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周竞，杨良义，张强，李杨，李朝斌，黄俊富
中国汽车工程研究院股份有限公司
【摘要】 针对自动泊车系统当前行业内尚无完善的测试评价方法的现状，本文基于场地测试技术方法，设计了一种主客观结合的自动泊车实车测试评价方法，从客观和主观两个方面对自动泊车系统的功能和性能进行了综合测试评价。选取了一款具备自动泊车系统的车型，开展了实车场地测试，通过实车测试数据分析和专家主观评价，验证了该方法的可行性。从验证结果来看，该方法具备较好的可操作性，能从主观和客观角度，全面评估自动泊车系统功能及性能的优劣。
【关键词】 自动泊车系统，场地测试，评价方法
Research of Test and Evaluation Method with Subjective and Objective Combination for Autonomous Parking System
Zhou Jing, Yang Liangyi, Zhang Qiang, Li Yang, Li Chaobin, Huang Junfu
China Automotive Engeering Research Institute Co ., Ltd .
Abstract: Currently there has not one perfect test and evaluation method for autonomous parking system,this article based on field test and designed a test and evaluation method with a combination of subjective and objective for autonomous parking system,the function and performance of the autonomous parking system were tested and evaluated objectively and subjectively.A vehicle with autonomous parking system had been chosen and tested in the field,by analysing the data of the real vehicle test and expert subjective evaluation the feasibility of this method was verified.The results showed that this method has good operability and can evaluate the function and performance of the autonomous parking system comprehensively from the subjective and objective dimensions.
Key words: autonomous parking system,field test,assessment method
随着经济发展，汽车保有量大幅提高，现实中许多车位狭窄、前方横向距离小，在无他人指导帮助情况下，驾驶人难以将车辆泊入车位，影响通行效率和驾驶体验，且泊车过程中存在车辆剐蹭、碰撞风险。为解决这个问题，自动泊车系统（Autonomous Parking System，APS）应运而生。自动泊车系统通过车身四周安装的摄像头、雷达等传感器识别环境中的停车位，通过控制转向盘、加速踏板及制动踏板实现泊车入位 [1-2] 。
目前的自动泊车系统主要有3种技术方案，一种是纯超声波雷达方案，此方案仅可识别参考车辆并判断其周围是否存在泊车位并泊入；一种是摄像头和雷达融合的方案，可识别停车位标线框并泊入；还有一种基于V2X技术的自动泊车系统。目前前两种方案车辆均已实现量产，V2X方案目前尚无量产车型 [3] 。
现有标准法规方面，ISO16787标准中测试场景较少且缺乏对自动泊车系统测试评价打分方法 [4] ，i-VISTA指数测试评价规程中关于自动泊车系统的客观评价方法测试场景丰富，但是缺乏对车位泊入成功率、泊车时长、速度稳定性等的评价方法，车位搜索成功率试验次数太少无法获得准确测试结果。
当前已有的自动泊车系统测试评价方法主要对系统性能进行客观评价，较少对功能逻辑及显示界面进行评价，对泊车性能进行主观评价的研究较少。自动泊车系统是一种舒适性智能驾驶系统，驾驶人在泊车过程的感受及体验也是评价系统的重要指标，加入主观评价内容结合客观评价内容可以更全面反映自动泊车系统功能及性能。
现实生活中的泊车场景无穷无尽，除通常的平行车位、垂直车位、斜向车位、方柱车位场景外，还有一些特殊泊车场景，如斜坡车位、异型车位、两面墙壁车位；极端条件如雨、雪、冰雹、大雾、粉尘、阳光直射、高温、极寒、电磁干扰等情况下的自动泊车场景；沥青路面、水泥路面、孔砖路面、油漆路面等不同路面附着峰值系数下的泊车场景 [5] 。
中国汽车工程研究院从现有的APS标准出发，基于中国自然驾驶数据分析了泊车过程中驾驶人的泊车行为特性，提取了典型车位的类型、尺寸及泊车过程的车速数据，提取出了适合自动泊车测试评价的典型场景 [6] 。中国汽车工程研究院智能汽车指数研究团队，参考提取的典型泊车测试场景，制定了《i-VISTA中国汽车智能指数泊车辅助系统评价规程2018版》。本文设计的典型测试场景在该规程的基础上进行了丰富和拓展，测试场景见图1。
图1 自动泊车场景示意图
客观评价方法主要从人机交互、系统功能逻辑、系统性能三个方面进行评价。
该部分重点评价人机交互形式及符合性。评价内容包含功能开关、按键形式、交互方式（图像、声音、文字、振动等），还包含车辆周围状态、自身功能状态、故障提示等显示信息。
评价自动泊车系统车辆不同逻辑状态下的表现形式及功能跳转条件的符合性。
功能逻辑跳转条件主要为自动泊车过程中影响安全、算法、控制等的因素，外界干扰、障碍物、ADAS控制器状态、ESP工作状态、EPS工作状态、车辆传感器状态、驾驶位人员在位状态、车辆四门一盖状态、加速踏板与制动踏板状态等均可作为自动泊车系统某一功能逻辑状态跳转的条件。参考图2及车辆使用手册，逐个测试每个条件是否可以正常跳转，验证功能逻辑跳转正确性及符合性并进行评价。
本文采用的APS系统场地性能客观评价包含对泊车用时、速度稳定性、车位搜索成功率、泊入成功率、揉库次数、停车姿态等的评价。
泊车用时指整个泊车过程所花费的时间，自动泊车系统在自动泊车过程中速度及加减速度较高会给车内乘客带来不安全感，故需考虑速度稳定性。
车位搜索成功率指在功能设计范围内可成功识别到车位的能力。
式中， P 1 是车位搜索成功率； m 1 是搜索成功次数（次）； n 1 是搜索总次数（次）。
图2 典型自动泊车系统状态跳转框图
泊入成功率指搜索到车位后成功泊入车位的能力。
式中， P 2 是泊入成功率； m 2 是泊入成功次数（次）； n 2 是搜索成功次数（次）。
揉库次数指车辆泊车过程中切换前进后退档位的次数，每从前进档切为倒档或倒档切为前进档则计一次揉库次数，泊入过程揉库次数越少表明车辆泊车性能越好。揉库次数与泊车位泊入难度有关，如车位狭小，车位为异型车位等会增加泊车难度使揉库次数增加。
式中， α 是车身与车位边线夹角（°）； D _ f 是前轮外侧接地点与车位边界内侧距离（m）； D _ r 是后轮外侧接地点与车位边界内侧距离（m）； s 是车辆轴距（cm）。
评价方法参照《自动泊车辅助系统评价规程i-VISTA SM-ADAS-APSR-A0-2018》规程，并在此基础上增加了对于泊车用时及速度稳定性的考核评价，细化了泊入成功率、搜索成功率的评价方法，对于泊入完成后的停车姿态（图3）评价更为严格，评分表见表1。
图3 停车姿态示意图
表1 客观评价打分表
注：大、中、小车位根据车辆车身长宽计算得出。
汽车主观评价，是指在尽量不使用试验仪器的条件下，利用人的5觉（视觉、听觉、嗅觉、触觉、知觉）和5感（尊重感、高贵感、安全感、舒适感、愉悦感）对汽车整车或零部件性能表现做出评定的工作。主观评价过程中基本不涉及设备的使用，以业内普遍的共识和评价人员长期积累的经验为基准，根据车辆的性能表现及出现的问题，考虑权重及用户感知后得出综合评判。主观评价结果表明评价对象的绝对水平 [7] 。
表2 汽车主观绝对评价表
基于专家知识，本文从6个维度对自动泊车系统性能进行主观评价，6个维度分别为安全性、舒适性、便捷性、智能化、图像吸引力、易懂性。
自动泊车系统运行过程稳定给人踏实安全的感觉，乘员无紧张害怕的情绪出现，能够避免碰撞情况，不存在分散驾驶人注意力或驾驶人必须花费较多时间才能理解或处理的情况，按照表3对安全性进行打分评价。
表3 自动泊车安全性主观评价表
乘坐舒适性是自动泊车系统的一个重要指标，从行驶平稳性，起动、暂停舒适性，干预力度，按键及界面触感等方面进行评价。
表4 自动泊车舒适性主观评价表
自动泊车系统操作应便捷明了，从操作简单快捷、步骤少，操作按键的位置符合驾驶人的操作习惯等方面进行评价。
表5 自动泊车便捷性主观评价表
智能泊车系统应智能化，可较好完成泊车任务，交互智能化，给人以“聪明”的感觉，按照表6对智能化进行打分评价。
表6 自动泊车智能化主观评价表
从智能泊车系统自身风格，交互界面设计品牌化、个性化等方面进行评价，按照表7打分。
表7 自动泊车图像界面个性化主观评价表
从操作是否有引导、简单易懂等方面进行评价，按照表8打分。
表8 自动泊车易懂性主观评价表
结合被测试车型在各测试场景下的表现情况在六个维度下进行主观评价打分，S 11 ～S 66 分值区间为1～10分，综合得分情况给出最终评价。
式中， S S 是主观评价总得分； S 1 是安全性主观评价得分； S 2 是舒适性主观评价得分； S 3 是便捷性主观评价得分； S 4 是智能化主观评价得分； S 5 是图像界面主观评价得分； S 6 是易懂性主观评价得分。
本文中6个主观评价维度对应的权重系数定义见公式（11），主观评价权重可以根据评价需求实际情况进行适当调整。
式中， a i 、 b i 、 c i 、 d i 、 e i 、 f i 是主观评价各分项中的权重。
基于某搭载全自动泊车系统车型（图5），采用V-box及i-tester测试评价系统（图6）进行测试，V-box采集泊车过程的速度及与车位的相对位置信息，i-tester用于采集泊车过程的总线及视频信息，已验证可以满足测试要求 [8] 。
根据设计的自动泊车测试场景，逐个场景进行泊车测试，测试过程中记录泊车性能数据（图7）及驾驶人主观感受评价分数（图8），用于自动泊车系统的评价。
测试过程中采集车辆总线信号、速度及位置信息、视频记录车轮与车位框线位置信息，记录车辆是否磕碰、运行轨迹、揉库次数、停车位置、泊车用时等，通过数据后处理工程师分析处理，判断系统当时状态，计算车位搜索成功率、泊入成功率、停车姿态等，总体流程如图4所示。
图4 数据采集系统图
图5 试验车辆
图6 测试设备
图7 客观评价测试
图8 主观评价测试
被测试车型人机交互界面简洁明了，设计友好，可读性强；功能逻辑大部分符合设计功能规范，存在系统状态值跳转错误情况。某泊车测试场景过程速度曲线部分数据记录如图9所示，部分自动泊车运行轨迹如图10所示。
图9 自动泊车过程速度曲线
试验结果按表9进行记录后再统计打分，客观评价满分32分，实际得分19.5分。
图10 自动泊车过程GPS轨迹
表9 试验结果记录表
选择3位不同风格的驾驶人进行泊车试验，按照主观评价表打分后取平均分后做雷达图得出主观评价结果（图11）。
图11 主观评价结果雷达图
主观评价得分，满分为60分，实际得分37.6分。
主观评价所得分数按满分5分进行比例折算；客观评价所得分数按满分10分进行比例折算；四舍五入保留1位小数。
式中， S 是最终评价得分； S S 是主观评价得分； S O 是客观评价得分。
按照式（12）进行计算，满分15分，该车型最终得分9.2分。
在整车研发过程中，场地测试是APS系统性能评价的一个必要环节，本文提出的APS系统场地测试评价方法从客观和主观两个方面对自动泊车系统的功能和性能进行综合测试评价，该方法可行且具备较好的操作性，能从主观和客观角度全面评估自动泊车系统功能及性能的优劣。
未来，可以在进一步优化主观测试评价项及评价系数方面进行进一步研究。
[1]左培文，孟庆阔，李育贤.自动泊车系统发展现状及前景分析[J].上海汽车，2017（2）：44-46.
[2]周泓，王文飞.自动泊车系统中核心算法的研究[J].电路与系统学报.2012.6（17）N.3.
[3]杨亚乐.基于V2X技术的自动泊车系统设计[J].常熟理工学院学报（自然科学）.2020（2）:34.
[4]Intelligent transport systems-Assisted parking system（APS）Performance requirements and test procedures ISO16787:2017[S].
[5]高海龙.智能泊车辅助系统耐久性测试方法研究[J].汽车科技，2017年（2）：86-89.
[6]张强.基于自然驾驶数据的APS系统测试评价场景研究[C]//中国汽车工程学会.2018中国汽车工程学会年会论文集.北京：机械工业出版社，2018.
[7]朱宁.车载互联系统主观评价方法研究[J].汽车文摘，2020（3）：24-30.
[8]李韬.智能泊车辅助系统测试方法[J].中国汽车，2019：32-35.