近万字解释：智能驾驶系统功能如何定义

时间：2022-02-22 16:16:25 来源：

本文描述了对已提出装配智能驾驶的样车概念ADS功能的识别。该分析侧重于SAE L3－5级的ADS系统，如谷歌的自动驾驶汽车项目（即Waymo），以及其他类似项目，侧重于下一代自动化。这一步很关键，因为样车概念ADS的功能被用来识别ODD和OEDR，开发初步测试和／或评估方法，并评估FS和FO机制，这为开始考虑ADS的验证和核查方法奠定了基础。

本文主要分为四个部分：识别概念ADS功能的方法，定义概念ADS功能（包括行为）的框架，概念ADS功能的清单和描述，以及一套通用ADS功能类别。

识别ADS概念方法：

为确定ADS的功能，采用了四个阶段的方法：

－＞（1）回顾文献；

－＞（2）确定讨论ADS功能的框架；

－＞（3）定义功能和行为；

－＞（4）对功能进行分类。

为了指导以后的分析，确定了重点关注的ADS功能。为了支持对ADS功能的识别，在整个项目中建立并实施了一个描述ADS的框架。作为这项工作的一部分，行业利益相关者也参与其中。识别ADS功能所涉及的阶段如下：

－回顾文献，包括大众媒体、新闻稿、技术期刊和会议记录，以确定主要OEMs、技术公司、供应商和城市提出的ADS概念功能。

－定义一个描述ADS功能的框架，包括功能架构、行为、自动化程度、ODD和OEDR。

－定义ADS功能，包括操作概念和行为；对ADS功能的进一步描述可以在以后的文章中找到，欢迎关注本智驾社，一起交流学习。

－将ADS功能归类为一套通用的ADS功能。

审查了50多个文献来源，包括OEM网站、正在特定领域测试的车辆的新闻稿、NHTSA碰撞前情景分析（Najm， Smith，＆ Yanagisawa， 2007）、NHTSA的2017财政年度预算请求（NHTSA， 2016b）、NHTSA L2级和L3级人因概念（Blanco等人。2015年），联邦公路管理局－管理车道使用案例（FHWA，2008年），以及技术和国际出版物，包括2015年和2016年自动驾驶汽车研讨会和联合国欧洲经济委员会世界车辆法规协调论坛关于指令自动转向功能工作组的会议记录。此外，还采用了美国交通部赞助的研究，如避免碰撞度量伙伴关系自动驾驶汽车研究以增强安全（Christensen等人，2015；NHTSA，2016c），该研究详细描述了公路驾驶自动化水平的功能。图1描述了ADS功能识别过程中涉及的阶段。

图 1．ADS功能筛选方法和流程

讨论ADS功能的框架：

讨论ADS功能的框架的开发始于定义术语和参考功能架构。术语ADS ＂功能（Feature）＂被选择用来代替＂功能（Function）＂或＂应用＂，因为它是原始设备制造商用来推销车辆功能的相同术语。虽然这些术语可以互换使用，但使用＂功能（Feature）＂与市场上现有的对车辆功能的描述最为一致。使用＂功能＂可以最大限度地减少在文献审查中审查原始设备制造商提供的专有ADS产品时的混淆，以及未来与原始设备制造商的利益相关者的接触工作。 SAE国际的高速自动驾驶活动被用来开发一个强大的系统来描述每个功能。SAE－J3016将ADS特征定义为＂一个驾驶自动化系统在特定操作设计域内的特定驾驶自动化水平上的特定设计功能＂。参照这个定义，每个功能可以用以下方式来描述：

－驾驶自动化水平（使用国际汽车工程师学会的驾驶自动化水平）。

－以DDT为重点的特定设计功能，在SAE－J3016中被定义为。＂在高速交通中操作车辆所需的所有实时操作和相应策略功能，不包括战略功能，如行程安排和选择目的地和航向，并包括但不限于以下内容：

1．通过转向进行的车辆横向运动控制（操作性的）

2．通过加速和减速的纵向车辆运动控制（操作性的）

3．通过物体和事件检测、识别、分类和反应准备来监测驾驶环境（操作和策略性）。

4．物体和事件响应的执行（操作和策略性）

5．操纵计划（策略性）

6．通过照明、信号和手势等加强提示性。（策略性）

－其运作的ODD

－ FS／FO的能力

根据SAE J3016，DDT要素3和4可以统称为OEDR，本文并在以后的文章中有所涉及。其余的DDT要素1、2、5和6在本文中讨论，并被宽泛地描述为＂策略和操纵＂。这个术语通常包括OEDR的各个方面，但OEDR在以后的文章中有所涉及。应该注意的是，这些术语中的许多术语，如行为、操纵、ODD、OEDR和FS／FO，在ADS背景下的整个文献中的使用可能有所不同。SAE正在努力对这些术语进行澄清和标准化。例如，SAE ORAD委员会行为和动作工作组正在开发一份信息报告，以描述这些术语和支持性分类法中的几个术语。由于没有现有的共同框架，本文尽可能地与SAE的现有工作保持一致，但也考虑了其他文献来源。下面将提供更多关于策略和操纵及行为层面控制的信息。

驾驶自动化的水平：

国际汽车工程师学会、德国联邦公路局、国际汽车制造商组织和联合国欧洲经济委员会已经就驾驶自动化水平的共同定义达成一致，这些定义在SAE－J3016中有所描述。SAE－J3016提供了关键术语的定义，包括MRC和ODD。应该注意的是，J3016在2016年9月进行了修订，现在已经成立了一个SAE－国际标准化组织联合工作组，负责未来的更新。表1显示了SAE－J3016公路车辆的驾驶自动化水平。美国交通部在其政策指导中采用了这些驾驶自动化水平，以建立标准化，帮助提高清晰度和一致性。

表1．驾驶自动化水平的总结

设计特定的功能：

为了最好地定义确定的功能，建立并实施了一个参考功能系统架构的框架。SAE国际ORAD的J3131工作是关于功能架构的工作为该方法提供了参考。J3131功能架构草案如图2所示。

图2．国际汽车工程师学会自主模式功能架构流程图

SAE国际的功能架构草案（图3）被改编为描述系统组件（即传感器、环境［ODD］、感知、计划、行动等）及其与本项目技术分析有关的互动。功能架构有助于构建ADS功能的具体体现的定义。该架构描述了车辆软件、电子和硬件的组织，以及与外部环境的关系。

图3．ADS功能的通用功能架构行为可以用来帮助定义每个功能在OEDR行为（在第四章中描述）和其他策略和操作方法（在本文中描述）方面的功能。行为可以根据行为的持续时间分布在一个层次中（如图4所示；注意：显示的持续时间是粗略的数量级估计）。这项工作的重点是1－10秒范围内的策略和操作行为，这是基于策略／任务级行为不属于DDT的逻辑，而且主动安全不属于这项工作的范围，因为它不是ADS特有的。