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L3不是冗余備份，L3是體系安全。

2024-11-27 07:43:19·  來源：智駕小強  
　

       許多人認為自己只要上了冗余備份，做到感知冗余、通訊冗余、制動冗余、電源冗余和轉(zhuǎn)向冗余，在主系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，無縫切換至備份系統(tǒng)，保證車輛的安全行駛，自己就是L3級自動駕駛了。果真如此么？

1.什么是駕駛？

       駕駛不僅僅是簡單的物理操作，更是一種復(fù)雜的認知和行為過程，涉及戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)和操縱三個行為層面。

       當你決定從家中開車到公司時，會涉及到：對當前駕駛條件（例如：自己是否沒睡醒、車輛剩余油量/電量、道路擁堵情況、是否有雨雪霧霾天氣、是否有便捷公共交通等）、在這些駕駛條件下開車所涉及的風(fēng)險（例如：半路拋錨、遇到堵車、車禍等）、以及準時到達公司的概率進行戰(zhàn)略評估。最終決定乘坐公共交通或者開車走某條路線去公司。

 當你決定開車走某條路線去公司時，在駕駛過程中，你會根據(jù)途中遇到的各種條件做出戰(zhàn)術(shù)決策（例如超車、變道或轉(zhuǎn)向另一條道路）。在變道時，你會進行戰(zhàn)術(shù)評估（例如：目標車道是否有車、是否是禁止變道的實線、是否有車正在向目標車道變道等）。最終確定變道是可行的后，你會在操縱層面上進行持續(xù)調(diào)整（例如：啟動轉(zhuǎn)向燈，在保持適當速度的同時轉(zhuǎn)動方向盤），最終完成變道。

2.什么是自動駕駛系統(tǒng)？

        自動駕駛系統(tǒng)ADS由硬件和軟件組成，它們共同能夠在一個或多個設(shè)計運行域ODD中持續(xù)執(zhí)行整個動態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)DDT。需要人工干預(yù)來執(zhí)行DDT的駕駛自動化系統(tǒng)不是自動駕駛系統(tǒng)ADS。

3.什么是L3級自動駕駛系統(tǒng)？

       L3級別的自動駕駛技術(shù)，是汽車自動駕駛技術(shù)中的第四級，表明自動系統(tǒng)能夠執(zhí)行特定的駕駛?cè)蝿?wù)，并在某些情況下對駕駛環(huán)境進行監(jiān)控。       在L3級別下，自動駕駛系統(tǒng)可以完全取代駕駛員的操作，只是在緊急不可控情況下留給駕駛員一定的時間來接管車輛。

        在L3級自動駕駛系統(tǒng)開啟時，事故的責(zé)任主體將是系統(tǒng)而非后備駕駛員。


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4.ADS設(shè)計時要考慮的因素

        自動駕駛系統(tǒng)ADS設(shè)計是一個復(fù)雜且多維度的過程，需要綜合考慮多個方面以確保系統(tǒng)的安全性、可靠性、高效性和適應(yīng)性，絕不僅僅是冗余了事。


至少要考慮以下內(nèi)容：
（a）系統(tǒng)安全；
（b）故障安全響應(yīng)；
（c）HMI人機界面/操作員信息；
（d）目標和事件檢測與響應(yīng)OEDR（Object and Event Detection and Response）；
（e）運行設(shè)計域ODD（Operational Design Domain）；
（f）系統(tǒng)安全驗證（仿真、軌道、公開道路）；
（g）網(wǎng)絡(luò)安全；
（h）軟件更新；
（i）自動駕駛事件數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)DSSAD（Data Storage System for Automoted Driving）；
（j）遠程操控；
（k）在役車輛的安全；
（l）相關(guān)者（消費者、運營者、安全員等）教育和培訓(xùn)。


5.ADS的安全要求

       ADS必須展示其安全駕駛車輛、應(yīng)對外部復(fù)雜駕駛條件、管理內(nèi)部故障的能力。

       ADS的設(shè)計必須確保車輛在整個使用壽命期間（設(shè)計、開發(fā)、生產(chǎn)、運行、報廢）的使用安全和用戶安全，能夠避免對駕駛員、乘客和其他道路使用者造成不合理的風(fēng)險。

        企業(yè)應(yīng)建立覆蓋車輛全生命周期的功能安全、信息安全和預(yù)期功能安全流程，包括設(shè)計、開發(fā)、生產(chǎn)、運行、服務(wù)及報廢等階段。

6.ADS安全性的評估和驗證


       ADS是否符合安全要求，取決于五個驗證支柱：

（a）文件和審核
（b）仿真測試
（c）場地內(nèi)軌道測試
（d）真實道路測試
（e）在役檢測和報告


       五個支柱需要結(jié)合使用，以對ADS符合安全要求的情況進行有效、全面和一致的評估。

7.安全管理體系SMS


 安全管理體系SMS是一種管理安全的系統(tǒng)方法，它包括并整合了與ADS相關(guān)的組織、人力和技術(shù)因素：
（a）人力因素：確保ADS生命周期的人的組成部分由具有適當技能、培訓(xùn)和理解的人員監(jiān)控，以識別風(fēng)險和適當?shù)木徑獯胧?
（b）組織（管理）因素：采用系統(tǒng)性的程序和方法，有助于管理已識別的風(fēng)險，了解它們與其他風(fēng)險和緩解措施的關(guān)系和相互作用，并幫助確保沒有不可預(yù)見的風(fēng)險。
（c）技術(shù)因素：使用適當?shù)墓ぞ吆驮O(shè)備。


8.讓ADS讀懂交通法規(guī)


       目前交通規(guī)則都是針對人類駕駛員的，里面有很多基于人類理解的假設(shè)。
 比如英國《公路法規(guī)》第195條規(guī)定（斑馬線）：
        規(guī)則195：“當你接近斑馬線時：注意等待過馬路的行人，準備減速或停下來讓他們過馬路；當行人走到斑馬線上時，你必須讓路?！?/em>
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        然而，該規(guī)則沒有提到車輛應(yīng)該停止多長時間，或者何時被認為是安全的再次行駛。有一個典型的基于人類理解的“隱含假設(shè)”，規(guī)則不認為有必要定義這一點。然而，對于ADS車輛，車輛停止多長時間以及何時再次離開將由自動駕駛系統(tǒng)及ADS對該場景的相關(guān)參數(shù)的分析確定，并需要指定。
        要想讓ADS滿足交通規(guī)則，就需要對交通規(guī)則進行“編碼”，對交通規(guī)則中的每一個具體場景進行解釋。


9.ADS的行為能力


       駕駛涉及在當前交通場景下的實時風(fēng)險管理，因此，ADS的DDT安全性能取決于每個單獨交通場景下，DDT呈現(xiàn)的行為能力。
       行為Behaviour：特定目標導(dǎo)向的行動，由參與的ADS在不同的時間尺度上完成ODD內(nèi)的DDT或DDT回退（如果適用）。
       行為能力Behavioural Competency：ADS在其功能的ODD范圍內(nèi)操作車輛的預(yù)期和可驗證的能力。
       在不同交通場景下，如擁堵、施工、事故、合流、環(huán)島、無信號燈路口等等，ADS要展示相應(yīng)的行為能力，每個交通場景都與一個或多個行為能力相關(guān)聯(lián)。


10.交通場景與性能指標

        正常交通場景下ADS的性能指標之一是遵守道路交通規(guī)則。此外，ADS安全要求也規(guī)定“ADS應(yīng)根據(jù)運營區(qū)域內(nèi)相關(guān)法律的要求遵守交通規(guī)則” 但是，并不是所有的交通場景都有對應(yīng)的交通規(guī)則文本（明確要求），根據(jù)交通規(guī)則進行測試是具有挑戰(zhàn)的。

        這時候就需要建立“老司機”模型，看成熟穩(wěn)重的人類駕駛員面對不同的交通場景是怎么做的。

11.自動駕駛上路前不可或缺的老司機模型

       正常交通場景下，ADS能遵守道路交通規(guī)則；在意外情況下，例如其他交通參與者造成的可能導(dǎo)致事故的非預(yù)期情況（未打轉(zhuǎn)向燈突然別車、對向車道忽然借本車道超車、前車貨物跌落等），自動駕駛系統(tǒng)應(yīng)該像成熟穩(wěn)定的人類駕駛員（老司機）一樣執(zhí)行規(guī)避行動，以實現(xiàn)最小化任何人類（ADS車內(nèi)、車外）傷害。

12.如何搭建完整的交通場景庫


         交通場景（Traffic Scenario）：交通場景是在給定旅行期間可能發(fā)生的一個或多個駕駛情況的描述（旅行是車輛從起點到目的地穿越整個旅行路徑）。交通場景會涉及許多元素，例如DDT的部分或全部、不同的道路布局、不同類型的道路使用者、靜態(tài)或多樣化動態(tài)的物體、不同的環(huán)境條件以及許多其他因素。
        基于場景的驗證方法應(yīng)包括對相關(guān)、正常、故障、關(guān)鍵和復(fù)雜場景的充分覆蓋，以有效驗證ADS。



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13.典型高速公路場景庫


        交通場景可以按照不同的抽象等級分為功能場景、抽象場景、邏輯場景、具體場景。
       功能場景可以涵蓋幾個方面，例如：不同抽象級別的道路幾何（例如：雙車道直道高速公路）、環(huán)境條件（例如：夏季晴天）、自車行為（例如：跟車行駛、變道）、移動/靜止目標（例如：前方隧道、限速牌、突然切入的旁車）等。
       邏輯場景應(yīng)涵蓋功能場景未涵蓋的其他方面，例如，絕對速度、加速度、位置、故障、通信故障、更詳細的道路幾何形狀。邏輯場景又稱為包含的參數(shù)場景，參數(shù)一般是一個范圍或概率分布。
       具體場景則是用明確的參數(shù)值描述物理屬性的場景。


14.ADS安全管理體系的審計（上）

       對ADS制造商安全管理體系的審計和對ADS制造商安全案例、安全概念的評估，是ADS安全驗證的重要支柱之一。為了實現(xiàn)這種審計和安全評估，ADS制造商需要提供某些留檔。審計和安全評估將由批準機構(gòu)（政府部門）或獨立第三方（認證公司、試驗場）執(zhí)行。

15.ADS安全管理體系的審計（下）

16.ADS的DDT性能要求

         正常場景下：ADS車輛不得造成交通事故或擾亂交通流。

         緊急場景下：ADS車輛不得造成任何可合理預(yù)見和預(yù)防的導(dǎo)致傷亡的交通事故。

         故障場景下：ADS車輛需確保系統(tǒng)安全，能夠應(yīng)對損害ADS執(zhí)行整個DDT能力的系統(tǒng)故障。

17.DDT性能驗證與三支柱測試的映射

         ADS的DDT性能需要進行驗證測試，常用的測試方法包括：仿真測試、場地內(nèi)軌道測試、真實道路測試三種。

       制造商內(nèi)部開發(fā)&開發(fā)完成后監(jiān)管機構(gòu)型式驗證批準時，需要根據(jù)不同的性能要求，選擇適用的測試方法。

18.ADS與用戶的安全交互


       自動駕駛系統(tǒng)ADS和用戶之間的安全交互涉及：明確的角色&責(zé)任劃分、有效的溝通和反饋機制、友好易用的用戶界面、數(shù)據(jù)安全&隱私保護、法規(guī)符合性、用戶教育&培訓(xùn)等多個方面。
       這些要求旨在確保自動駕駛系統(tǒng)在使用過程中既能保障用戶的安全，又能提供高效、便捷的駕駛體驗。


19.安全交互驗證與三支柱測試的映射

       要想證明自動駕駛系統(tǒng)滿足相應(yīng)的安全交互要求，需要仿真測試、場地內(nèi)軌道測試、真實道路測試等測試支柱進行支撐。

20.ADS的仿真測試概述

       通過數(shù)學(xué)建模和仿真技術(shù)來模擬測試自動駕駛汽車的功能和性能，以評估其可靠性、安全性和適應(yīng)性等。這種方法可以在現(xiàn)實世界中極難測試或測試成本極高的場景下對ADS進行驗證，從而提高自動駕駛系統(tǒng)的安全性和可靠性。

21.仿真交互與仿真置信度要求

        建議在執(zhí)行相同場景時，將ADS性能的仿真測試與其在現(xiàn)實世界中的性能進行比較。這將提供評估所使用的仿真測試工具鏈準確性的機會。鑒于仿真測試可以執(zhí)行的場景數(shù)量比場地內(nèi)軌道測試多，驗證可能需要在相關(guān)場景的較小但仍然足夠代表性的子集上執(zhí)行，以便證實驗證場景之外的任何推斷。

22.仿真工具鏈的置信度評估（上）

23.仿真工具鏈的置信度評估（下）

        在自動駕駛系統(tǒng)的開發(fā)過程中，仿真測試和置信度評估是相互依存、相互促進的。通過仿真測試可以發(fā)現(xiàn)潛在的問題和風(fēng)險，而置信度評估則可以確保仿真測試結(jié)果的可靠性和有效性。因此，在自動駕駛系統(tǒng)的開發(fā)過程中，應(yīng)充分利用仿真測試和置信度評估手段，不斷提高自動駕駛系統(tǒng)的安全性和可靠性。


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24.軌道和真實道路測試

       軌道測試在封閉測試場地上進行，該場地使用真實障礙物和障礙物替代品（例如，假人假車等碰撞目標）來評估ADS的安全要求（例如，人為因素、安全系統(tǒng)）。這種測試方法允許通過評估ADS子系統(tǒng)（感知系統(tǒng)的感知能力、人機交互系統(tǒng)的安全交互等）或整個ADS系統(tǒng)在真實物理環(huán)境中的表現(xiàn)，來評估ADS車輛的性能。可以在測試期間控制或測量外部輸入和條件。


       真實道路測試使用公共道路來測試具有自動駕駛系統(tǒng)（ADS）的車輛在現(xiàn)實世界交通中的能力和安全符合性要求，它提供了在其真實操作環(huán)境中驗證ADS安全性的機會。
       在進行真實道路測試時，至少需要做到以下測試內(nèi)容和要求：
     （a）始終與其他道路使用者ORUs一起進行，在禁止ORUs的公共道路上進行的測試應(yīng)被視為軌道測試；
     （b）評估在真實交通條件下ADS的駕駛性能，例如：
             （i）與其他道路使用者的互動；
              （ii）平穩(wěn)駕駛；
              （iii）處理密集交通流（擁堵工況）的能力；
              （iv）維持交通流（不擾亂交通流）；
              （v）對其他車輛體貼禮貌；
（c）評估ADS在某些ODD邊界（正常和復(fù)雜情景）的性能，即系統(tǒng)是否在預(yù)期時間（例如ODD結(jié)束前、天氣條件）觸發(fā)了對駕駛員的過渡請求。該測試也可用于確認這些條件下與人安全交互的性能；
（d）真實道路測試用于場地內(nèi)軌道測試和仿真測試可能無法很好地捕捉到的問題，例如感知能力的限制（例如由于光照條件、雨水、降雪等）。


25.ADS的在役監(jiān)控系統(tǒng)

        在役監(jiān)控系統(tǒng)是一種專門用于對已經(jīng)部署并投入實際道路運行的自動駕駛車輛進行持續(xù)性能監(jiān)控和安全評估的系統(tǒng)。該系統(tǒng)旨在收集和分析代表在役ADS性能的各種信息，以便及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在的安全問題，確保自動駕駛車輛在各種運行條件下都能保持高度的安全性。

26.在役監(jiān)控報告ISMR的實施


        ISMR的實施旨在實現(xiàn)三個主要目標：
（a）確定需要解決的與ADS安全性能有關(guān)的風(fēng)險，包括不遵守ADS安全要求的情況（目標1）；
（b）當ADS在意外情況下無法安全運行時，通過捕獲信息來支持開發(fā)可測試的交通場景（目標2）；
（c）分享事件、事故信息和建議，以促進ADS安全性能的持續(xù)改進（目標3）。


27.ADS安全要求與在役監(jiān)控報告ISMR的映射

        本文將講述自動駕駛系統(tǒng)的DDT性能&安全交互與在役監(jiān)控和報告ISMR支柱的映射關(guān)系， 以下矩陣指示哪些要求適合ISMR活動。該矩陣旨在為ADS車輛制造商和監(jiān)管當局監(jiān)測ADS在役狀態(tài)提供指導(dǎo)。

28.在役監(jiān)控ISMR短期報告

       本文提供了一個模板，用于協(xié)助ADS制造商和ADS運營商在自動駕駛車輛發(fā)生緊急事件時實施短期報告。


        “緊急事件Critical Occurrence”是指至少滿足以下標準之一的事件：
（a）至少有一人因在車內(nèi)或參與事件而受傷需要醫(yī)療救治或死亡；
（b）ADS車輛、其他車輛或靜止物體遭受超過一定閾值的物理損壞；
（c）任何參與事件的車輛經(jīng)歷了氣囊彈出。
        “非緊急事件Non-critical Occurrence”是指影響或可能影響ADS安全但沒有導(dǎo)致碰撞或嚴重事故的操作中斷、缺陷、故障或其他情況（例如：輕微事故、不妨礙正常操作的安全降級、防止碰撞的緊急/復(fù)雜操作，以及更普遍的與在役ADS的安全性能相關(guān)的所有事件（如控制轉(zhuǎn)移、與遠程操作員的交互等）。


29.在役監(jiān)控ISMR周期性報告

       本文提供了一個模板，用于協(xié)助ADS制造商和ADS運營商定期實施周期性報告。 

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