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日本團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《自動(dòng)駕駛安全性能評(píng)價(jià)框架》解讀

2021-12-08 13:23:23·  來(lái)源：車(chē)合規(guī)CVRegs  
　
2020年10月，日本汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《自動(dòng)駕駛安全性能評(píng)價(jià)框架》，該標(biāo)準(zhǔn)由日本汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)AD安全性能評(píng)價(jià)分會(huì)制定，集合了豐田、本田、日產(chǎn)等日本主流
2020年10月，日本汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《自動(dòng)駕駛安全性能評(píng)價(jià)框架》，該標(biāo)準(zhǔn)由日本汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)AD安全性能評(píng)價(jià)分會(huì)制定，集合了豐田、本田、日產(chǎn)等日本主流汽車(chē)公司的意見(jiàn)。該標(biāo)準(zhǔn)主要就SAE L3及以上等級(jí)的自動(dòng)駕駛能力安全要求、安全邊界和安全設(shè)計(jì)分析過(guò)程提供了框架性評(píng)價(jià)原則。


該標(biāo)準(zhǔn)分析了現(xiàn)有自動(dòng)駕駛安全評(píng)價(jià)方法，指出基于實(shí)際道路測(cè)試的安全評(píng)價(jià)驗(yàn)證方法存在評(píng)價(jià)充分性和標(biāo)準(zhǔn)尺度不一致性的困境。比如，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)收集效率和數(shù)據(jù)量嚴(yán)重依賴，蘭德公司早在2016年就提出，“L4級(jí)無(wú)人駕駛車(chē)輛的量產(chǎn)需要測(cè)試177億公里（110億英里）以上才能實(shí)現(xiàn)”，然而收集如此龐大的數(shù)據(jù)量在時(shí)間和資金投入方面都是巨大的，這種做法幾乎不現(xiàn)實(shí)。另外，該標(biāo)準(zhǔn)指出基于交通場(chǎng)景庫(kù)的驗(yàn)證方法（注：該方法是多國(guó)提出的“多支柱法”的重要組成部分）同時(shí)存在驗(yàn)證不充分的困境。比如，首先各汽車(chē)公司公開(kāi)自己的交通事故場(chǎng)景數(shù)據(jù)幾乎行不通，同時(shí)通過(guò)公共領(lǐng)域的交通數(shù)據(jù)總結(jié)而成的交通場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)不夠全面，也沒(méi)有包含車(chē)輛本身原因造成的危險(xiǎn)交通場(chǎng)景。因此，該標(biāo)準(zhǔn)以統(tǒng)一的自動(dòng)駕駛國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)WP29規(guī)定的安全愿景為綱，提出基于物理原理的場(chǎng)景法安全分析框架，從自動(dòng)駕駛車(chē)輛動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)的處理過(guò)程出發(fā)，根據(jù)對(duì)應(yīng)的物理原理，以“識(shí)別-判斷-執(zhí)行”為分析過(guò)程，分析影響安全的場(chǎng)景要素，構(gòu)建安全場(chǎng)景系統(tǒng)，形成一個(gè)安全框架性準(zhǔn)則。
1/「基于物理原理的場(chǎng)景法安全分析框架」
該標(biāo)準(zhǔn)指出，自動(dòng)駕駛車(chē)輛出現(xiàn)不安全的問(wèn)題根源主要在于感知識(shí)別障礙，交通要素干擾和車(chē)輛自身運(yùn)動(dòng)干擾，如表1。
過(guò)程
處理結(jié)果
干擾
物理原理
識(shí)別
周?chē)煌ōh(huán)境的位置信息、自己位置。交通信息
識(shí)別障礙
根據(jù)傳感器機(jī)制的干擾原理（示例） 相機(jī)：可見(jiàn)光，毫米波：無(wú)線電波，LiDAR：紅外光
判斷
軌跡、車(chē)速目標(biāo)指示
交通干擾
道路結(jié)構(gòu)+與交通參與者的位置關(guān)系等幾何觀點(diǎn)和交通參與者的行為
操作
向各個(gè)車(chē)輛控制部件分發(fā)運(yùn)動(dòng)指令，實(shí)現(xiàn)軌跡和車(chē)速目標(biāo)指令
車(chē)輛運(yùn)動(dòng)干擾
來(lái)自路面和外界因素輸入到輪胎和車(chē)身的機(jī)械干擾
感知識(shí)別障礙是指，由于車(chē)輛自身傳感器、車(chē)輛的內(nèi)在或外在原因，造成系統(tǒng)無(wú)法正確識(shí)別車(chē)輛周?chē)煌ōh(huán)境危險(xiǎn)的狀態(tài)。車(chē)輛內(nèi)在原因有:零件的安裝（例如，傳感器安裝或制造偏差引起的不穩(wěn)定性），另外還有車(chē)輛狀況（例如，由于不均勻載荷改變傳感器方向?qū)е萝?chē)輛傾斜，或者因外部載貨遮蔽了傳感器，比如自行車(chē)架）。外在原因包括，車(chē)輛周?chē)h(huán)境條件誘發(fā)的場(chǎng)景（例如，傳感器起霧、污點(diǎn)、眩光等），還有對(duì)傳感器來(lái)說(shuō)的“視距”盲區(qū)等。
交通干擾是指，道路的幾何形狀（例如，高速公路上的分支和匝道）、自車(chē)的行為（例如，變道）、以及周?chē)?chē)輛的位置和動(dòng)作行為（比如，靠近自車(chē)的他車(chē)切入），這幾項(xiàng)的組合可能會(huì)引起危險(xiǎn)的交通狀況。
車(chē)輛運(yùn)動(dòng)干擾是指，感知識(shí)別和判斷功能正常，但車(chē)輛可能無(wú)法控制自身動(dòng)態(tài)的情況。比如，由于車(chē)輛內(nèi)部的因素（例如總重量、重量平衡等）或車(chē)輛外部的因素（例如路面不規(guī)則和坡度、風(fēng)等）造成車(chē)輛無(wú)法控制自身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
圖1顯示了在自動(dòng)駕駛車(chē)輛從感知、判斷到控制執(zhí)行過(guò)程中，可能產(chǎn)生的安全干擾場(chǎng)景。

另外，標(biāo)準(zhǔn)指出，可利用積累的交通流觀測(cè)數(shù)據(jù)和事故數(shù)據(jù)來(lái)確認(rèn)實(shí)際發(fā)生的狀況是否已包含于構(gòu)建的理論場(chǎng)景體系中，以驗(yàn)證理論場(chǎng)景體系的充分性(即是否有遺漏)，以及幫助將定性的理論場(chǎng)景體系的物理參數(shù)進(jìn)行定量化，如將參數(shù)進(jìn)行概率范圍（即實(shí)際發(fā)生到什么程度）的量化，體現(xiàn)交通流縮影。
2/「安全原則」
標(biāo)準(zhǔn)支持以自動(dòng)駕駛國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)WP29提出的安全愿景(UN/WP29, 2019, WP29-177-19, framework document on automated/autonomous vehicles)為其安全原則。即:“Automated vehicles shall not cause any non-tolerable risk, meaning that, under their operational domain, shall not cause any traffic accidents resulting in injury or death that are reasonably foreseeable and preventable”（自動(dòng)駕駛車(chē)輛不得造成任何不可容忍的風(fēng)險(xiǎn)，這意味著在其運(yùn)營(yíng)范圍內(nèi)，不得造成任何可合理預(yù)見(jiàn)和可預(yù)防的導(dǎo)致傷亡的交通事故）。
基于該原則的安全保障思路可在一個(gè)四象限矩陣中進(jìn)行表達(dá)，如標(biāo)準(zhǔn)中的圖3 所示。矩陣的左上象限表示“事故不可接受區(qū)域”， 該象限是可預(yù)測(cè)和可預(yù)防的，因此要求防止所有事故。矩陣的左下象限顯示了不可預(yù)測(cè)但可以預(yù)防的交通狀況， AD系統(tǒng)有必要學(xué)習(xí)屬于這一類(lèi)的案例，這對(duì)以后的AD系統(tǒng)開(kāi)發(fā)很有用。矩陣的右上象限顯示可預(yù)測(cè)但不可預(yù)防的情況，在屬于此類(lèi)別的情況下，緩解（減少由此造成的損害）是唯一的選擇。最后一個(gè)象限（右下）是無(wú)法預(yù)見(jiàn)也無(wú)法預(yù)防的事故， 在這種情況下，保險(xiǎn)等社會(huì)保障將成為主要焦點(diǎn)舉措。

3/「安全性評(píng)價(jià)范圍」
標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)WP29對(duì)自動(dòng)駕駛安全性分解的結(jié)構(gòu)，給出了自動(dòng)駕駛安全性驗(yàn)證的結(jié)構(gòu)，如標(biāo)準(zhǔn)中的圖5。圖中的藍(lán)色框范圍正是該標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)范圍。

其中“Pre ciritical conditions”（危險(xiǎn)狀況發(fā)生前）是指，存在著某種風(fēng)險(xiǎn)因素，但其不會(huì)立即影響動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)的潛在風(fēng)險(xiǎn)（例如，載有要掉落的貨物的前車(chē)），其安全性評(píng)價(jià)并不是目標(biāo)。這是因?yàn)樵跐撛陲L(fēng)險(xiǎn)形成的時(shí)刻無(wú)法確定將來(lái)是否會(huì)碰撞，如果將潛在風(fēng)險(xiǎn)作為危險(xiǎn)干擾場(chǎng)景，就應(yīng)為這些潛在風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景統(tǒng)一設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的話，但當(dāng)出現(xiàn)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果以外的情況時(shí)，則可能導(dǎo)致采取錯(cuò)誤的行為，反過(guò)來(lái)擾亂交通流。所以這種場(chǎng)景應(yīng)對(duì)能力好壞評(píng)價(jià)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)不適用，作為“Pre ciritical condition”要求的一個(gè)措施舉例：與可能會(huì)碰撞到的周?chē)矬w保持足夠的距離、遵守交通規(guī)則等可作為備選。
4/「安全性的評(píng)價(jià)技術(shù)」
基于物理原理的安全評(píng)價(jià)框架的關(guān)鍵應(yīng)用首先聚焦于自動(dòng)駕駛動(dòng)態(tài)任務(wù)安全風(fēng)險(xiǎn)。自動(dòng)駕駛動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)(Dynamic Driving Task)的安全風(fēng)險(xiǎn)（safety risk）是指自動(dòng)駕駛車(chē)輛與周?chē)煌▍⑴c者或附近建筑物發(fā)生碰撞，所以首先要將該安全風(fēng)險(xiǎn)作為一個(gè)交通干擾場(chǎng)景體系化，針對(duì)該交通干擾場(chǎng)景體系，通過(guò)定義合理可預(yù)見(jiàn)（Reasonably Foreseeable）的范圍和可預(yù)防（Preventable）的范圍，從而落實(shí)到工程上可測(cè)量的形式。同時(shí)，基于這些交通干擾場(chǎng)景（Traffic Disturbance Senario ），再增加感知識(shí)別障礙或車(chē)輛干擾，可以通過(guò)驗(yàn)證不發(fā)生碰撞來(lái)驗(yàn)證自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的整體安全性，如標(biāo)準(zhǔn)中的圖 6。

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