面向信号灯违规的无人驾驶仿真模糊测试方法

摘要

遵守交通规则是无人驾驶系统商业化落地的必要前提.其中，交通信号灯规则作为直接控制交叉路口交通流量的核心规则，对确保交通安全起着决定性作用.为验证无人驾驶系统的交通合规性，现有工作普遍基于仿真模糊测试技术，在虚拟场景中持续变异场景元素，以此挖掘潜在的违规场景.然而，无人驾驶系统的信号灯违规通常仅发生在特定的交通路况中，现有的基于随机场景要素或重组的技术方案难以挖掘出易导致信号灯违规的场景模式.为应对该难点，本文设计了一种新颖的仿真模糊测试方法，采用时态逻辑对信号灯规则进行形式化描述，并在此基础上提出针对性的场景变异策略，定向地诱导无人车产生违规行为.实验结果表明，相较于现有方法，本文提出的测试方法在发现信号灯违规方面减少了5倍以上的耗时，并成功发现了1例此前未知的违规案例，证明了本方法的有效性和效率.

关键词

无人驾驶系统 / 交通违规 / 交通信号灯 / 仿真测试 / 模糊测试

基金资助

国家自然科学基金项目(62172105)资助; 上海市青年科技启明星计划项目(21QA1400700)资助; 上海市基础研究特区计划项目(21TQ1400100,21TQ012)资助