初识自动驾驶之一——自动驾驶等级

如题所述

自动驾驶分级最早出现在美国汽车工程师学会(SAE)的一个规范J3016中,这个规范最早定义了自动驾驶分为6个级别,就是我们经常听到的L0-L5。

规范最早规范定了L0-L2为辅助驾驶,L3级别以上才能称之为自动驾驶。目前这个规范在2021年刚更新了一版。除了这个标准外,我们国家21年发布的国标GB/T40429中也做了规定,虽然国标规定的不叫L0、L1而是叫做0级、1级等,不过整体上看下来,国标和J3016最新版规定的等级基本一致。

1、0级

0级驾驶自动化对应L0,可以理解为主要包含两部分功能,一部分是预警类功能,该部分功能只是提供预警,但不会干预驾驶员对车辆加减速和转向的控制。基本上所有的只预警不包含控制的功能都是与L0级。另一部分为控制类功能,但是这部分控制类功能有个特点就是不会持续的帮你控制车辆,只会在某些条件满足时,短暂的介入车辆的加减速或者转向控制。

2、1级

1级驾驶自动化对应L1,这部分功能会帮助驾驶员持续控制横向或纵向运动。而且只会持续的控制其中之一。也就是说L1级只会持续的帮你控制车辆的加减速或者转向中的一个。

3、2级

2级驾驶自动化对应L2,该级别功能会持续帮助驾驶员提供纵向和横向的控制,也就是说,可以长时间的同时控制车辆的转向和加减速。通常以上提及的L2及以下的功能我们又称之为ADAS(Advanced Drive Assistant System,高级驾驶辅助系统)功能。

这些功能并非自动驾驶功能,只是能更好的辅助驾驶员,驾驶主题依旧是驾驶员,也就是说,驾驶员要对整个驾驶过程负全责。这些功能都有一个共同点,即,不可违背驾驶员的意图。例如,当前系统判定应当给驾驶员提供纵向加速的功能,但是驾驶员认为当前需要减速,并给出了减速操作,那么车辆应当响应立即停止减速进而响应驾驶员的操作。

4、3级

3级驾驶自动化对应L3,L3级我们称之为有条件的自动驾驶。车辆可以在要求的条件满足的前提下执行自动驾驶,在自动驾驶系统判定自身无法完成自动驾驶时,会请求驾驶员接管车辆,驾驶员在需要在一定时间内(一般来说是10s钟内)接管车辆,如果驾驶员不接管车辆,一旦超过这段允许的接管时间,自动驾驶系统不会再对车辆负责。

如果发出请求后,驾驶员一直不接管车辆,自动驾驶系统需要根据情况选择是否执行最小风险策略,使车辆达到一个最小风险状态(一般来说就是靠边停车或者本车道内停车并且点亮双闪)。

其中在车辆需要满足的条件这部分,J3016里叫做ODD(Operation Design Domain),即设计运行区域,ODD通常来说包括道路条件、天气条件、地理围栏(例如,京沪高速公路上海江桥收费站到花桥绿地大道收费口,不包含上下匝道区域)、交通参与者、信号连通性(RTK-GPS信号等)。

我国国标里对车辆需要满足的条件这部分的描述为ODC(Operation Design Condition),即设计运行条件,主要差别在于ODC包含了ODD,同时又新增了驾驶员状态要求(疲劳、闭眼、视线不在驾驶区域等)。

值得一提的是,L3的功能与L2的功能最根本的差别在于责任主权的归属问题,而不是很多朋友理解的覆盖更多场景的问题。比如说,NOA这种功能,虽然覆盖场景比传统的LCC或者ICC功能高级很多,但本质上依旧和LAA或者ICC一样是L2的功能。

奔驰在欧洲推出的L3的功能,只是覆盖了60kph以下车速的单车道巡航,功能使用场景上和TJA功能基本是一致的,完全不如NOA这种功能覆盖场景多,对于日常的辅助也不如NOA功能,但这种功能依旧是L3的功能。从量产功能规划的角度,覆盖场景的思路要比自动驾驶等级的思路更实用一些。

5、4级

4级驾驶自动化对应L4,L4级又称之为高级自动驾驶。L4级驾驶和L3级在定义上的区别仅在于是否一定需要驾驶员接管。L4在系统无法完成驾驶任务时,依旧会提示驾驶员接管,但是可以允许驾驶员不接管车辆,这时候车辆会执行最小风险策略确保车辆达到最小风险状态。

即在整个L4功能激活的过程中,自动驾驶系统始终承担驾驶责任。目前,L4级的应用主要集中于某些特殊场景,比如,园区内无人接驳车、无人配送车、无人出租车(Robo Taxi)、无人公交车、无人物流车等。这类应用有一个共同的特点,使用环境均在与变化较小的场景,无论是园区内,还是在特定的高速范围内,还是在特定的城市道路上。

不过当前所谓的L4级自动驾驶,在大部分的车辆上,主打的还是宣传概念,其实还没办法实现,这个在后面的文章中可以详细解释。另外,有一些车企在宣传的概念车上出现了可收缩式的方向盘,即在L4的功能开启时,方向盘收缩起来,在人工驾驶或驾驶员接管阶段,方向盘重新出现。

6、5级

5级驾驶自动化对应L5,L5级又称之为完全自动驾驶。完全自动驾驶在L4的基础上取消了ODD的限制,允许在全场景下使用自动驾驶系统,且自动驾驶系统会付全部责任。

目前L5级自动驾驶被认为是未来很长时间内无法达到的状态,未来将很长时间停留在L4的状态,只是在L4的状态下不停的扩展场景覆盖度,甚至有相当一部分人认为L5永远不可能到来。

从驾驶员的状态来看,L2可以脱脚、L3可以脱手、L4可以脱眼。对应的车辆状态L3及以下功能一般不允许取消方向盘。L4及以上功能允许取消方向盘。从应用方面来看,L3及以下功能多见于面向大众的量产车型上,L4级别的功能目前多见于特定场景的运营车辆上。

但是高级别功能总会慢慢应用到生活中,当L4级别功能开始大规模普及时,人类的出行方式将迎来巨大的变革。美好的未来在等着我们。

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