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引言

解讀《ISO 34502 AB》

為了安全地將自動(dòng)駕駛系統(tǒng)(ADS)引入市場，需要開發(fā)社會(huì)可接受的和技術(shù)健全的基于場景的安全評(píng)估方法。許多國家和國際政府機(jī)構(gòu)正在逐步發(fā)布技術(shù)安全指南，以支持這些安全評(píng)估方法的開發(fā)。其中，國際標(biāo)準(zhǔn) FDIS34502 描述了基于場景的安全評(píng)估的工程框架與過程，該標(biāo)準(zhǔn)由由4個(gè)章節(jié)及12個(gè)附錄構(gòu)成，包括面向安全評(píng)估的場景生成流程、場景框架結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)與接口架構(gòu)、邏輯場景參數(shù)及道路交通參數(shù)選取等內(nèi)容。

本文主要包括ISO34502的附錄A、B兩章內(nèi)容的解讀，介紹了基于物理原理分析方法的框架、以及交通相關(guān)的關(guān)鍵場景，希望為功能安全及預(yù)期功能安全開發(fā)人員提供一定的幫助。

A

基于物理原理的分析方法概述

通常認(rèn)為ADS在實(shí)際交通中可能面臨的與安全相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)因素的數(shù)量是無限的。當(dāng)采用基于場景的安全評(píng)估方法時(shí)，有必要對(duì)場景的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。這種場景結(jié)構(gòu)可以通過多種方法來實(shí)現(xiàn)，包括但不限于從ADS外部（例如Pegasus六層場景）、從ADS內(nèi)部（例如SAKURA三層系統(tǒng)）進(jìn)行描述，或者通過建立一個(gè)事故數(shù)據(jù)庫中報(bào)告的場景結(jié)構(gòu)和相應(yīng)模式之間的關(guān)系。附件A概述了一種從ADS內(nèi)部描述的場景結(jié)構(gòu)。

與ADS在實(shí)際交通中可能面臨的無數(shù)安全相關(guān)場景相比，ADS可用于安全處理此類場景的物理原理的數(shù)量是有限的。目前，通常將ADS的動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)（DDT）分解為感知、規(guī)劃和控制子任務(wù)，每個(gè)子任務(wù)都與一個(gè)或幾個(gè)特定的物理原理相關(guān)聯(lián)。例如，感知子任務(wù)由基于相機(jī)、毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，這些系統(tǒng)依賴于分別控制光線、無線電波和激光傳播的物理原理。同樣，規(guī)劃子任務(wù)是通過基于交通參與者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)的路徑和速度規(guī)劃來解決的，這是物理學(xué)中點(diǎn)、對(duì)象和對(duì)象組系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)原理。最后，控制子任務(wù)可以通過車輛動(dòng)力學(xué)來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)路徑和速度的跟蹤，這是與動(dòng)力學(xué)及其對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)的影響研究有關(guān)的物理學(xué)分支。

因此假設(shè)，如果根據(jù)ADS的物理特性對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素及其相應(yīng)的潛在關(guān)鍵場景進(jìn)行分解和邏輯結(jié)構(gòu)化，則有可能提供所有風(fēng)險(xiǎn)因素的整體覆蓋。圖1描述了基于與感知、判斷和控制子任務(wù)相關(guān)的ADS物理原理的感知、交通和車輛控制相關(guān)的關(guān)鍵場景。

這種方法可以與不同的方法相關(guān)聯(lián)，以根據(jù)交通狀況、感知和車輛控制相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)因素以及基于性能參考模型（例如UN/WP29/R157）的相關(guān)安全測試目標(biāo)來參數(shù)化結(jié)構(gòu)化的關(guān)鍵場景監(jiān)管，如圖2所示。

通過為每個(gè)交通相關(guān)的關(guān)鍵場景系統(tǒng)化和定義合理可預(yù)見和可預(yù)防的范圍，只要法規(guī)建立了定量標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)就可以納入測試。當(dāng)結(jié)合不同的因素和變量來開發(fā)場景并定義相應(yīng)的參數(shù)范圍時(shí)，可以使用現(xiàn)實(shí)世界觀察到的數(shù)據(jù)來防止產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)中不存在的場景?；谶@種交通相關(guān)的關(guān)鍵場景，可以擴(kuò)展評(píng)估，將感知和車輛控制相關(guān)的關(guān)鍵場景納入評(píng)估。

B

交通相關(guān)的關(guān)鍵場景

附件B定義了與附件A中概述的物理原理方法相關(guān)的特定交通相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)因素及其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)化關(guān)鍵場景。附件B輸出的是一組結(jié)構(gòu)化的功能性交通相關(guān)關(guān)鍵場景。

交通相關(guān)的關(guān)鍵場景分為一般車輛場景（包括四輪車和摩托車）、摩托車特定場景和其他交通參與者或障礙物特定場景。

其中，針對(duì)一般車輛交通相關(guān)的關(guān)鍵場景，通過系統(tǒng)地分析道路結(jié)構(gòu)、本車車輛行為、周圍車輛位置和行動(dòng)的不同組合，生成了一個(gè)總共包含24種可能的組合矩陣，如圖3。

在這里，道路類別被分為三類：主路、匯入和匯出。本車車輛行為分為車道保持和車道變換。周圍車輛的位置被定義為目標(biāo)車輛周圍八個(gè)方向的相鄰位置，可能的動(dòng)作分為四組：切入、切出、加速和減速。從安全評(píng)估的角度來看，可以通過關(guān)注目標(biāo)參與者可能阻礙目標(biāo)車輛軌跡的動(dòng)作來最大限度地減少評(píng)估測試的次數(shù)，如圖4。例如，車輛在位置 5、2 和 8 的減速不會(huì)對(duì)目標(biāo)車輛造成阻礙，因此可以從安全分析中排除。圖中的圓圈表示周圍車輛位置和動(dòng)作的相應(yīng)組合可能對(duì)目標(biāo)車輛造成阻礙的情況，因此需要在安全分析中加以考慮。

一般來說，前面描述的周圍車輛位置和動(dòng)作的分類適用于四輪車和摩托車。但是，在某些情況下，摩托車可能會(huì)在與目標(biāo)車輛相同的車道內(nèi)穿過縮小的空間，從而引發(fā)額外的安全相關(guān)場景。這里添加并應(yīng)用了兩個(gè)額外的位置定義（左和右），以定義一系列可能影響周圍八輛車輛的可能場景。

如圖5左側(cè)所示，摩托車特定位置[L]和[R]位于目標(biāo)車輛的任一側(cè)并在同一車道內(nèi)。摩托車可以通過(a)從領(lǐng)先位置1減速、從后部位置2加速(b)或從周圍位置3、4改變車道(c)移動(dòng)到這些位置（如圖中間部分所示）,5,6,7或8。如圖右側(cè)所示，摩托車也可能移出位置[L]和[R]。他們可以通過橫向傾斜和接近目標(biāo)車輛(d)、前進(jìn)(e)到領(lǐng)先位置、后退(f)到后部位置來做到這一點(diǎn)。

產(chǎn)生的摩托車特定交通相關(guān)的關(guān)鍵場景可以由總共包含36種可能組合的矩陣表示。其中，所有涉及本車變道的組合都被排除在外，因?yàn)橐坏┍拒噯?dòng)變道操作，摩托車就無法執(zhí)行任何預(yù)定義的摩托車動(dòng)作。因此，最終總共剩下8個(gè)場景在實(shí)際交通中是可行的，如圖5所示。

對(duì)于其他交通參與者（例如行人或騎自行車者）或車道上的障礙物（例如墜落的物體、動(dòng)物、臨時(shí)裝置）的其余關(guān)鍵場景可以通過對(duì)一般車輛場景并用相應(yīng)的交通參與者或障礙物代替周圍的車輛。

張策 / 作者

張玉新 | 校閱