为设置相应CAN信号持续发异常特定值，原车定位相关故障注入场景的形式为设置定位CAN信号中断、异常值，软件崩溃相关故障注入场景的形式为杀停相应上游软件模块；根据每种待测故障类型均设定对应的故障注入场景；当智能驾驶过程中突发了故障时，诊断模块会监测故障，并将该故障以故障码的形式报出并下发至执行层，执行层根据该故障界定该故障等级并采取故障降级策略。

作为本发明的进一步技术方案，底层通讯类故障采用向待测CAN报文对应的报文中断接口发送不为0的数值来形成固定时长的报文中断；底层通讯类故障包括转向相关CAN报文超时故障、制动相关CAN报文超时故障和动力相关CAN报文超时故障；转向相关CAN报文超时故障的注入方式为设置转向相关CAN报文通讯中断，制动相关CAN报文超时故障的注入方式为设置制动相关CAN报文通讯中断，动力相关CAN报文超时故障的注入方式为设置动力相关CAN报文通讯中断。

进一步的，执行器失效相关故障采用向待测CAN信号对应接口发送目标异常值；执行器失效相关故障包括转向功能失效、制动功能失效、动力功能失效、驻车功能失效、挡位控制功能失效和车身功能失效；转向功能失效的注入方式为给转向相关CAN信号发送目标异常值，制动功能失效的注入方式为给制动相关CAN信号发送目标异常值，动力功能失效的注入方式为给动力相关CAN信号发送目标异常值，驻车功能失效的注入方式为给驻车相关CAN信号发送目标异常值，挡位控制功能失效的注入方式为给挡位控制相关CAN信号发送目标异常值，车身功能失效的注入方式为给车身相关CAN信号发送目标异常值。

进一步的，原车定位相关故障中的“车速超过合理范围”故障及“定位数据跳变”故障采用待测CAN信号对应接口发送目标异常值，“定位模块未收到原始数据”故障采用中断定位模块原始数据输入；原车定位相关故障包括车速超过合理范围、定位模块未收到原始数据和定位数据跳变，车速超过合理范围的注入方式为给车速对应CAN信号发送异常大值，定位模块未收到原始数据的注入方式为中断定位模块原始数据输入，定位数据跳变的注入方式为给定位对应CAN信号发送异常跳变值。

进一步的，软件崩溃相关故障采用杀停智能驾驶软件模块，软件崩溃相关故障包括任务管理模块崩溃、定位模块崩溃、地图模块崩溃、融合模块模块、视觉模块崩溃、激光模块崩溃、规划模块崩溃、控制模块崩溃和诊断模块崩溃。

进一步的，故障码为error_leveN，如无故障发生时故障等级恒为0，即N＝0，若故障发生时故障等级为1，即N＝1，则为轻微故障，报警；若故障发生时故障等级为2，即N＝2，则为严重故障，报警，减速停车，退出智驾模式。

本发明的优点在于，

1.设计了一种包含故障注入场景、故障注入实现、故障码&故障等级监测、故障降级行为监测的仿真测试方法，具有测试效率高、可重复性好、安全性好的优点。

2.设计了覆盖智能驾驶算法各个功能块的故障注入场景库，将L4级智能驾驶过程中可能遇到的各种故障参数化、结构化，相对开放道路实车测试环境中的故障注入测试场景覆盖面更广且场景细节更加清晰明确。

3.针对不同类型的故障注入场景，均设计了相应的故障注入实现形式并针对每个故障场景均定义了具体的故障注入实现步骤,确保故障注入场景库中的所有场景均有其对应的仿真测试手段，相较实车测试而言故障降级测试能力更加全面深入。

4.能够实时监测诊断模块报出的故障码及故障等级，同时能够实时监测仿真车辆的原车参数及车辆行为，进而能够准确且充分地完成故障降级测试的测试验评价。同时仿真车辆代替真实车辆，测试稳定性、便利性及测试结果可重复性更好。

附图说明

图1为本发明的工作流程图；

图2为本发明的故障码&故障等级监测的工作流程图；

图3为本发明的故障降级行为监测的工作流程图。

具体实施方式

本故障降级仿真测试系统服务于L4级智能驾驶算法，而L4级智能驾驶算法基于无人的智能驾驶车辆进行应用适配需要针对其可能发生的所有故障类型设计并开发相应的故障降级机制，故本故障降级仿真测试系统需尽可能具备针对所有智能驾驶算法故障类型及对应故障降级策略的测试能力。

请参阅图1，本实施例提供本发明一种基于L4级智能驾驶算法的故障降级仿真测试方法，根据故障诊断及降级策略功能定义及功能分解，将待测故障类型分为底层通相关故障、执行器失效相关故障、原车定位相关故障和软件崩溃相关故障；底层通相关故障注入场景的形式为设置相应CAN报文中断固定时长，执行器失效相关故障注入场景的形式为设置相应CAN信号持续发异常特定值，原车定位相关故障注入场景的形式为设置定位CAN信号中断、异常值，软件崩溃相关故障注入场景的形式为杀停相应上游软件模块；根据每种待测故障类型均设定对应的故障注入场景；当智能驾驶过程中突发了故障时，诊断模块会监测故障，并将该故障以故障码的形式报出并下发至执行层，执行层根据该故障界定该故障等级并采取故障降级策略。

为实现无人驾驶车辆行驶过程中L4级智能驾驶算法可能会发生的各种故障，进而验证该故障会相应触发的故障降级机制，需要基于故障降级仿真测试系统注入相应故障进而实现故障降级触发。

对应不同类型故障注入场景，故障降级仿真测试系统采取的故障注入实现形式及实现方法均有所不同，如表1所示。

表1

底层通讯类故障可通过向待测CAN报文对应的报文中断接口发送不为0的数值来形成固定时长的报文中断进而实现。

如表2所示，底层通讯类故障的故障注入场景及对应的故障注入实现步骤如下。

表2

执行器失效类故障可通过向待测CAN信号对应接口发送目标异常值来模拟实现，

如表3所示，执行器失效类故障的故障注入场景及对应的故障注入实现步骤如下。

表3

原车定位类故障中的“车速超过合理范围”故障及“定位数据跳变”故障的实现形式与执行器失效类故障类似，“定位模块未收到原始数据”故障可通过中断定位模块原始数据输入实现。

如表4所示，原车定位类故障的故障注入场景及对应的故障注入实现步骤如下。

表4

软件崩溃类故障可通过杀停相应的智能驾驶软件模块实现。

如表5所示，软件崩溃类故障的故障注入场景及对应的故障注入实现步骤如下。

表5

根据故障诊断及降级策略软件功能定义及功能分解，当智能驾驶过程中突发了某一故障时，诊断模块会监测到该故障发生，并将该故障以某一特定故障码的形式报出并下发至执行层。同时该故障码会对应一预先定义的故障等级(error_level，如无故障发生时故障等级恒为0，有故障发生时故障等级为1-轻微故障、2-严重故障)，执行层会根据该故障等级来界定该故障的严重程度并采取相应的故障降级策略，如表6所示。

表6

故障降级仿真测试系统能够实时监测到诊断模块报出的故障码及故障等级，并基于功能定义针对所有待测故障场景制定相应的故障码&故障等级试验评价指标，从而实现针对特定故障注入的故障诊断功能测试验证，如图2所示。

诊断模块监测到故障发生并下发故障码及故障等级后，控制会根据接收到的故障等级采取相应的故障降级策略，从而实现故障降级功能。故障降级仿真测试系统具备相应的原车底盘环境以实现针对控制下发的驱动、制动、转向请求的响应以及必要原车信号的反馈。故可监测仿真测试系统中的车辆行为(加速、减速、停车等)及原车参数(速度、加速度、方向盘转角等)，并基于功能定义针对所有待测故障场景制定相应的故障降级试验评价指标，从而实现针对特定故障注入的故障降级功能测试验证。

故障降级行为监测的工作流程如图3所示。

发明包含故障注入场景库管理、故障注入测试执行、故障码&故障等级监测、故障降级行为监测，可用于高效地开展基于L4级智能驾驶算法的故障降级功能测。

构建了L4级智能驾驶算法故障降级测试的故障注入场景库，包括底层通讯类、执行器失效类、原车定位类、软件崩溃类等4种故障类型对应的21种故障场景。

针对不同类型的故障注入场景设计了相应的故障注入实现形式并通过特定的手段实现该故障场景的注入,进而实现了全场景库的故障注入测试执行。

通过对诊断模块报出的故障码及故障等级进行实时监测，从而实现针对特定故障注入场景的故障诊断功能测试验证。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本发明的原理，在不脱离本发明精神范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由权利要求书及其等效物界定。