第一章、自动驾驶仿真测试的意义
1.1自动驾驶商业化面临路测数据匮乏的挑战
自动驾驶汽车在真正商业化应用前，需要经历大量的道路测试才能达到商用要求。但作为新兴事物，自动驾驶汽车仍面临着大量问题需要克服，如道路测试的时间成本、各国对于自动驾驶的法律法规容忍度、极端场景及危险工况的测试安全性、各国道路交通环境及习惯不同等问题，都给自动驾驶系统研发测试带来诸多困难。
采用路测来优化自动驾驶算法耗费的时间与成本太高。自动驾驶属于人工智能范畴，仍处于不断发展阶段。根据美国兰德公司的研究，自动驾驶算法想要达到人类驾驶员水平至少需要累计亿公里的驾驶数据来完善算法。如果配置一支辆自动驾驶测试车的车队，每天24小时不停歇路测，平均时速25英里（40公里）每小时来计算，需要多年的时间才能完成目标里程，期间所耗费的时间和成本是难以承受的。
自动驾驶相应交通法规及保险理赔机制的缺失制约了自动驾驶汽车路测的大范围开展。由于自动驾驶汽车尚不能保证绝对安全，我国政府对开放自动驾驶道路测试保持谨慎的态度，仅依靠部分开放道路以及智能网联测试区进行路测，难以满足自动驾驶汽车旺盛的测试需求。主要体现在以下四个方面：
◆自动驾驶汽车路测缺乏法律依据。目前在绝大部分公开道路，尤其是高速公路上测试自动驾驶汽车仍然缺乏法律依据，阻碍了测试的进度。
◆自动驾驶路测车辆禁止载人载货，导致测试不全面。现行规定明确禁止测试过程中搭乘与测试无关的人员或货物，阻碍了测试主体开展更丰富的自动驾驶技术性测试。
◆自动驾驶汽车事故责任划分缺乏法律依据。由于自动驾驶汽车的驾驶主体是自动驾驶系统或自动驾驶服务商，和现行人类驾驶员为主体的交通法规体系存在很大差别。《侵权责任法》、《道路交通安全法》等法规中有关机动车交通事故的责任体系将不再适合，导致目前自动驾驶汽车的相关法律纠纷出现无法可依的局面。
◆自动驾驶汽车缺乏相应的保险理赔机制。自动驾驶汽车突破了有关机动车保险的规定，使得目前的自动驾驶汽车“无险可投”，增加了测试企业及其他交通参与者的风险。
极端交通条件和危险场景复现困难，而且测试安全存在隐患。自动驾驶汽车在实际道路行驶过程中，极端交通条件和危险场景可遇不可求，且安全问题也是一大困扰。根据美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）的统计数据，汽车平均行驶43.6万英里（70万公里）才会发生一起事故，平均行驶1亿英里（1.6亿公里）死亡大约1人。此外，自动驾驶汽车测试行业依然没有就测试的安全性等标准达成一致，制约了自动驾驶的研发测试。
形成全球认可的自动驾驶产业链体系比较困难。由于世界各国社会和经济环境千差万别，各地区的道路环境和交通习惯也大相径庭。中国的城市道路中快递、外卖、行人混行情况普遍存在，对于自动驾驶汽车的感知决策能力提出了更高的要求。而且中国的道路交通标志、标线设置不规范情况普遍存在，不同地区之间也有差别。国内与国外的交通标志标线颜色、文字说明等方面也存在差别，这些在短期内很难得到改变。上述种种问题使得自动驾驶产业链的全球化发展和技术交流面临众多实际问题。
1.2基于场景库的仿真测试成为自动驾驶研发的关键
目前基于场景库的仿真测试是解决自动驾驶路测数据匮乏的重要路线。仿真测试主要通过构建虚拟场景库，实现自动驾驶感知、决策规划、控制等算法的闭环仿真测试，满足自动驾驶测试的要求。场景库是自动驾驶仿真测试的基础，场景库对现实世界的覆盖率越高，仿真测试结果越真实。而且自动驾驶汽车研发的不同阶段对于场景库的要求也不同，需要场景库实现不同的测试功能。
1.3仿真测试与道路测试结合推动自动驾驶研发
在自动驾驶的开发流程中，纯模型仿真—软件在环仿真—半实物仿真—封闭场地道路测试—开放道路测试的开发流程是最经济、高效的开发流程。
目前自动驾驶仿真已经被行业广泛接受。例如美国自动驾驶领军企业Waymo旗下的仿真平台Carcraft每天亿英里，相比之下，去年6月的数据是亿英里。除Waymo外，通用旗下的Cruise、AutoX、小马智行等国内外自动驾驶解决方案商也在进行大量的仿真测试，以完善自己的自动驾驶系统，仿真测试已经成为自动驾驶商用最重要的测试。
在仿真场景中，普通场景下的自动驾驶算法已经比较完善，突破难点在于一些极端场景（cornercases）。由于极端场景在现实中可遇不可求，利用仿真平台可以便捷生成，所以业界共识是加大仿真测试在自动驾驶测试中的占比。目前自动驾驶算法测试大约90%通过仿真平台完成，9%在测试场完成，1%通过实际路测完成。仿真测试结果可以在封闭场地进行测试认证，此外在道路测试基础上总结出危险场景，反馈到仿真测试与封闭场地测试中，最终形成评价结果，逐步完善评价准则和测试场景库，实现了仿真测试、封闭场地测试、道路测试的测试闭环，推动技术迭代升级。
随着仿真技术水平的提高和应用的普及，行业旨在达到通过仿真平台完成99.9％的测试量，封闭场地测试完成0.09％，最后0.01％到实路上去完成，这样可以使自动驾驶汽车研发达到更高效、经济的状态。
第二章、国内外自动驾驶仿真测试发展现状
2.1政策法规现状
在世界范围内，众多国家针对自动驾驶及相关功能有着不同的政策策略及法规专注度。欧盟认为以协作、网联、自动为特征的出行模式是未来的交通系统发展趋势，但在智能网联汽车整体策略上态度相对保守。美国发展智能网联汽车拥有雄厚的产业优势，参与自动驾驶研发的企业涵盖芯片技术、算法开发、系统集成、电信运营、仿真测试、电子设备、整车制造及信息服务等领域，且全部为本土及国际高精尖企业及研究机构。日本方面，政府非常重视智能网联汽车的研发与应用，并认为加快L3、L4级别自动驾驶汽车的研发需要国家级场景库协助日本主导国际话语权。
各国与地区在仿真测试技术路线上都形成了跨领域、跨行业的合作共赢模式。欧盟大力推进各成员国、各企业机构之间的协调统一、成果共享；美国与日本企业组建跨国、跨行业联盟，发挥各自优势并分担研发成本。我国智能网联仿真测试产业发展迅速，技术创新活跃，产业规模不断扩大，但也存在顶层设计欠缺、部分关键技术缺失、标准法规滞后等问题。我国拥有全球最大汽车市场，强大的信息通信产业以及完备的计算机科学人才等良好基础，积极扩充合作和行业联盟有助于跟上国际合作潮流。
随着自动驾驶技术的发展，具备自动驾驶功能的汽车已经逐渐成为研发热点，世界各国均针对自动驾驶制定了相应战略方针，系统安全性是当前国际法规研究的重点。在联合国层面，世界车辆法规协调论坛WP.29成立了自动驾驶汽车工作组（GRVA），该工作组正在进行自动驾驶相关安全法规的制定。在GRVA子工作组VMAD自动驾驶安全验证方法中，形成了以道路测试、场地测试、仿真测试、审核与验证、交通场景等为支撑的“多支柱验证方法”，仿真及虚拟测试逐渐成为被国际认可的自动驾驶功能验证中必不可少的一环。年中国作为联合主席成员国，参与起草GRVA子工作组FRAV《自动驾驶车辆的通用功能性要求》草案，此草案从系统安全、设计运行域、故障保护响应、目标事件检测和响应、人机交互界面及操作员信息等方面提出了对自动驾驶功能安全的要求。
年6月，WP.29世界车辆法规协调论坛通过了世界上首个针对Level3级自动驾驶车辆有约束力的法规——UNRegulationonAutomatedLaneKeepingSystems(ALKS)，此条款从年1月正式开始生效。此条款规定了自动驾驶车辆开启自动车道保持功能的具体需求、移交条件及干预条件，其中重点约束了车载显示器、人机交互条件、与驾驶员车辆控制权移交、驾驶员没有做出正确判断后的系统退出机制等。牵头此草案的国家为日本和德国，通过此条款后，日本、法国、荷兰以及加拿大等国已经确立了此草案与当地法规的生效关系，英国同样承诺在预设的英里公开测试道路上及相关区域进行相应测试。
此外，此法规同时着重描述了此自动驾驶功能与多支柱法之间的关系，提出了具体的道路测试、场地测试、仿真测试、审核与验证具体的映射关系，进一步确立了多支柱法中不同条件的交互关系。此外针对安全及相应问题，
2.2标准发展现状
国际标准化组织ISO于年正式成立TC22/SC33WG9自动驾驶场景工作组，制定自动驾驶测试场景相关标准。此工作组由中国牵头，汽车标准委员会秘书处王兆作为召集人，这是我国在ISO/TC22（道路车辆委员会）范畴内首次承担国际标准工作组（WG）召集人职责，是我国在汽车国际标准化方面迈出的重要一步。WG9工作组下一步工作重点是形成现阶段工作情况报告，尽快制定完成和发布该系列标准，为国际相关标准法规及产业应用提供支持。
自动驾驶场景工作组已于年通过了四项标准以及一项预留标准的立案，具体标准见下表，其中，“基于场景的自动驾驶系统的评测体系”为预留草案。
中国国内在仿真测试行业中，逐步认识到相关重要性，年，由中国汽车技术研究中心有限公司撰写的《自动驾驶测试场景技术发展与应用》出版上市，此书籍由全国汽车标准技术委员会(SAC/TC)及其智能网联汽车分技术委员会(SC34)秘书处统筹组织规划，同济大学、华为技术有限公司、吉林大学、上汽集团前瞻技术研究部、中国第一汽车集团、中国汽车技术研究中心有限公司、国汽智联、阿里巴巴菜鸟网络等单位作为各章节主要编写单位，共计来自于30余家骨干单位近百名专家参与撰写。
此书作为年至今为止在仿真测试方面，涵盖最多的成员单位，最为集中的体系与内容，逐步将会成为仿真测试行业中标准的先行团队。后期相应研究标准将按照《自动驾驶测试场景技术发展与应用》逐步形成标准化内容。针对此方向标准，全国汽车标准技术委员会(SAC/TC)已于年在全国范围内成立《自动驾驶汽车仿真测试标准化需求研究》项目组，由中国汽车技术研究中心有限公司牵头组建。此项标准将在仿真测试通用要求、测试工具、测试流程等方面开展标准化研究工作，并组织项目组成员进行仿真测试与实车测试对比试验，用以验证仿真测试的真实性、可重复性等。后续该项目组将按照规划按时完成研究报告，并同步开展相关标准预研工作。
除ISO外，其他国家与组织也针对自动驾驶测试场景展开了研究。年，德国联邦经济与能源部（BMWi）启动PEGASUS项目，旨在开发一套自动驾驶功能测试程序，以促进自动驾驶技术的快速落地。PEGASUS项目内容包括定义自动驾驶车辆在仿真、测试场地以及实际环境中的测试与实验标准流程；开发一个持续的和灵活的工具链以维护自动驾驶开发与验证；在开发早期的阶段集成测试；创建跨整车厂的方法来维护高度自动驾驶功能等。
PEGASUS项目于年5月结项，其中一项重要研究成果就是OpenCRG、OpenDRIVE、OpenSCENARIO三项驾驶场景仿真格式标准。该标准已于年正式从戴姆勒和VIRESASAM进行下一步标准维护与开发。以此为契机，ASAM于年新开创一类标准——仿真，用于制定和协调自动驾驶领域的相关仿真标准。
德国自动化及测量系统标准协会（ASAM）是一家非政府的汽车领域标准化制定机构，年由数位行业专家为标准化ECU开发与测试中的数据交互而创立，致力于实现开发流程中各环节的数据信息自由交换。截至年，共有来自亚洲、欧洲、北美洲的家整车厂、供应商及科研机构加入成为会员。ASAM推出的标准涉及多个汽车标准领域，包括仿真、车联网、测量与校准、诊断、自动化测试、软件开发、ECU网络和数据管理与分析等。
随着自动驾驶技术的发展，仿真测试对于自动驾驶的安全落地至关重要，ASAM发布的OpenX标准得到了全球广泛