可能是最专业的自动驾驶等级解读

在大多数人看来,谈论自动驾驶汽车的“标准方法”就是“等级”,自动驾驶等级概念现在已经让圈子内的人耳熟能详,自从NHTSA和SAE提出了自动驾驶等级的概念,所有人就言必称L3,L4。不得不说这两个机构在制造和传播概念上的出色水平,一个字母加一个数字的组合,就可以让人马上对一个复杂系统的水平有个大致的印象。然而,这种粗糙的分级方式在系统复杂到一定程度以后就开始让人迷惑,至少,大多数人都对此都存在不一样的理解。所以现在,就来详细解读一下这些定义。


重新来温习一下等级的定义吧,非官方的文章对此有太多有歧义的解读,,其下属的美国公路交通安全管理局NHTSA和美国汽车工程学会SAE官网的定义。,明确将SAE的自动驾驶分级规范 International J3016 标准确立为定义自动化/自动驾驶车辆的全球行业参照标准,所以我们先来看SAE的定义。


SAE的定义,如上文所说,包含在2016年更新的SAE J3016 - 201609规范中,其将自动驾驶分为0 - 5 共6个等级:


在讨论SAE的自动驾驶等级划分前,有几个定义必须先明确,记住下面几个标成红色的词,否则你会看不懂SAE在说什么:


- DDT 

Dynamic Driving Task 动态驾驶任务,指在路上行驶中操作车辆所需的所有实时操作和“战术”功能,不包括旅程安排和目的地/ 经停地点选择等“战略”功能,包括但不限于:

  1. 横向车辆运动控制(转向)

  2. 纵向车辆运动控制(加减速)

  3. 监控驾驶环境

  4. 目标和事件响应(战术的)

  5. “战术”行驶规划

  6. 通过照明,信号和手势等(战术的)表明意图


- OEDR

Object and Event Detection Response 目标和事件探测及反应,它是DDT的子任务,包括监测驾驶环境(检测,识别和分类对象和事件,并准备按需要做出响应)并对这些对象和事件执行适当的响应(即根据需要完成DDT和/或 DDT后备)。


- DDT Fallback

Dynamic Driving Task Fallback 动态驾驶任务后备,包括:

    用户或自动驾驶系统执行DDT;

    在出现DDT性能相关系统故障后控制车辆进入最低风险状态;

    在退出设计运行区域后控制车辆进入最低风险状态。


- ODD

Operational Design Domain 设计运行区域,给定的驾驶自动化系统或其特征被设计为起作用的具体条件,包括但不限于驾驶模式。这里的“驾驶模式”是个专有名词,指高速公路驾驶,或者在城区内行驶的意思。之所以使用这个词,是因为在之前的版本中,“驾驶模式”被用来当作设计运行区域ODD使用,而新版本的规范,更多使用ODD来准确描述驾驶场景的要求。(所以SAE这个定义简直就是自己打脸)。


下面来看具体的等级定义:


Level 0:No Driving Automation(0级,非自动驾驶)

驾驶员执行整个动态驾驶任务,即使有主动安全系统的加持


Level 1:Drive Assistance(1级,驾驶辅助)

由自动驾驶系统执行动态驾驶任务的侧向纵向车辆运动控制子任务(但不能同时),并且期望驾驶员执行动态驾驶任务的其余部分。


Level 2:Partial Driving Automation(部分自动驾驶)

自动驾驶系统执行某个特定且持续的设计运行区域内的动态驾驶任务的侧向纵向车辆运动控制子任务,期望驾驶员完成目标和事件探测及反应子任务并监督驾驶自动化系统。


Level3:Conditional Driving Automation(有条件的自动驾驶)

自动驾驶系统执行某个特定且持续的设计运行区域内的所有动态驾驶任务。要求动态驾驶任务后备就绪,并可以接受自动驾驶系统发布的干预请求,以及适当的处理其他车辆系统中与动态驾驶任务性能相关的系统故障。


Level4:High Driving Automation(高度自动驾驶)

自动驾驶系统执行某个特定且持续的设计运行区域内的所有动态驾驶任务和动态驾驶任务后备,不要求任何用户对干预请求做出回应。


Level5:Full Driving Automation(完全自动驾驶)

自动驾驶系统执行所有动态驾驶任务和动态驾驶任务后备(即不限于特定的设计运行区域),不要求任何用户对干预请求做出回应。


不同等级之间的转换关系,可以简单的用下面这张图来归纳。



NHTSA的定义,包含在其2013年发布的《Preliminary Statement of Policy Concerning Automated Vehicles》中,将自动驾驶分为0 - 4 共五个等级:


Level 0 : No - Automation (0级:非自动驾驶)

驾驶员始终完全掌握主要车辆控制(刹车,转向,油门和动力),并全权负责监控道路和所有车辆控制装置的安全操作。

具有某些驾驶员辅助/便利系统但对转向,制动或油门没有控制权的车辆仍将被视为“0级”车辆。

例如仅提供警告的系统(例如,前向碰撞警告FCW,车道偏离警告LDW,盲点监控BSD)以及提供自动辅助控制的系统,例如雨刮器,大灯,转向信号灯,危险信号灯等。即使是具有单独V2V警告技术的车辆也处于此级别,该技术可以显着增强下面描述的许多技术,并且能够在传感器和照相机不能实现的几种情况下提供警告(例如,车辆在十字路口彼此靠近时)。


Level 1:Function - Specific Automation (1级:特定功能的自动驾驶)

这个级别的自动化包括一个或多个特定功能,多个特定功能之间是彼此独立运行的。驾驶员具有总体控制权,独自负责安全操作,但可以:

- 通过主控制器选择放弃有限的权限(如自适应巡航控制系统)

- 车辆自动获取主控制器的有限权限(如电子稳定控制系统)

- 自动系统提供额外的控制在某些正常驾驶或即将发生碰撞的情况下帮助驾驶员(例如,紧急情况下的动态制动支持)

这个级别的车辆可能具有将单独的驾驶员辅助和紧急避撞技术结合在一起的”复合“能力,但不能让驾驶员放松警惕,也不会承担驾驶员的驾驶责任。车辆的自动化系统可以辅助或增强驾驶员进行其中一项操作 - 转向制动/油门控制(但不是两者),但纵向和横向的车辆控制系统不可同时工作,也不允许驾驶员在手离开方向盘的同时脚也离开踏板。特定功能的自动化系统的包括:巡航控制,自动制动AEB和车道保持LKA。


Level 2:Combined Function Automation(2级:集成功能的自动驾驶)

该级别包含至少两个主要车辆控制的自动化,旨在协调工作以减轻驾驶员负担。当驾驶员在某些有限驾驶情况下放弃主动控制时,处于该自动化水平的车辆可以利用共享权限。司机仍然负责监控道路和安全操作,并随时准备在短时间内进行接管。系统可以直接放弃控制而不提前警告,而驾驶员必须准备好安全地控制车辆。

2级系统的一个例子就是自适应巡航控制ACC与车道对中LKA相结合。1级和2级之间的主要区别在于,特定操作条件下的2级功能启用后,驾驶员可以同时放开方向盘和脚踏板,停止对车辆的物理操作。


Level 3:Limited Self-Driving Automation(3级:有限自动驾驶)

这种自动化水平的车辆允许驾驶员在特定交通或环境条件下放弃所有安全相关功能的控制权,并依赖车辆来监视那些需要转换回驾驶员控制的状况的变化。驾驶员偶尔进行控制,但具有足够舒适的转换时间。车辆的设计要确保在自动驾驶模式下安全运行。举个例子:自动驾驶的汽车可以确定系统何时不再能够支持自动化,如预计到前方有施工区域,然后发信号给驾驶员,让驾驶员重新开始接管驾驶任务,并提供适当的转换时间以安全地切换成手动控制。

2级和3级之间的主要区别在于:3级时,车辆的设计使驾驶员在驾驶时不会持续监控道路。


Level 4:Full Self-Driving Automation(4级:完全自动驾驶)

车辆执行所有安全相关的驾驶功能并监测整个行程的道路状况。 设计预期驾驶员将提供目的地或导航(路径)输入,但在旅行期间的任何时间不进行控制。 同时适用于有人和无人的车辆。 按照设计,安全操作仅依赖于自动车辆系统。




可以清楚看到的是:SAE和NHTSA在0-3级自动驾驶的定义基本一致,主要的区别在于4级。NHTSA的4级等于SAE的4级和5级之和,从实现路径的角度看,SAE的分级显然要更合理一些,因为“特定区域”的存在可以大大降低全自动驾驶的技术难度。


实际上,SAE最大的成功,在于创造了那几个缩写。依靠这几个缩写,可以非常清晰的把一个功能定义成某个级别。按照SAE的3级标准,我甚至不认为奥迪A8的TJP可以被称为3级(但它确实在宣传的时候被称为3级了不是吗?)但不可否认的是,TJP这个功能确实对用户有很多帮助,它可以在某些情况下大大的减少驾驶员负担,明明可以做的比常规的2级功能多(比如TJA),如果还将自己称为2级,如何在宣传的时候突出其优势呢?


事实上这也是SAE和NHTSA进行自动驾驶等级划分的弊端。如文章一开始所说,人们总希望尽可能简单的描述一个复杂的系统,然而事情不会这么简单。道路环境千变万化,一个ODD包含的内容更是难以描述。包含一个限制条件的ODD,和包含20个限制条件的ODD,其难度和配置相去甚远。同样,一个简单场景下的4级功能,可能比另一个复杂场景下的3级功能简单很多。SAE的本意也许是为了给工程技术人员一个可以量化的指标,或者一条可能的技术发展路径指导,但最终这个规范却在某种程度上束缚了工程师们的手脚。


最喜欢这些概念的,也许是互联网公司和投资人们,简单清晰,等级烙印强烈,易于传播和接受。Perfect!然而作为工程师,不但要理解这些定义的具体内容,还应该有自己的判断。毕竟,市场和用户,才是工程师们的目标。


好吧,你也可以说,不管To B还是To C,最终都是To VC。


也许这就是互联网行业和汽车行业思维的本质不同。





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