全球自駕模擬系統發展趨勢

摘要：自駕系統開發過程中，當駕駛權由人類轉移到機器，安全驗證為管理單位、技術開發者、營運及使用者等利害關係人的關注重點。自駕車最終仍需在開放道路中運行，模擬驗證系統已被認可為有實際效益的測試驗證方法。模擬系統以情境資料庫為基礎，透過各種情境進行自駕系統功能測試與安全驗證，情境覆蓋度、真實性、可擴展性等皆為情境建構要素。國際上針對自動駕駛情境測試的相關標準將陸續底定；隨自動駕駛技術推進，全球可行性測試規模擴大，自駕模擬系統於產業發展中具必要性與市場潛力。
Abstract：During the development of autonomous driving systems, when the system replaces human in driving, safety verification is the focus of stakeholders such as regulatory and management organizations, technology developers, operators and users. Autonomous vehicles will eventually still need to operate on open roads, and simulation verification system has been recognized as a practical test verification method. Based on the scenario database, the simulation system performs functional testing and safety verification of the autonomous driving system through various scenarios. Scenario coverage, authenticity, scalability are all elements of scenario construction. Relevant International standards for autonomous driving scenario testing will be finalized one after another; with the advancement of autonomous driving technology, the scale of feasibility testing has expanded globally, the autonomous driving simulation system has necessity and market potential in industrial development.

關鍵詞：自動駕駛車、模擬系統、安全驗證
Keywords：Autonomous vehicle, Simulation system, Safety verification

前言
汽車產業正在經歷世代轉型與變革，產業致力於聯網與自駕車開發，商業化應用前須確保絕對的安全性與可靠度，使得自駕車安全驗證成為關鍵議題。實路測試面臨各國法規開放程度、交通地域性以及測試條件不同等因素，加上測試時的安全隱憂；自駕系統達一定的成熟度之前，於模擬環境下建構路測情境，可針對極端情境進行重建、提高複雜度、擴大規模等，有效率地協助自駕系統持續優化。
模擬驗證因為具備可控性及可預測性，加上可有效率地進行重複測試，大幅降低測試風險與成本，已成為產業廣泛使用的開發工具；隨著全球自駕車技術發展，可行性測試逐步擴大，對於自駕模擬系統需求將會增加。
自駕模擬系統與情境資料庫
自駕模擬系統透過感測器、車輛、交通、行人、基礎設施等設置，可在虛擬環境中建構需求情境，實現自動駕駛感知、決策、控制的封閉迴圈測試。汽車製造商與自駕系統技術開發者為終端用戶，用以測試其先進駕駛輔助系統(Advanced Driver Assistance Systems, ADAS)及自動駕駛汽車(Autonomous Vehicle, AV)。
情境資料庫則是自駕模擬系統的基礎，測試情境建立要求達到具備真實性、交互性、擴展性、無限性、批量化、自動化等條件，數據來源可包含真實數據、模擬數據，以及根據真實數據合成之模擬數據等(測試情境要素如圖1所示)。自駕系統研發過程中，從系統開發、測試到驗證等階段，各階段的測試需求也有所不同，情境資料庫也必須具備不同類型的測試情境，以對應不同測試目的。系統開發階段要盡可能覆蓋所有功能測試，不必要功能也可以剃除；要能夠佈署到硬體迴圈、軟體迴圈、模型迴圈等測試。在系統測試階段，情境與評估指標要高度相關、情境要素要與實際環境相符性高、情境參數可量化調整等；系統驗證階段則要具備測試標準統一、情境可重複性及一致性等來確保各項功能的安全性、可靠度並提高驗證可信度。

圖1 測試情境要素

自駕模擬系統全球市場概況
根據BIS Research市場研究報告[1]，2020年全球自駕模擬系統市場規模約為5.25億美元，預計2030年將成長至27.48億美元，年複合成長率達18%。市場成長動力來自於自駕車在進行實路測試前對於整體安全性與可靠度的需求；模擬測試大幅降低了自駕系統的開發成本，其中包含零組件硬體、人力、時間等成本，同時最大程度減少系統故障可能性與實路測試風險。
區域全球市場分佈上，2020年北美市場規模約2.36億美元，全球市場占比達45%；預估至2030年仍居於主導地位，全球市場占比約33.6%。北美為自駕技術領先地區，政策相對開放，自駕車商用化為當地許多技術領導者及汽車製造商努力方向，先進技術的發展持續推動自駕模擬系統市場成長。歐洲位居第二，在品牌大廠及一階供應商加速擴大自動化技術佈局下，全球市場占比預計從2020年的23.2%，微幅成長至2030年達24.2%。亞太地區包含日本、韓國等地則為預測期間內複合成長率最高的地區；除了日韓地區汽車製造商發展外，新加坡於自駕車技術的規模化佈署及印度增長的車輛需求都是關鍵市場驅動力。
標準發展概況
國際標準化組織(ISO)於2018年成立TC22/SC33 WG9自動駕駛汽車測試情境工作組，由中國作為召集人，與德國、日本、美國、荷蘭、英國等國家規劃一系列標準項目如表1，並將陸續完成相關標準制定工作。