來源  | 微信公眾號(hào)  5G行業(yè)應(yīng)用         作者 | 吳冬升

2021年4月30日，SAE發(fā)布了第四版J3016《駕駛自動(dòng)化分級(jí)》，這是即2014年1月16日、2016年9月30日、2018年6月15日之后，J3016的又一次迭代更新。

2021年7月，ISO發(fā)布了ISO 22737《預(yù)定路線的低速自動(dòng)駕駛（LSAD）性能要求、系統(tǒng)要求和性能測(cè)試規(guī)范》。

本系列將詳細(xì)解讀自動(dòng)駕駛ODD、DDT、DDT fallback、OEDR、低速自動(dòng)駕駛和自動(dòng)駕駛分級(jí)。

基本概念

自動(dòng)駕駛需要在地球上各個(gè)國(guó)家地區(qū)都能正確工作。因此要求綜合考慮各種不同類型的道路、道路標(biāo)記、交通標(biāo)志等，以及環(huán)境問題，如天氣狀況。確保自動(dòng)駕駛汽車在其預(yù)定的運(yùn)行環(huán)境中表現(xiàn)充分，是整個(gè)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)驗(yàn)證的關(guān)鍵部分。運(yùn)營(yíng)設(shè)計(jì)域ODD（Operational Design Domain）一詞的原始定義來自SAE J3016中的定義。

SAE J3016 將 ODD 定義為"特定駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)或其功能專門設(shè)計(jì)的運(yùn)行條件，包括但不限于環(huán)境、地理和時(shí)間限制，和/或某些交通或道路特征的存在或缺失。"[1]

簡(jiǎn)單來說，ODD就是要定義好在哪些工況下是能夠自動(dòng)駕駛的，脫離了這些工況，自動(dòng)駕駛就不能保證工作。任何一臺(tái)自動(dòng)駕駛車輛，都必須有一定限定的工況。而這個(gè)工況可以很寬泛，也可以很精準(zhǔn)，并決定了自動(dòng)駕駛車輛能勝任什么樣的場(chǎng)景。比如，一臺(tái)車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)只能在高速上使用，它可以自動(dòng)保持車道、自動(dòng)超車、自動(dòng)跟車、自動(dòng)讓行、自動(dòng)通過ETC、自動(dòng)上下匝道等，但到了城市里就無法完全自動(dòng)駕駛。同時(shí)，要確保自動(dòng)駕駛測(cè)試和驗(yàn)證是完整的，至少需要確保ODD所有方面已經(jīng)通過確保系統(tǒng)安全運(yùn)行，或通過確保系統(tǒng)能夠識(shí)別超出ODD 的范圍。

在工信部發(fā)布的《GBT 汽車駕駛自動(dòng)化分級(jí)》推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，ODD是設(shè)計(jì)時(shí)確定的駕駛自動(dòng)化功能的本車狀態(tài)和外部環(huán)境。運(yùn)行設(shè)計(jì)條件ODC（Operational Design Condition）是設(shè)計(jì)運(yùn)行時(shí)確定的駕駛自動(dòng)化功能可以正常工作的條件，包括ODD、駕駛員狀態(tài)以及其他必要條件。[2]

動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)DDT（Dynamic Driving Task）是在道路交通中運(yùn)行車輛所需的所有實(shí)時(shí)運(yùn)行和策略功能，不包括行程安排和目的地和航路點(diǎn)選擇等戰(zhàn)略功能。

動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)接管DDT fallback（Dynamic Driving Task fallback）是在相同情況下，用戶對(duì)實(shí)施DDT或達(dá)到最低風(fēng)險(xiǎn)條件的響應(yīng)（1）在發(fā)生DDT性能相關(guān)系統(tǒng)故障后，或（2）在ODD退出時(shí)，或ADS對(duì)達(dá)到最低風(fēng)險(xiǎn)條件的響應(yīng)。

目標(biāo)和事件檢測(cè)與響應(yīng)OEDR（Object and Event Detection and Response）是DDT的子任務(wù)，包括監(jiān)控駕駛環(huán)境（檢測(cè)，識(shí)別和分類對(duì)象和事件，并準(zhǔn)備按需要做出響應(yīng)），并對(duì)這些對(duì)象和事件執(zhí)行適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)（即根據(jù)需要完成DDT和/或DDT接管）。

低速自動(dòng)駕駛LSAD（Lowspeed Automated Driving）是最大速度為8.89米/秒（32公里/小時(shí)）的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，將被用于最后一英里的運(yùn)輸、商業(yè)區(qū)的運(yùn)輸、商業(yè)或機(jī)場(chǎng)、港口、大學(xué)校園區(qū)以及其他低速環(huán)境的應(yīng)用。[3]

自動(dòng)駕駛分級(jí)或類別（Levels or Categories of Driving Automation）是基于駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)功能，由該功能和（人工）用戶（如有）之間DDT和DDT fallback執(zhí)行中的角色劃分決定。駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)功能部件的制造商確定該功能的要求、ODD及運(yùn)行特性，包括駕駛自動(dòng)化水平。

ODD案例

（1）ISO 22737中定義的LSAD ODD

每個(gè)LSAD系統(tǒng)都應(yīng)由制造商定義其ODD。一個(gè)LSAD ODD的限制系統(tǒng)應(yīng)至少指定以下屬性：

a) 低速：LSAD系統(tǒng)的速度應(yīng)等于或小于8.89米/秒或32公里/小時(shí)；

b) 適用范圍：例如，受限通道或?qū)Ｓ玫缆罚ü不蛩饺耍蛐腥?自行車道，或限制所有或某些特定類別機(jī)動(dòng)車進(jìn)入的區(qū)域。限制通行的道路可以通過車道標(biāo)記或速度限制或物理分界來指定；

c) 預(yù)定義路線：在LSAD系統(tǒng)運(yùn)行之前，在LSAD系統(tǒng)內(nèi)定義的路線。LSAD系統(tǒng)只能在預(yù)定路線上運(yùn)行。預(yù)定路線應(yīng)由相關(guān)的利益相關(guān)者共同確定（例如，地方當(dāng)局、服務(wù)提供商、制造商等）。調(diào)度員應(yīng)確認(rèn)與預(yù)定路線的任何偏差不會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)情況；

d) 應(yīng)用區(qū)域的照明條件；

e) 天氣狀況；

f) 路況；

g) 存在或不存在VRU；

h) 可行駛區(qū)域內(nèi)可能存在靜態(tài)障礙物；

i) 網(wǎng)聯(lián)要求等。

LSAD系統(tǒng)或調(diào)度員應(yīng)根據(jù)當(dāng)前的ODD條件（例如霧天條件、夜間照明條件），在ODD屬性預(yù)定值的范圍內(nèi)為指定的應(yīng)用選擇操作值（對(duì)于LSAD系統(tǒng)駕駛的車輛）。例如，調(diào)度員或LSAD系統(tǒng)可以決定將雨天的最大允許速度限制為低于晴天的速度。

（2）B款車型的L3級(jí)ODD [4]

a) 地理限制：地理ODD包括地理圍欄的邊界和這些邊界內(nèi)區(qū)域所有適用的交通規(guī)則。只能在有限的高速公路上激活和運(yùn)行，與來往車輛有連續(xù)的結(jié)構(gòu)隔離，沒有交叉路口和環(huán)島。這種道路類型的特點(diǎn)是行人和自行車出現(xiàn)的概率很小。對(duì)這些激活條件的遵守將由車載傳感器檢測(cè)，例如攝像頭監(jiān)測(cè)交通標(biāo)志，并且還將通過高清地圖提供的信息進(jìn)行保證?？紤]到法律要求等各種因素，L3級(jí)ADS被設(shè)計(jì)為在0至85mph（136.79 km/h）的速度下運(yùn)行；

b) 環(huán)境限制：自動(dòng)駕駛車輛持續(xù)監(jiān)測(cè)環(huán)境ODD，以確保在所有條件下安全運(yùn)行。例如，車輛的速度將根據(jù)一天中的時(shí)間、光線條件、路面摩擦系數(shù)太?。ɡ缏访嫔嫌醒┗虮┗蝻L(fēng)太強(qiáng)而調(diào)整；

c) 人類駕駛員的限制：駕駛員必須系好安全帶坐好，并保持清醒等。

（3）A款車型的L3級(jí)ODD

a) 行駛在高速公路上，或者帶有中央隔離帶和護(hù)欄的兩車道以上機(jī)動(dòng)車專用公路上；

b) 所在車道和周邊車道的車間距離在較近也就是說在堵車狀態(tài)下；

c) 車的行駛速度不超過60km/h；

d) 在傳感器可檢測(cè)到的范圍內(nèi)沒有信號(hào)燈，也沒有行人和騎自行車的人等。

NHTSA ODD分類框架

NHTSA在《A Framework for Automated Driving System Testable Cases and Scenarios》中采用六大要素構(gòu)建設(shè)計(jì)運(yùn)行域，包括基礎(chǔ)設(shè)施、駕駛操作限制、周邊物體、互聯(lián)、環(huán)境條件、區(qū)域。[5]

（1）基礎(chǔ)設(shè)施

道路類型：分隔公路、不分隔公路、主干道、城市、農(nóng)村、停車場(chǎng)、多車道、單車道、高載客量車輛（HOV）車道、入口/出口匝道、緊急疏散路線、單向、轉(zhuǎn)彎專用車道、私家路、雙向車道、交叉口（信號(hào)燈、掉頭、四向/雙向停車、環(huán)島、合并車道、轉(zhuǎn)彎專用車道、人行橫道、收費(fèi)廣場(chǎng)、鐵路穿越）（FHWA，2012年）。

道路表面：瀝青、混凝土、混合料、格柵、磚、泥土、礫石、刮過的道路、部分堵塞、減速帶、坑洼、草地（Gibbons，1999）。

道路邊緣：標(biāo)記線、臨時(shí)標(biāo)記線、路肩（鋪砌或礫石）、路肩（草）、混凝土護(hù)欄、格柵、欄桿、路緣、錐體（Sage，2016）。

道路幾何：直線、彎道、山丘、側(cè)峰、拐角（常規(guī)、死角）、負(fù)障礙物、車道寬度（Huang，2010）。

（2）駕駛操作限制

速度限制：最低和最高限速（絕對(duì)、相對(duì)于限速、相對(duì)于周圍交通）（Elpern Waxman，2016）。

交通條件：最小交通量、正常交通量、保險(xiǎn)杠到保險(xiǎn)杠/高峰時(shí)間交通量、交通條件變化（事故、應(yīng)急車輛、施工、封閉道路、特殊事件）（加利福尼亞大學(xué)道路計(jì)劃，2016年）。

（3）周邊物體

標(biāo)志標(biāo)牌：標(biāo)志（例如，停車、讓行、行人、鐵路、學(xué)校區(qū)域等）、交通信號(hào)（閃光、學(xué)校區(qū)域、消防部門區(qū)域等）、人行橫道、鐵路交叉口、停止的公共汽車、施工標(biāo)志、急救信號(hào)、遇險(xiǎn)信號(hào)、道路用戶信號(hào)、手勢(shì)信號(hào)（FHWA，2012）。

道路使用者：車輛類型（轎車、輕型卡車、大型卡車、公共汽車、摩托車、寬載、應(yīng)急車輛、施工設(shè)備、馬車/四輪馬車）、停車車輛、移動(dòng)車輛（手動(dòng)、自動(dòng)）、行人、自行車手（CA DMV，2016）。

非道路使用者障礙物/物體：動(dòng)物（如狗、鹿等）、購物車、碎片（如輪胎碎片、垃圾、梯子）、施工設(shè)備、行人、自行車手。

（4）互聯(lián)

車輛：V2V通信（如C-V2X/DSRC、Wi-Fi）、應(yīng)急車輛。

交通密集信息：眾包數(shù)據(jù)（如Waze）和V2I。

遠(yuǎn)程車隊(duì)管理系統(tǒng)：車輛由可執(zhí)行遠(yuǎn)程操作的操作中心支持（Aljaafreh等人，2011年）。

設(shè)施傳感器等：工作區(qū)警報(bào)、易受傷害的道路使用者、路線和事件管理、GPS、三維高清地圖（Ellicipuram，2016）、坑洞位置、天氣數(shù)據(jù)、云端數(shù)據(jù)等。

（5）環(huán)境條件

天氣：風(fēng)、雨、雪、雨夾雪、溫度。在高速公路上，小雨或小雪可使平均速度降低3%至13%。大雨會(huì)使平均速度降低3%到16%。在大雪中，高速公路的平均速度會(huì)下降5%到40%。小雨時(shí)自由流速度可降低2%至13%，大雨時(shí)可降低6%至17%。雪會(huì)導(dǎo)致自由流速度降低5%至64%。降雨期間，速度變化可降低25%（FHWA，2017c）。

天氣導(dǎo)致的路面條件：積水、道路被淹、道路結(jié)冰、道路積雪。洪水導(dǎo)致車道浸沒，積雪和風(fēng)吹碎屑導(dǎo)致車道阻塞，可能導(dǎo)致通行能力降低。由于危險(xiǎn)條件（如大風(fēng)中的大型卡車）造成的道路封閉和通行限制也會(huì)降低道路通行能力（FHWA，2017）。

顆粒物：霧、煙、煙霧、灰塵/污垢、泥。低能見度可導(dǎo)致速度降低10%至12%。霧和強(qiáng)降水以及風(fēng)吹雪、灰塵和煙霧會(huì)縮短能見度距離。低能見度條件會(huì)導(dǎo)致速度差異增大，從而增加碰撞風(fēng)險(xiǎn)。每年在霧中發(fā)生的車禍超過38700起，每年有600多人在這些車禍中喪生，16300多人受傷（FHWA，2017b）。

光照：白天（太陽：頭頂、后照燈和前照燈）、黎明、黃昏、夜晚、路燈、前照燈（常規(guī)和遠(yuǎn)光）、迎面而來的車輛燈光（頭頂照明、后照燈和前照燈）（FHWA，2017a）。

（6）區(qū)域

地理圍欄：中央商務(wù)區(qū)、校園和退休社區(qū)（例如，CityMobil2是固定路線，包括道路上和人行道上的<20 mph路線）。

交通管控區(qū)域：可能包括臨時(shí)車道封閉、動(dòng)態(tài)交通標(biāo)志、可變限速、臨時(shí)或不存在的車道標(biāo)志、人工引導(dǎo)交通、裝卸區(qū)。

學(xué)校區(qū)域：動(dòng)態(tài)限速、不穩(wěn)定的行人和車輛行為（Marshall，2017）。

國(guó)家/州：任何法律、監(jiān)管、執(zhí)法、侵權(quán)或其他考慮因素（例如，跟蹤距離、許可等）（Bomey&Zambito，2017）。

干擾區(qū)域：隧道、停車場(chǎng)、茂密的樹葉、高層建筑和大氣條件限制的GPS。

英國(guó) PAS1883 標(biāo)準(zhǔn)

2020年8月，英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)BSI發(fā)布 PAS1883 標(biāo)準(zhǔn)《Operational Design Domain (ODD) taxonomy for an automated driving system (ADS) – Specification》，采用三大要素構(gòu)建設(shè)計(jì)運(yùn)行域，包括景觀（區(qū)域、可行駛區(qū)域、交叉口、特殊結(jié)構(gòu)、固定道路結(jié)構(gòu)、臨時(shí)道路結(jié)構(gòu)），環(huán)境條件（天氣、微粒、照明、互聯(lián)），動(dòng)態(tài)元素（交通、目標(biāo)車輛）。[6]

（1）景觀

區(qū)域：a）地理圍欄區(qū)；b）交通管理區(qū)；c）學(xué)校區(qū)域；d）國(guó)家或區(qū)域；e）干擾區(qū)，例如茂密的樹葉或高層建筑導(dǎo)致的定位信號(hào)丟失。

可行駛區(qū)域：a）可行駛區(qū)域類型；b）可駕駛區(qū)域幾何結(jié)構(gòu)；c）可行駛區(qū)域車道規(guī)格；d）可行駛區(qū)域標(biāo)志；e）可駕駛區(qū)域邊緣；f）可駕駛區(qū)域表面。

可行駛區(qū)域類型：高速公路、放射狀道路（A道路是高密度交通道路，將高速公路連接到分配道路或城市中心）、分配道路（B道路將A道路與次要道路或地方道路連接起來，通常具有低至中等通行能力）、次要道路（次要道路或地方道路為居民區(qū)和其他地方發(fā)展提供通道）、支路、停車場(chǎng)、共享空間；

可駕駛區(qū)域幾何結(jié)構(gòu)：水平面（直線和曲線）；橫切面（分割、不可分割、行人路、邊緣障礙物、不同類型的車道）；縱向平面（上坡（正坡度）、下坡（負(fù)坡度）、水平面）。

可行駛區(qū)域車道規(guī)格：車道尺寸、車道標(biāo)志、車道類型（公交車道、交通車道、自行車道、有軌電車車道、應(yīng)急車道或其他專用車道）、車道數(shù)、行駛方向。

可行駛區(qū)域標(biāo)志：信息標(biāo)志、監(jiān)管標(biāo)志、警告標(biāo)志。

可駕駛區(qū)域邊緣：標(biāo)記線、路肩（鋪砌或礫石）、路肩（草）、固體屏障（例如格柵、軌道、路緣、錐體）、臨時(shí)標(biāo)記線、沒有。

可駕駛區(qū)域表面：可行駛區(qū)域表面類型（松散（如礫石、泥土、沙子）、分段式（如混凝土板、花崗巖、鵝卵石）、均勻（如瀝青））、可駕駛區(qū)域表面特征（包括交通和天氣造成的損壞，分類為裂縫、坑洞、車轍或隆起）、可行駛區(qū)域引起的路面狀況（結(jié)冰、淹沒的道路、海市蜃樓、可行駛區(qū)域的積雪、死水、濕路、表面污染）。

交叉口：環(huán)形交叉口、交叉口（T型交叉口、Y形交叉口、十字交叉口、交錯(cuò)交叉口、立體交叉口）。

特殊結(jié)構(gòu)：自動(dòng)訪問控制、橋梁、行人過路處、鐵路道口、隧道、收費(fèi)廣場(chǎng)。

固定道路結(jié)構(gòu)：建筑物、街燈、街道設(shè)施（例如護(hù)柱）、植被。

臨時(shí)道路結(jié)構(gòu)：施工現(xiàn)場(chǎng)繞道、垃圾收集、道路工程、道路標(biāo)志。

（2）環(huán)境條件

天氣：風(fēng)、降雨、降雪。

微粒：海洋（僅沿海地區(qū)）、非沉淀水滴或冰晶（即，霧/霧）、沙塵、煙霧和污染、火山灰。

照明：白天、夜間或低環(huán)境照明條件、云、人工照明（可能是路燈或迎面而來的車輛燈）。

互聯(lián)：V2X。

（3）動(dòng)態(tài)元素

交通：實(shí)體密度、交通量、流量、實(shí)體類型、有特殊車輛（如救護(hù)車或警察車輛）。

主題車輛：主題車輛的速度是額外的ODD屬性。

SAE J2980 ODD分類框架

SAE J2980標(biāo)準(zhǔn)中推薦使用六大要素構(gòu)建運(yùn)行設(shè)計(jì)域，包括位置（公路、鄉(xiāng)村道路、城市道路、交叉口、土路、越野、停車場(chǎng)、車道、維修車庫），道路狀況（道路摩擦（干、冰、雪、濕、裂）、坡度、道路寬度），駕駛操作（啟動(dòng)、停車、向前行駛、向后行駛、直行、轉(zhuǎn)彎、避開車道、變道、關(guān)閉），車輛狀態(tài)（滑行、爬行、加速、減速、駐車、停止、碰撞），其他考慮因素（側(cè)風(fēng)，即將來臨的交通，施工區(qū)域，事故場(chǎng)景，交通堵塞，行人），其他車輛特征（其他車輛系統(tǒng)的狀態(tài)：故障代碼、拖車、重載、啟動(dòng)關(guān)閉/打開、遠(yuǎn)程車輛啟動(dòng)、其他技術(shù)）。[7]

歐洲PEGASUS項(xiàng)目

歐洲PEGASUS 項(xiàng)目提出了一個(gè)具有六個(gè)獨(dú)立層的場(chǎng)景系統(tǒng)描述模型[8]：

a) 道路：幾何結(jié)構(gòu)、拓?fù)?，路面質(zhì)量、邊界（路面）；

b) 基礎(chǔ)設(shè)施：邊界（結(jié)構(gòu)），標(biāo)志牌、信號(hào)燈等；

c) 第一層和第二層的臨時(shí)操縱：道路的臨時(shí)性設(shè)施，如臨時(shí)封路、道路施工現(xiàn)場(chǎng)等；

d) 目標(biāo)物：靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、移動(dòng)，交互、機(jī)動(dòng)；

e) 自然環(huán)境：天氣、光照等其他環(huán)境信息；

f) 數(shù)字信息：數(shù)字信息，如V2X信息、數(shù)字地圖信息等。

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