2021年4月30日，SAE發(fā)布了第四版J3016《駕駛自動化分級》，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《預定路線的低速自動駕駛(LSAD)性能要求、系統(tǒng)要求和性能測試規(guī)范》。

本系列將詳細解讀自動駕駛ODD、DDT、DDT fallback、OEDR、低速自動駕駛和自動駕駛分級。

01 基本概念

自動駕駛需要在地球上各個國家地區(qū)都能正確工作。因此要求綜合考慮各種不同類型的道路、道路標記、交通標志等，以及環(huán)境問題，如天氣狀況。確保自動駕駛汽車在其預定的運行環(huán)境中表現(xiàn)充分，是整個自動駕駛系統(tǒng)驗證的關(guān)鍵部分。運營設(shè)計域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"特定駕駛自動化系統(tǒng)或其功能專門設(shè)計的運行條件，包括但不限于環(huán)境、地理和時間限制，和/或某些交通或道路特征的存在或缺失。"[1]

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

在工信部發(fā)布的《GBT 汽車駕駛自動化分級》推薦性國家標準中，ODD是設(shè)計時確定的駕駛自動化功能的本車狀態(tài)和外部環(huán)境。運行設(shè)計條件ODC(Operational Design Condition)是設(shè)計運行時確定的駕駛自動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]

動態(tài)駕駛?cè)蝿誅DT(Dynamic Driving Task)是在道路交通中運行車輛所需的所有實時運行和策略功能，不包括行程安排和目的地和航路點選擇等戰(zhàn)略功能。

動態(tài)駕駛?cè)蝿战庸蹹DT fallback(Dynamic Driving Task fallback)是在相同情況下，用戶對實施DDT或達到最低風險條件的響應(1)在發(fā)生DDT性能相關(guān)系統(tǒng)故障后，或(2)在ODD退出時，或ADS對達到最低風險條件的響應。

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

低速自動駕駛LSAD(Lowspeed Automated Driving)是最大速度為8.89米/秒(32公里/小時)的自動駕駛系統(tǒng)，將被用于最后一英里的運輸、商業(yè)區(qū)的運輸、商業(yè)或機場、港口、大學校園區(qū)以及其他低速環(huán)境的應用。[3]

自動駕駛分級或類別(Levels or Categories of Driving Automation)是基于駕駛自動化系統(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。駕駛自動化系統(tǒng)功能部件的制造商確定該功能的要求、ODD及運行特性，包括駕駛自動化水平。

02 ODD案例

(1)ISO 22737中定義的LSAD ODD

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

• 低速：LSAD系統(tǒng)的速度應等于或小于8.89米/秒或32公里/小時;
• 適用范圍：例如，受限通道或?qū)Ｓ玫缆?公共或私人)，或行人/自行車道，或限制所有或某些特定類別機動車進入的區(qū)域。限制通行的道路可以通過車道標記或速度限制或物理分界來指定;
• 預定義路線：在LSAD系統(tǒng)運行之前，在LSAD系統(tǒng)內(nèi)定義的路線。LSAD系統(tǒng)只能在預定路線上運行。預定路線應由相關(guān)的利益相關(guān)者共同確定(例如，地方當局、服務提供商、制造商等)。調(diào)度員應確認與預定路線的任何偏差不會導致危險情況;d) 應用區(qū)域的照明條件;
• 天氣狀況;
• 路況;
• 存在或不存在VRU;
• 可行駛區(qū)域內(nèi)可能存在靜態(tài)障礙物;
• 網(wǎng)聯(lián)要求等。

LSAD系統(tǒng)或調(diào)度員應根據(jù)當前的ODD條件(例如霧天條件、夜間照明條件)，在ODD屬性預定值的范圍內(nèi)為指定的應用選擇操作值(對于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是行人和自行車出現(xiàn)的概率很小。對這些激活條件的遵守將由車載傳感器檢測，例如攝像頭監(jiān)測交通標志，并且還將通過高清地圖提供的信息進行保證。考慮到法律要求等各種因素，L3級ADS被設(shè)計為在0至85mph(136.79 km/h)的速度下運行;

b) 環(huán)境限制：自動駕駛車輛持續(xù)監(jiān)測環(huán)境ODD，以確保在所有條件下安全運行。例如，車輛的速度將根據(jù)一天中的時間、光線條件、路面摩擦系數(shù)太小(例如路面上有雪或冰)或風太強而調(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ODD

• 行駛在高速公路上，或者帶有中央隔離帶和護欄的兩車道以上機動車專用公路上;
• 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;
• 車的行駛速度不超過60km/h;
• 在傳感器可檢測到的范圍內(nèi)沒有信號燈，也沒有行人和騎自行車的人等。

03 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)計運行域，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、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、收費廣場、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：標記線、臨時標記線、路肩(鋪砌或礫石)、路肩(草)、混凝土護欄、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、相對于限速、相對于周圍交通)(Elpern Waxman，2016)。

交通條件：最小交通量、正常交通量、保險杠到保險杠/高峰時間交通量、交通條件變化(事故、應急車輛、施工、封閉道路、特殊事件)(加利福尼亞大學道路計劃，2016年)。

(3)周邊物體

標志標牌：標志(例如，停車、讓行、行人、鐵路、學校區(qū)域等)、交通信號(閃光、學校區(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、施工標志、急救信號、遇險信號、道路用戶信號、手勢信號(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、應急車輛、施工設(shè)備、馬車/四輪馬車)、停車車輛、移動車輛(手動、自動)、行人、自行車手(CA DMV，2016)。

非道路使用者障礙物/物體：動物(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)、應急車輛。

交通密集信息：眾包數(shù)據(jù)(如Waze)和V2I。

遠程車隊管理系統(tǒng)：車輛由可執(zhí)行遠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、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、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%。大雨會使平均速度降低3%到16%。在大雪中，高速公路的平均速度會下降5%到40%。小雨時自由流速度可降低2%至13%，大雨時可降低6%至17%。雪會導致自由流速度降低5%至64%。降雨期間，速度變化可降低25%(FHWA，2017c)。

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

顆粒物：霧、煙、煙霧、灰塵/污垢、泥。低能見度可導致速度降低10%至12%。霧和強降水以及風吹雪、灰塵和煙霧會縮短能見度距離。低能見度條件會導致速度差異增大，從而增加碰撞風險。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：可能包括臨時車道封閉、動態(tài)交通標志、可變限速、臨時或不存在的車道標志、人工引導交通、裝卸區(qū)。

學校區(qū)域：動態(tài)限速、不穩(wěn)定的行人和車輛行為(Marshall，2017)。

國家/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、茂密的樹葉、高層建筑和大氣條件限制的GPS。

04 英國 PAS1883 標準

2020年8月，英國標準協(xié)會BSI發(fā)布 PAS1883 標準《Operational Design Domain (ODD) taxonomy for an automated driving system (ADS) – Specification》，采用三大要素構(gòu)建設(shè)計運行域，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)、臨時道路結(jié)構(gòu))，環(huán)境條件(天氣、微粒、照明、互聯(lián))，動態(tài)元素(交通、目標車輛)。[6]

(1)景觀

區(qū)域：

• 地理圍欄區(qū);
• 交通管理區(qū);
• 學校區(qū)域;
• 國家或區(qū)域;
• 干擾區(qū)，例如茂密的樹葉或高層建筑導致的定位信號丟失。

可行駛區(qū)域：

• 可行駛區(qū)域類型;
• 可駕駛區(qū)域幾何結(jié)構(gòu);
• 可行駛區(qū)域車道規(guī)格;
• 可行駛區(qū)域標志;
• 可駕駛區(qū)域邊緣;
• 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、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(負坡度)、水平面)。

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

可行駛區(qū)域標志：信息標志、監(jiān)管標志、警告標志。

可駕駛區(qū)域邊緣：標記線、路肩(鋪砌或礫石)、路肩(草)、固體屏障(例如格柵、軌道、路緣、錐體)、臨時標記線、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、交錯交叉口、立體交叉口)。

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

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

臨時道路結(jié)構(gòu)：施工現(xiàn)場繞道、垃圾收集、道路工程、道路標志。

(2)環(huán)境條件

• 天氣：風、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)動態(tài)元素

• 交通：實體密度、交通量、流量、實體類型、有特殊車輛(如救護車或警察車輛)。
• 主題車輛：主題車輛的速度是額外的ODD屬性。

05 SAE J2980 ODD分類框架

SAE J2980標準中推薦使用六大要素構(gòu)建運行設(shè)計域，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、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、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，即將來臨的交通，施工區(qū)域，事故場景，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、啟動關(guān)閉/打開、遠程車輛啟動、其他技術(shù))。[7]

06 歐洲PEGASUS項目

歐洲PEGASUS 項目提出了一個具有六個獨立層的場景系統(tǒng)描述模型[8]：

1. 道路：幾何結(jié)構(gòu)、拓撲，路面質(zhì)量、邊界(路面);
2. 基礎(chǔ)設(shè)施：邊界(結(jié)構(gòu))，標志牌、信號燈等;
3. 第一層和第二層的臨時操縱：道路的臨時性設(shè)施，如臨時封路、道路施工現(xiàn)場等;
4. 目標物：靜態(tài)、動態(tài)、移動，交互、機動;
5. 自然環(huán)境：天氣、光照等其他環(huán)境信息;
6. 數(shù)字信息：數(shù)字信息，如V2X信息、數(shù)字地圖信息等。