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《GB/T 44721-2024 智能网联汽车 自动驾驶系统通用技术要求》万余字解读《二》动态驾驶任务解读

2025-05-22 11:25

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动态驾驶任务执行

根据国际标准(如ISO 21448ISO 21434 GB/T 40429 - 2021等)及行业共识,动态驾驶任务(DDT) 被定义为除策略性功能外,完成车辆驾驶所需的感知、决策和执行等行为。具体包括以下方面:车辆横向运动控制即沿着车辆轴实时、持续地对车辆运动进行转向控制使车辆按照期望的路径行驶,保持在车道内行驶或进行变道等操作目前行业中L3及以上的是通过控制方向盘转角或EPS扭矩来实现横向的主控线路,同时通过控制转向系统齿条位置来实现冗余控制,转向操作控制车辆的行驶方向车辆纵向运动控制沿着车辆轴实时、持续地控制车辆运动,主要涉及车辆的加速、减速和速度保持等操作,例如跟车时保持合适的车距,根据路况调整车速目前行业中主要是通过ESP实现制动的主控系统,冗余制动通过IPB实现;目标和事件探测与响应:对驾驶环境中的目标和事件进行探测、识别和分类,并做出适当的响应,例如检测到前方有障碍物时进行避让,遇到交通信号灯变化时做出停车或继续行驶的决策目前通过两套感知系统来实现冗余;驾驶决策:根据感知到的环境信息和车辆状态,做出各种驾驶相关的决策,如选择行驶车道、决定是否超车、判断何时转弯等车辆照明及信号装置控制:合理控制车辆的照明系统(如前照灯、转向灯、刹车灯等)和信号装置(如喇叭等),以向其他道路使用者传达车辆的行驶意图和状态,增强车辆的醒目性和安全性。但是DDT 不包括行程安排、目的地和航路点选择等策略性功能DDT涵盖了所有实时操作和决策功能,可由驾驶员完成,也可由驾驶自动化系统完成,或由两者共同完成。

5.1 ADS 应能持续识别是否满足其设计运行条件(ODC)。

国标GB 45312中使用ODD、驾乘员状态及车辆状态描述ODC基础元素。ODD元素主要包含道路、道路设施、目标物、天气环境及数字信息等外部环境信息元素;驾乘员状态主要关注驾驶员或接管人员状态、乘客状态,比如是否系安全带、是否在座位上等;车辆状态是车辆在运行过程中的各种信息,如车速、传感器是否正常、各个控制器是否正常等

GB 45312法规中通过分级方式,在同一个元素集合中,确定好元素类型和元素条件参数,在L3及以上级别的自动驾驶中,每一个企业ODC条件元素可能不同,甚至在同一个企业随着技术迭代,其ODC条件也会逐渐扩大。后面小明师兄会针对这块做详细的分享。

5.2 ADS 的感知系统应具备与 ADS 的 ODC 相适配的探测范围。

ADS 的感知系统需与设计运行条件(ODC)精准匹配,其探测范围(如距离、视角、环境适应性等)必须完全覆盖 ODC 限定的场景需求。例如,ODC 为 “高速公路、时速≤120km/h” 的系统,感知范围需确保前方至少 200 米内障碍物可被有效检测;若 ODC 包含雨雾天气,则需配备在低能见度下仍能稳定工作的毫米波雷达,以保障感知数据的完整性与可靠性,避免因探测能力不足导致环境误判或漏检,这是 ADS 在目标场景内安全执行动态驾驶任务的基础前提。

5.3 ADS 应能确定自车位置、探测周围环境中的目标和事件。

注:常见目标如道路(含道路类型、道路表面条件、道路几何、车道特征、道路边缘等)、道路设施(含交通标志、交通信号灯等)、目标物(含机动车、非机动车、行人、障碍物等)、天气环境(含天气、光照条件等)、数字信息环境(含无线通信、位置信号等)。

ADS需具备精准定位与多维环境感知能力,通过传感器与算法融合,实时确定自车在三维空间中的位置(如经纬度、车道坐标),同时持续探测周围环境中的各类目标与事件:不仅要识别道路属性(如道路类型、表面干湿/破损情况、曲率半径、车道线形态及边缘轮廓)、交通设施(如限速标志、红绿灯状态),还要检测动态目标物(如机动车轨迹、非机动车穿行、行人姿态、路面障碍物),并感知天气(如暴雨、雾霾)与光照条件(如夜间、隧道逆光),甚至捕获数字信息环境(如V2X通信信号、卫星定位精度),同时也应该实时感知车辆本身的事件信息,如制动盘过热,在传统的L2系统中,制动盘过热系统应退出L2功能,但L3及以上在此状态发生时,系统需要进行执行驾驶员接管请求甚至执行最小风险策略,如靠边停车。

5.4 ADS 应能探测目标的位置以及动态目标的移动速度。

ADS系统应可以输出相对于本车的周围探测范围内目标的横纵向位置信息、横纵向速度信息、航向角信息、横纵向加速度信息等,用于表征目标状态的,在实际开发中,除了这些信息,还涉及目标的大小,目标最近点信息,目标可信度等信息

5.5 ADS 应执行合理的控制策略应对感知系统的性能衰退。

注:性能衰退一般指由于传感器自身的老化而造成的性能下降。

摄像头的核心成像元件(如CMOS 传感器、镜头模组)会因长期使用出现物理损耗,其寿命通常受工作温度、湿度、震动等环境因素影响显著。一般消费级车载摄像头在持续工作 5-8 年后,可能出现像素单元灵敏度下降、色彩滤镜老化导致成像偏色、镜头镀膜磨损引发眩光或分辨率降低等问题,导致目标边缘识别模糊、动态目标拖影等感知精度衰退,极端情况下可能因传感器电路老化引发黑屏或数据输出异常。

毫米波雷达无机械旋转部件,寿命主要取决于射频芯片、天线阵列等电子元件的耐久性。在高温、高湿或电磁干扰环境中,其射频发射功率可能随使用年限(通常8-10 年以上)逐渐衰减,导致探测距离缩短(如从原 200 米降至 150 米)、角度分辨率下降(如方位角误差从 ±1° 增至 ±3°),对小尺寸目标(如行人、自行车)的检测概率降低,且杂波抑制能力减弱,可能误将路面纹理或植被反射信号判定为障碍物,引发虚警或漏检。

激光雷达的寿命与其结构类型密切相关:机械旋转式激光雷达因存在电机、轴承等运动部件,长期运转(约2-3 万小时,相当于 5-8 年连续工作)后可能出现机械磨损,导致扫描角度偏差、点云密度不均匀或局部盲区;固态激光雷达(如 MEMSOPA 方案)虽无机械运动部件,但激光器的发光效率会随使用时间(10 年以上)逐渐衰减,造成探测距离缩水(如从 300 米降至 200 米),同时接收端 APD 探测器的噪声水平上升,导致弱反射目标(如低反射率障碍物、雨雾中的物体)的检测能力下降,点云数据信噪降低,影响目标轮廓重建精度。

对于上述性能下降的传感器,当出现性能下降时,系统能及时发现并反馈故障,及时替换处理即可,或安装位置发生变化,造成标定的角度超出设计范围,只需要更换支架并重新标定即可。

5.6 ADS 应执行合理的控制策略应对探测到但无法识别类型的目标物。

ADS 在探测到无法识别类型的目标物时,需基于传感器特性执行保守且安全的控制策略,避免因目标属性未知引发决策风险,如:摄像头依赖视觉特征识别目标类型,若因低光照、遮挡或目标形态异常(如非常规障碍物)导致无法分类。毫米波雷达虽能精确探测目标位置与速度,但无法区分目标类别(如难以分辨行人与金属护栏),能探测到但是不能把探测到的物体识别成有效目标,所以一般需要和摄像头融合来处理。激光雷达通过点云密度与反射强度建模目标形态,若遇低反射率目标(如黑色塑料袋)或非标准几何形状物体(如不规则石块)导致类型识别失败,避免依赖单一传感器的置信度不足引发漏判。

5.7 ADS 应执行合理的控制策略应对无法探测区域内存在的安全风险。

注:无法探测区域如传感器布置及感知范围造成的盲区、由其他道路使用者或障碍物遮挡造成的盲区、道路拓扑或形状造成的盲区等。

传感器布置及感知范围盲区:受限于车载传感器安装位置(如车顶激光雷达的俯仰角、侧方毫米波雷达的水平视角),会形成固定几何盲区(如车底近场、侧后方拐角)。摄像头因光学透视原理,近场存在畸变盲区且远场分辨率下降;激光雷达受限于垂直角分辨率,低矮目标(如路沿石、坑洼)可能漏检;毫米波雷达在斜后方区域存在角度测量偏差,导致目标定位误差随距离增大而累积。此类盲区易遗漏静态障碍物(如施工debris)或突然切入的动态目标(如侧方非机动车)。

遮挡盲区:由其他道路使用者(如大型车辆)、固定障碍物(如建筑物)或环境要素(如暴雨、浓烟)引发的临时性探测失效。摄像头受可见光遮挡(如前车尾部)导致图像模糊或丢失;激光雷达点云被实体遮挡物截断,无法穿透探测后方目标;毫米波雷达虽具备一定穿透性,但遇金属障碍物时会因反射叠加产生多径效应,导致虚假目标或原始信号衰减。典型风险场景包括:路口被大型车辆遮挡的行人突然横穿、隧道内被货车遮挡的故障车辆。

道路拓扑盲区:由道路几何形状(如急弯、陡坡、环岛)导致的天然视野阻断。摄像头和激光雷达受直线传播特性限制,无法探测弯道外侧或坡顶另一侧的目标;毫米波雷达虽能覆盖一定曲率路径,但目标径向速度测量会因弯道切线方向运动产生余弦误差,导致速度估计偏差。此类盲区隐含对向车辆占道、下坡突发障碍物等高频碰撞风险,且因缺乏提前感知时间,ADS 的决策延迟风险显著增加。

5.8 ADS 在激活状态下,应合理规划和控制车辆行驶路径与行驶速度,以适应道路、道路设施、目标物、天气环境、数字信息环境等。

ADS系统在行驶过程中,在用户给定起始点和目的地后,系统应规划行程路径,并结合实时道路信息进行路径优化,比如给予用户效率优先和距离有效的路径选择,在ADS行驶过程中结合上述路径及周围环境条件,实现效率变道、导航变道等策略,在车辆自动驾驶行驶过程中,应结合道路信息,进具备基于目标的、弯道半径、交通流、道路限速标识、隧道、桥梁、天气变化等的自适应限速巡航。

5.9 ADS 在激活状态下,应控制车辆与其他道路使用者保持安全距离;若因其他道路使用者的行为导致当前距离无法满足安全距离要求,则应执行合理的控制策略以降低安全风险并在后续合适时机调整保持安全距离。

ADS激活时需动态规划安全距离,实时监测与其他道路使用者的间距,目前是使用跟车时距来表征与前方目标的跟车巡航时需要保持的距离,使用目标碰撞时间TTC即与前方目标发生碰撞剩余的时间来判断车辆是否可以避免碰撞,比如遇突发近距离风险(如旁车切入、行人横穿)时,立即执行减速、预警或自动紧急变道等策略降低风险,待环境允许后,再平滑调整车速与路径,恢复安全跟车距离,平衡安全与通行效率。。

5.10 ADS 在激活状态下,应执行合理控制策略应对静止的其他道路使用者。

ADS 需通过传感器(如激光雷达、摄像头)实时探测静止目标(如故障车辆、静止行人、路障),比如执行减速、避让或停车策略。对静止在本车道的目标,优先选择安全制动距离内停车;对静止在相邻车道且无变道风险的目标,保持当前车道减速通过,避免因误判静止目标为动态障碍导致不必要急刹,确保在静止场景下的决策稳定性与安全性。

5.11 ADS 在激活状态下,应至少探测由于前方车辆减速、车辆切入或突然出现的障碍物而导致碰撞的风险,并应自动执行合理的控制策略以最大限度地减少对用户和其他道路使用者的安全风险。

ADS 需实时监测前方车辆减速、旁车切入或突发障碍物(如掉落物),通过多传感器融合计算碰撞时间(TTC)与安全距离,当风险超过阈值时自动触发控制策略:低风险时预填充制动压力并预警,中风险时主动减速并调整车道(无冲突时),高风险时执行紧急制动或紧急转向,最大限度降低碰撞速度与伤害。

5.12 ADS 在激活状态下,不应与车辆前方无遮挡的行人发生碰撞;若因行人导致无法避免碰撞,则应减缓碰撞。

ADS 对前方无遮挡行人(处于传感器有效探测范围内),需通过多传感器识别与行人轨迹预测,提前规划避撞路径或制动策略,确保在设计时速下可完全避免碰撞;若因行人突然急穿等极端情况导致碰撞不可避免,系统需通过主动制动尽可能降低碰撞速度(如从 60km/h 降至 30km/h 以内),减少对行人的伤害,体现 “安全优先于通行效率” 的设计原则,强化对弱势道路使用者的保护。

5.13 ADS 在激活状态下,不应导致车辆失去控制和单车事故。

ADS 需通过车辆动力学控制(如 ESP 车身稳定系统、扭矩分配算法)维持行驶稳定性,避免因过度转向、急加速 减速导致侧滑、翻车等失控风险。对道路曲率、路面附着系数(如结冰)等环境参数实时建模,动态调整转向幅度与加速度限值,确保车辆运动轨迹在物理极限内;同时通过传感器冗余与故障检测,防止因单一部件失效(如转向电机故障)引发失控。

5.14 ADS 在激活状态下,应合理控制车辆的照明和光信号装置,包括但不限于转向信号灯、危险警告信号、制动灯。

ADS 需根据行驶意图(如变道、停车、故障)自动控制灯光系统:变道 转弯时提前开启转向灯(持续时间≥秒),制动时同步点亮刹车灯(区分轻刹与急刹的灯光强度),遇故障或紧急停车时激活双闪灯,或车辆在执行最小风险策略时提醒后面车辆,通过灯光信号清晰传达车辆状态,提升与其他道路使用者的交互安全性,避免因信号缺失或延迟导致的误判风险(如后车未感知刹车灯而追尾)。

来源:智驾社

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