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自動駕駛從小白到小強48～設(shè)計運行域ODD
2024-10-15 07:33:08· 來源：智駕小強
1.什么是智駕系統(tǒng)的ODD
2.自動駕駛系統(tǒng)ODD的組成要素
3.ODD邊界的確定和應(yīng)用
1.什么是智駕系統(tǒng)的ODD
許多企業(yè)在宣傳自己的智駕功能時，經(jīng)常會出現(xiàn)“7×24小時”、“全國哪里都能開”、“全天候”等字眼。
事實真的如此么？駕駛員不系安全帶時智駕功能能激活么？車輛轉(zhuǎn)彎時智駕功能能激活么？車輛換道壓線時智駕功能能激活么？暴雨天氣時智駕功能能激活么？車輛處于倒擋時智駕功能能激活么……
想必大多問題的答案都是：“不能”。因為當前還沒有能達到L5級的完全自動駕駛系統(tǒng)。
L1～L4級駕駛自動化系統(tǒng)都會有一個運行設(shè)計域ODD（Operational Design Domain），即智駕系統(tǒng)正常工作的范圍。
智能駕駛系統(tǒng)的設(shè)計運行域ODD（Operational Design Domain）：是指在設(shè)計智能駕駛功能時所確定的本車狀態(tài)和外部環(huán)境條件，這些條件限定了智能駕駛系統(tǒng)能夠安全、有效地運行的范圍，包括車輛狀態(tài)（速度、故障、載荷等）、道路類型（高速、城市、鄉(xiāng)村、有無車道線等）、交通狀況（正常、擁堵、緊急、施工等）、天氣條件（晴天、雨天、雪天、沙塵、霧霾等）、光照條件（白天、夜晚有/無路燈、逆光、背光等）等多種因素。
SAE J3016《駕駛自動化分級》標準提供了一個駕駛自動化的分類法，詳細定義了六個級別的智駕系統(tǒng)，從無駕駛自動化（0級）到完全駕駛自動化（5級）：
L0級：無駕駛自動化（無智駕功能，無ODD限制）；
L1級：駕駛員輔助（智駕系統(tǒng)提供橫向控制或縱向控制功能，如自適應(yīng)巡航ACC功能、車道保持輔助LKA功能等，有ODD限制）；
L2級：部分駕駛自動化（同時提供橫向和縱向輔助，如R79法規(guī)定義的B1型ACSF功能，有的公司叫ICA、ICC，有ODD限制）；
L3級：有條件駕駛自動化（需要后備駕駛員及人工駕駛裝置，如R157法規(guī)定義的高速車道保持系統(tǒng)ALKS，有ODD限制）；
L4級：高度駕駛自動化（不需要后備駕駛員及人工駕駛裝置，有ODD限制）；
L5級：完全駕駛自動化（自動駕駛的終極理想狀態(tài)，無ODD限制）。
由前文可知：智駕系統(tǒng)的作用是執(zhí)行部分動態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)DDT（L1、L2級輔助駕駛系統(tǒng)）或執(zhí)行全部動態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)DDT（L3、L4、L5級自動駕駛系統(tǒng)）。
自動駕駛合規(guī)寶典2～什么是自動駕駛系統(tǒng)
智駕系統(tǒng)執(zhí)行DDT的能力與該系統(tǒng)的設(shè)計運行域ODD有關(guān)，例如，自適應(yīng)巡航控制（ACC）的具體實現(xiàn)可以僅在高速【30~150km/h】、低速（0~30km/h】或全速域【0~150km/h】（ACC Stop&Go自動跟停起步）下工作。
L1到L4級智駕功能都明確考慮了操作設(shè)計域（ODD）的限制。相反，L5級和L0級智駕系統(tǒng)沒有ODD限制。因此，準確描述某一智駕功能（L0級和L5級除外）需要同時明確其駕駛自動化水平和運行設(shè)計域（ODD）。
這種駕駛自動化水平和ODD的結(jié)合稱為智駕功能的使用規(guī)范，不同的智駕功能具有不同的使用規(guī)范。由于每個級別的駕駛自動化水平存在各種各樣的智駕功能，不同的智駕功能自然也會對應(yīng)不同的ODD（例如，L3級的ALKS限定在高速使用，ODD就會涉及到地理圍欄；L4級別的ADS包括停車&泊車、高速&低速、地理圍欄等，ODD范圍會更廣泛）。
確立清晰的ODD對于保證智能駕駛系統(tǒng)的安全性至關(guān)重要。它為用戶、汽車制造商、認證測試機構(gòu)、保險公司、公安監(jiān)管機構(gòu)等提供了清晰的指導(dǎo)和標準，有助于智能駕駛系統(tǒng)在預(yù)定的環(huán)境和條件下安全、正常工作。
2.自動駕駛系統(tǒng)ODD的組成要素
自動駕駛系統(tǒng)ODD主要由車輛狀態(tài)、基礎(chǔ)設(shè)施、外部環(huán)境、地理圍欄、其它道路使用者ORUs等組成。
2.1 車輛狀態(tài)
車輛狀態(tài)的穩(wěn)定性和可靠性直接關(guān)系到自動駕駛系統(tǒng)能否在預(yù)定的ODD內(nèi)正常工作。車輛的硬件和軟件配置無報警、無故障是ADS系統(tǒng)ODD的基本要求，如：
傳感器的要求：例如，ADS功能的正常工作對傳感器臟污、老化、過溫、視覺傳感器逆光&背光、遮擋等情況的要求；
計算平臺的可靠性要求：例如，ADS功能的正常工作對計算平臺的負載要求（環(huán)境復(fù)雜度驟變、計算平臺過溫等都會影響計算平臺的負載）、對計算平臺冗余備份的要求等；
執(zhí)行機構(gòu)的響應(yīng)速度要求：車輛的載荷質(zhì)量&載荷分布、制動液液位、剎車片磨損情況、剎車片溫度、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障等都會影響車輛執(zhí)行機構(gòu)的響應(yīng)速度。
2.2 基礎(chǔ)設(shè)施
自動駕駛系統(tǒng)能夠運行的道路類型、道路表面、道路邊緣和道路幾何等。
不同類型的道路（如高速公路、城市道路、鄉(xiāng)村道路等）、不同的道路表面條件（如瀝青、混凝土、砂石、潮濕、冰雪等）、不同的道路邊緣（路沿石、草坪、砂石、泥土等）、不同的車道線（實線、虛線、導(dǎo)流線、減速線、可變車道線、雙黃線等）、不同的道路幾何（路面斜率、坡度、彎道曲率半徑等）都會影響自動駕駛系統(tǒng)的設(shè)計和運行。
自動駕駛系統(tǒng)ODD至少需要明確上述基礎(chǔ)道路設(shè)施的要求。
2.3 駕駛操作限制
自動駕駛系統(tǒng)ODD至少需要明確ADS最大運行速度限制和適用的交通條件等。這些限制定義了自動駕駛系統(tǒng)在特定道路和交通狀況下的操作范圍，如限速區(qū)域、擁堵路段、事故現(xiàn)場、長期/臨時施工等。
2.4 周邊物體
自動駕駛系統(tǒng)ODD至少需要明確影響ADS感知和定位的物體，包括交通標志、限速標牌、其他道路使用者ORUs（如其他車輛、行人、電動車/摩托車/自行車騎行者）和非道路使用者物體（如牛/羊/麋鹿/袋鼠等動物、掉落的輪胎/貨物/石塊等障礙物）。
2.5 連接性
自動駕駛系統(tǒng)ODD至少需要明確ADS車輛與其他車輛、基礎(chǔ)設(shè)施、交通管理系統(tǒng)等的連接通信能力。這包括基于V2V（車對車）、V2I（車對基礎(chǔ)設(shè)施）和V2N（車對網(wǎng)絡(luò)）的技術(shù)實現(xiàn)的協(xié)同工作。
2.6 環(huán)境條件
自動駕駛系統(tǒng)ODD至少需要明確風、雨、雪、雨夾雪、霧霾、沙塵、冰雹等天氣條件，以及不同的光照度（如白天、黎明、黃昏、夜晚、路燈等）對ADS車輛性能的影響。這些環(huán)境條件會直接影響自動駕駛系統(tǒng)的感知、決策和控制能力。
2.7 運行區(qū)域
自動駕駛系統(tǒng)ODD至少需要明確ADS車輛在特定地理區(qū)域內(nèi)的限制，如國家、城市、學(xué)校區(qū)域、長期/短期施工區(qū)域、交通管制區(qū)域等。
對于給定的智能駕駛功能，其ODD可能包含一組廣泛的參數(shù)（如車輛狀態(tài)、道路條件、天氣條件等），這些參數(shù)定義了該智駕功能在指定的道路環(huán)境中安全運行的限制。它包括范圍廣泛的變量，如特定道路類型、天氣條件、照明條件、地域限制以及是否存在某些道路特征，如車道標線、路側(cè)護欄、中央隔離帶等。給定的智駕功能只有一個運行設(shè)計域（ODD），但此ODD可能是多種多樣和多方面的。
盡管ODD是由多個變量組成的，但說一個智駕功能具有多個ODD是不準確的。只有當ODD定義的所有變量都滿足設(shè)計標準時，功能才會按設(shè)計運行。
3.ODD邊界的確定和應(yīng)用
在封閉區(qū)域運營的L4級ADS如無人港口AGV、無人礦山車、無人機場擺渡車等已經(jīng)存在了幾十年，這類車輛的ODD非常簡單，控制良好，物理封閉（車輛在固定路線上運行；物理屏障防止入侵；免受外部事件、天氣等的影響）。
這種高度結(jié)構(gòu)化和簡單的ODD使得實現(xiàn)L4級駕駛自動化在技術(shù)上不那么具有挑戰(zhàn)性。然而，L3級ADS功能主要是在混合交通的開放道路上操作車輛，如R157-ALKS在高速公路上操作車輛，會涉及到人機共駕、ALKS車輛與人類駕駛的M類和N類車輛的交互、還會涉及在惡劣天氣環(huán)境中操作車輛。
城區(qū)L3還會涉及到路口博弈、紅綠燈交互、行人&騎行者的監(jiān)測與響應(yīng)等。由于L3級駕駛自動化面臨更復(fù)雜和非結(jié)構(gòu)化的ODD，在ADS能力方面將面臨更高的技術(shù)門檻。
聯(lián)合國NOA法規(guī)R171-DCAS規(guī)定的ODD邊界申報模板詳見前文：
聯(lián)合國輔助駕駛法規(guī)R171對L2+級自動駕駛DCAS的要求⑧
確定自動駕駛系統(tǒng)的ODD邊界是一個復(fù)雜的過程，在確定自動駕駛系統(tǒng)各功能的ODD邊界時，需要綜合考慮第2章中描述的車輛狀態(tài)、基礎(chǔ)設(shè)施、操作限制、環(huán)境條件、運行區(qū)域等各種可能的情況和因素，并進行大量的測試和驗證。
這些測試和驗證通常包括仿真測試、封閉場地內(nèi)軌道測試和真實道路測試等。在實際應(yīng)用中，自動駕駛系統(tǒng)還需要不斷適應(yīng)和應(yīng)對各種復(fù)雜的環(huán)境變化。
通過明確自動駕駛系統(tǒng)各功能的ODD邊界：
（a）車企可以依據(jù)ODD制定產(chǎn)品的功能和安全標準；
（b）測試機構(gòu)可以據(jù)此制定安全測試用例并出具認可性的測試報告；
（c）終端用戶也可以通過用戶手冊了解自動駕駛系統(tǒng)在特定條件下的運行情況；
（d）保險機構(gòu)在保費制定和事故理賠方面有據(jù)可依；
（e）安全監(jiān)管機構(gòu)可以通過智駕功能的ODD以及事故發(fā)生時的交通場景進行事故責任劃分。
隨著自動駕駛技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，相信未來自動駕駛系統(tǒng)的ODD邊界將會更加廣泛和靈活，能夠更好地適應(yīng)各種復(fù)雜的環(huán)境和場景。同時，也需要加強相關(guān)法規(guī)和標準的制定和完善，以確保自動駕駛技術(shù)的安全、有序發(fā)展。
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