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怎样限定自动驾驶汽车的行驶范围?

来源: 长城网  作者:刘志忠
2022-08-26 11:11:48
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  L4级及以下的自动驾驶技术,是在一定的区域范围内实现自动驾驶,这个区域成为“设计运行范围”。L5级的自动驾驶可在任何区域、道路上行驶。

  在工信部发布的《GBT 汽车驾驶自动化分级》推荐性国家标准中,设计运行范围(Operational Design Domain,ODD:自动驾驶系统功能设定的运行条件)是指:驾驶自动化系统设计时确定的适用于其功能运行的外部环境条件。

  简单来说,ODD就是要限定在哪些区域是能够自动驾驶的,离开了这些区域,自动驾驶就不能保证正常工作。任何一台自动驾驶车辆,都必须有一定限定的区域。比如,某种自动驾驶系统只能在高速上使用,它可以自动保持车道、自动超车、自动跟车、自动让行、自动通过ETC、自动上下匝道等,但到了城市里该系统就无法完全自动驾驶。同时,要确保自动驾驶测试和验证是完整的,至少需要确保ODD所有方面已经通过确保系统安全运行,或通过确保系统能够识别超出ODD 的范围。

  SAE J2980标准中推荐使用六大要素构建运行设计域,包括位置(公路、乡村道路、城市道路、交叉口、土路、越野、停车场、车道、维修车库),道路状况(道路摩擦:干、冰、雪、湿、裂、坡度、道路宽度),驾驶操作(启动、停车、向前行驶、向后行驶、直行、转弯、避开车道、变道、关闭),车辆状态(滑行、爬行、加速、减速、驻车、停止、碰撞),其他考虑因素(侧风,即将来临的交通,施工区域,事故场景,交通堵塞,行人),其他车辆特征(其他车辆系统的状态:故障代码、拖车、重载、启动关闭/打开、远程车辆启动、其他技术)。

  NHTSA(美国高速公路安全管理局)在《A Framework for Automated Driving System Testable Cases and Scenarios》中采用六大要素构建设计运行域,包括基础设施、驾驶操作限制、周边物体、互联、环境条件、区域。

  ①基础设施

  道路类型:分隔公路、不分隔公路、主干道、城市、农村、停车场、多车道、单车道、高载客量车辆(HOV)车道、入口/出口匝道、紧急疏散路线、单向、转弯专用车道、私家路、双向车道、交叉口(信号灯、掉头、四向/双向停车、环岛、合并车道、转弯专用车道、人行横道、收费广场、铁路穿越)。道路表面:沥青、混凝土、混合料、格栅、砖、泥土、砾石、刮过的道路、部分堵塞、减速带、坑洼、草地。道路边缘:标记线、临时标记线、路肩(铺砌或砾石)、路肩(草)、混凝土护栏、格栅、栏杆、路缘、锥体。道路几何:直线、弯道、山丘、侧峰、拐角(常规、死角)、负障碍物、车道宽度。

  ②驾驶操作限制

  速度限制:最低和最高限速(绝对、相对于限速、相对于周围交通。交通条件:最小交通量、正常交通量、保险杠到保险杠/高峰时间交通量、交通条件变化,事故、应急车辆、施工、封闭道路、特殊事件)。

  ③周边物体

  标志标牌:标志(例如,停车、让行、行人、铁路、学校区域等)、交通信号(闪光、学校区域、消防部门区域等)、人行横道、铁路交叉口、停止的公共汽车、施工标志、急救信号、遇险信号、道路用户信号、手势信号。道路使用者:车辆类型(轿车、轻型卡车、大型卡车、公共汽车、摩托车、宽载、应急车辆、施工设备、马车/四轮马车)、停车车辆、移动车辆(手动、自动)、行人、自行车手。非道路使用者障碍物/物体:动物(如狗、鹿等)、购物车、碎片(如轮胎碎片、垃圾、梯子)、施工设备、行人、自行车手。

  ④互联

  车辆:V2V通信(如C-V2X/DSRC、Wi-Fi)、应急车辆。交通密集信息:众包数据和V2I。远程车队管理系统:车辆由可执行远程操作的操作中心支持。设施传感器等:工作区警报、易受伤害的道路使用者、路线和事件管理、GPS、三维高清地图、坑洞位置、天气数据、云端数据等。

  ⑤环境条件

  天气:风、雨、雪、雨夹雪、温度。在高速公路上,小雨或小雪可使平均速度降低3%至13%。大雨会使平均速度降低3%到16%。在大雪中,高速公路的平均速度会下降5%到40%。小雨时自由流速度可降低2%至13%,大雨时可降低6%至17%。雪会导致自由流速度降低5%至64%。降雨期间,速度变化可降低25%。天气导致的路面条件:积水、道路被淹、道路结冰、道路积雪。洪水导致车道浸没,积雪和风吹碎屑导致车道阻塞,可能导致通行能力降低。由于危险条件(如大风中的大型卡车)造成的道路封闭和通行限制也会降低道路通行能力。颗粒物:雾、烟、烟雾、灰尘/污垢、泥。低能见度可导致速度降低10%至12%。雾和强降水以及风吹雪、灰尘和烟雾会缩短能见度距离。低能见度条件会导致速度差异增大,从而增加碰撞风险。光照:白天(太阳:头顶、后照灯和前照灯)、黎明、黄昏、夜晚、路灯、前照灯(常规和远光)、迎面而来的车辆灯光(头顶照明、后照灯和前照灯)。

  ⑥区域

  地理围栏:中央商务区、校园和退休社区。交通管控区域:可能包括临时车道封闭、动态交通标志、可变限速、临时或不存在的车道标志、人工引导交通、装卸区。学校区域:动态限速、不稳定的行人和车辆行为。国家/州:任何法律、监管、执法、侵权或其他考虑因素(例如,跟踪距离、许可等)。干扰区域:隧道、停车场、茂密的树叶、高层建筑和大气条件限制的GPS。

  2020年8月,英国标准协会BSI发布 PAS1883 标准《Operational Design Domain (ODD) taxonomy for an automated driving system (ADS)–Specification》,采用三大要素构建设计运行域,包括景观(区域、可行驶区域、交叉口、特殊结构、固定道路结构、临时道路结构),环境条件(天气、微粒、照明、互联),动态元素(交通、目标车辆)。

  (1)景观

  区域:a、地理围栏区;b、交通管理区;c、学校区域;d、国家或区域;e、干扰区,例如茂密的树叶或高层建筑导致的定位信号丢失。

  可行驶区域:a、可行驶区域类型;b、可驾驶区域几何结构;c、可行驶区域车道规格;d、可行驶区域标志;e、可驾驶区域边缘;f、可驾驶区域表面。

  可行驶区域类型:高速公路、放射状道路(A道路是高密度交通道路,将高速公路连接到分配道路或城市中心)、分配道路(B道路将A道路与次要道路或地方道路连接起来,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为居民区和其他地方发展提供通道)、支路、停车场、共享空间;

  可驾驶区域几何结构:水平面(直线和曲线);横切面(分割、不可分割、行人路、边缘障碍物、不同类型的车道);纵向平面(上坡:正坡度、下坡-负坡度、水平面)。

  可行驶区域车道规格:车道尺寸、车道标志、车道类型(公交车道、交通车道、自行车道、有轨电车车道、应急车道或其他专用车道)、车道数、行驶方向。

  可行驶区域标志:信息标志、监管标志、警告标志。可驾驶区域边缘:标记线、路肩(铺砌或砾石)、路肩(草)、固体屏障(例如格栅、轨道、路缘、锥体)、临时标记线、没有。

  可驾驶区域表面:可行驶区域表面类型(松散如砾石、泥土、沙子、分段式如混凝土板、花岗岩、鹅卵)、均匀如沥青、可驾驶区域表面特征(包括交通和天气造成的损坏,分类为裂缝、坑洞、车辙或隆起)、可行驶区域引起的路面状况(结冰、淹没的道路、海市蜃楼、可行驶区域的积雪、死水、湿路、表面污染)。

  交叉口:环形交叉口、交叉口(T型交叉口、Y形交叉口、十字交叉口、交错交叉口、立体交叉口)。

  特殊结构:自动访问控制、桥梁、行人过路处、铁路道口、隧道、收费广场。

  固定道路结构:建筑物、街灯、街道设施(例如护柱)、植被。

  临时道路结构:施工现场绕道、垃圾收集、道路工程、道路标志。

  (2)环境条件

  天气:风、降雨、降雪。

  微粒:海洋(仅沿海地区)、非沉淀水滴或冰晶(即,雾/雾)、沙尘、烟雾和污染、火山灰。

  照明:白天、夜间或低环境照明条件、云、人工照明(可能是路灯或迎面而来的车辆灯)。

  互联网:V2X。

  (3)动态元素

  交通实体密度、交通量、流量、实体类型、特殊车辆(如救护车或警察车辆)、目标车辆等。

  参考:吴冬升 一文详解自动驾驶的运行设计域(ODD)

  (作者:河北交通职业技术学院教授 刘志忠)

关键词:自动驾驶,行驶范围责任编辑:赵健

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