智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)(二)
——自動(dòng)駕駛概述

◆文/江蘇 周曉飛

（接上期）

一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車核心技術(shù)組成

智能網(wǎng)聯(lián)汽車智能駕駛的核心技術(shù)由環(huán)境感知系統(tǒng)、智能決策系統(tǒng)以及控制和執(zhí)行系統(tǒng)組成（圖1）。

汽車在行駛過程中通過傳感器自行感知周圍環(huán)境及道路上各種信息，并依據(jù)感知信息完成處理、融合過程，形成對全局的理解，進(jìn)一步通過各種算法決策如何應(yīng)對，最后將決策信息傳遞給各控制系統(tǒng)形成執(zhí)行命令，完成駕駛動(dòng)作。

圖1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車核心技術(shù)組成

1.環(huán)境感知系統(tǒng)

環(huán)境感知指對于整個(gè)駕駛環(huán)境的場景認(rèn)知能力，是對障礙物、道路標(biāo)志、交通標(biāo)線、車輛、交通信息等數(shù)據(jù)的語言分類。

環(huán)境感知系統(tǒng)的主要功能是通過車載環(huán)境感知技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)、4G/5G及V2X無線通信技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)對車輛本身和外界（如道路、車輛和行人等）靜、動(dòng)態(tài)信息的提取和收集，并向智能決策系統(tǒng)輸送信息。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車自動(dòng)駕駛常用的環(huán)境感知傳感器有攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)和紅外傳感器等等。

2.智能決策系統(tǒng)

決策規(guī)劃是智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵之一。智能決策系統(tǒng)的主要功能是接收環(huán)境感知層的信息并進(jìn)行融合，對道路、車輛、行人、交通標(biāo)志和交通信號(hào)等進(jìn)行識(shí)別，決策分析和判斷車輛駕駛模式和將要執(zhí)行的操作，并向控制和執(zhí)行層輸送指令。比如從A地到B地，需要通過一系列規(guī)劃的算法，包括地圖的建立，避障等，最后選擇一條最優(yōu)化的路線，這就是決策規(guī)劃。

3.控制和執(zhí)行系統(tǒng)

控制執(zhí)行系統(tǒng)的主要功能是根據(jù)功能決策的指令對車輛進(jìn)行操作和協(xié)調(diào)，為聯(lián)網(wǎng)車輛提供道路交通信息、安全信息、娛樂信息、救援信息、商務(wù)信息、在線消費(fèi)等，以保證安全可靠、舒適駕駛。

二、智能駕駛技術(shù)形態(tài)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的終極目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)不附條件的完全自動(dòng)駕駛或無人駕駛。汽車駕駛自動(dòng)化、自動(dòng)駕駛、無人駕駛這三個(gè)概念其實(shí)是不在一個(gè)技術(shù)等級(jí)。汽車駕駛自動(dòng)化包括應(yīng)急輔助、部分駕駛輔助和組合駕駛輔助，但自動(dòng)駕駛的技術(shù)層次更高一些。而無人駕駛是完全的車輛為主體的自主駕駛，可以沒有外置操縱機(jī)構(gòu)（方向盤和加速和制動(dòng)踏板）。

三、自動(dòng)駕駛術(shù)語

1.自動(dòng)駕駛功能

自動(dòng)駕駛功能（automated driving function），在GB/T中規(guī)定的3級(jí)及以上駕駛自動(dòng)化功能的總稱，包括有條件自動(dòng)駕駛、高度自動(dòng)駕駛和完全自動(dòng)駕駛功能。也就是說，只有這三種等級(jí)的駕駛模式才稱之為自動(dòng)駕駛（功能）。

2.自動(dòng)駕駛模式

自動(dòng)駕駛模式（automated driving mode），由自動(dòng)駕駛系統(tǒng)執(zhí)行全部動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)的模式稱為自動(dòng)駕駛模式。

3.動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)

動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)，英文dynamic driving task，簡稱DDT。動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)是除策略性功能外，完成車輛駕駛所需的感知、決策和執(zhí)行等行為。包括但不限于車輛橫向運(yùn)動(dòng)控制；車輛縱向運(yùn)動(dòng)控制；目標(biāo)和事件探測與響應(yīng)；駕駛決策；車輛照明及信號(hào)裝置控制。

①策略性功能包括導(dǎo)航功能，如行程規(guī)劃、目的地和路徑的選擇等任務(wù)。

②動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)包括所有實(shí)時(shí)操作和決策功能，由駕駛員或駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)完成，或由兩者共同完成。

4.動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)接管用戶

動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)接管用戶，英文DDT fallback-ready user。

當(dāng)3級(jí)駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)工作時(shí)，可以識(shí)別駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)出的接管請求和明顯的動(dòng)態(tài)駕駛?cè)?務(wù)相關(guān)的車輛故障，并執(zhí)行動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)接管的用戶。

①該術(shù)語適用于3級(jí)駕駛自動(dòng)化功能，4級(jí)和5級(jí)沒有這個(gè)角色。動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)接管用戶可以在車內(nèi)或車外。

②動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)接管用戶在執(zhí)行部分或全部動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)時(shí)成為駕駛員。

四、智能網(wǎng)聯(lián)汽車自動(dòng)駕駛分級(jí)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車針對自動(dòng)駕駛不同功能分級(jí)，目前國際公認(rèn)的汽車自動(dòng)駕駛技術(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分別由美國高速公路安全管理局（NHTSA）和國際自動(dòng)機(jī)工程師學(xué)會(huì)（SAE）所提出，其中SAE提出的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為主流常用標(biāo)準(zhǔn)J3016-201609。

現(xiàn)在更符合我國實(shí)際的國家標(biāo)準(zhǔn)《汽車駕駛自動(dòng)化分級(jí)》在2021年8月20日正式發(fā)布，2022年3月1日我國將正式實(shí)施擁有我們自己的自動(dòng)駕駛汽車分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

1.自動(dòng)駕駛等級(jí)劃分要素

圖2 自動(dòng)駕駛等級(jí)劃分示意圖

表1 自動(dòng)駕駛等級(jí)劃分要素

表1、圖2自動(dòng)駕駛等級(jí)劃分中：①我國標(biāo)準(zhǔn)參考SAE J3016的0-5級(jí)的自動(dòng)駕駛分級(jí)框架。按照我國標(biāo)準(zhǔn)和SAE J3016標(biāo)準(zhǔn)，對每個(gè)具體的駕駛自動(dòng)化功能分級(jí)結(jié)果基本是一致的。

②SAE J3016將AEB等安全輔助功能和非駕駛自動(dòng)化功能都放在0級(jí)，叫無駕駛自動(dòng)化，我國的標(biāo)準(zhǔn)叫應(yīng)急輔助，作為一個(gè)安全的基礎(chǔ)分支，和非駕駛自動(dòng)化功能分開，邏輯上更合理。

③我國標(biāo)準(zhǔn)在3級(jí)中明確增加對駕駛員接管能力監(jiān)測和風(fēng)險(xiǎn)減緩策略的要求，明確最低安全要求，減少實(shí)際應(yīng)用的安全風(fēng)險(xiǎn)。

自動(dòng)駕駛等級(jí)劃分示意圖，如圖2所示。

2.我國自動(dòng)駕駛等級(jí)劃分

（1）0級(jí)駕駛自動(dòng)化（應(yīng)急輔助）

駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)不能持續(xù)執(zhí)行動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)中的車輛橫向或縱向運(yùn)動(dòng)控制，但具備持續(xù)執(zhí)行動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)中的部分目標(biāo)和事件探測與響應(yīng)的能力。

①0級(jí)駕駛自動(dòng)化不是無駕駛自動(dòng)化，0級(jí)駕駛自動(dòng)化可感知環(huán)境，并提供報(bào)警、輔助或短暫介入以輔助駕駛員（如車道偏離預(yù)警、前碰撞預(yù)警、自動(dòng)緊急制動(dòng)等應(yīng)急輔助功能）。

②不具備目標(biāo)和事件探測與響應(yīng)的能力的功能（如：定速巡航、電子穩(wěn)定性控制等）不在駕駛自動(dòng)化考慮的范圍內(nèi)。

（2）1 級(jí)駕駛自動(dòng)化（部分駕駛輔助）

駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)在其設(shè)計(jì)運(yùn)行條件內(nèi)持續(xù)地執(zhí)行動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)中的車輛橫向或縱向運(yùn)動(dòng)控制，且具備與所執(zhí)行的車輛橫向或縱向運(yùn)動(dòng)控制相適應(yīng)的部分目標(biāo)和事件探測與響應(yīng)的能力。

對于1級(jí)駕駛自動(dòng)化，駕駛員和駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)共同執(zhí)行動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)，并監(jiān)管駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)的行為和 執(zhí)行適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)或操作。

（3）2級(jí)駕駛自動(dòng)化（組合駕駛輔助）

駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)在其設(shè)計(jì)運(yùn)行條件內(nèi)持續(xù)地執(zhí)行動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)中的車輛橫向和縱向運(yùn)動(dòng)控制，且具備與所執(zhí)行的車輛橫向和縱向運(yùn)動(dòng)控制相適應(yīng)的部分目標(biāo)和事件探測與響應(yīng)的能力。

對于2級(jí)駕駛自動(dòng)化，駕駛員和駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)共同執(zhí)行動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)，并監(jiān)管駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)的行為和執(zhí) 行適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)或操作。

（4）3級(jí)駕駛自動(dòng)化（有條件自動(dòng)駕駛）

駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)在其設(shè)計(jì)運(yùn)行條件內(nèi)持續(xù)地執(zhí)行全部動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)。

對于3級(jí)駕駛自動(dòng)化，動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)接管用戶以適當(dāng)?shù)姆绞綀?zhí)行動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)接管。

（5）4級(jí)駕駛自動(dòng)化（高度自動(dòng)駕駛）

駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)在其設(shè)計(jì)運(yùn)行條件內(nèi)持續(xù)地執(zhí)行全部動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)和執(zhí)行動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)接管。

對于4級(jí)駕駛自動(dòng)化，系統(tǒng)發(fā)出接管請求時(shí)，若乘客無響應(yīng)，系統(tǒng)具備自動(dòng)達(dá)到最小風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)的能力。

（6）5級(jí)駕駛自動(dòng)化（完全自動(dòng)駕駛）

駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)在任何可行駛條件下持續(xù)地執(zhí)行全部動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)和執(zhí)行動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)接管。

①對于5級(jí)駕駛自動(dòng)化，系統(tǒng)發(fā)出接管請求時(shí)，乘客無需進(jìn)行響應(yīng)，系統(tǒng)具備自動(dòng)達(dá)到最小風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)的能力。

②5級(jí)駕駛自動(dòng)化在車輛可行駛環(huán)境下沒有設(shè)計(jì)運(yùn)行條件的限制（商業(yè)和法規(guī)因素等限制除外）。

五、智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)聯(lián)化分級(jí)

按照智能網(wǎng)聯(lián)汽車的交互信息、參與協(xié)同控制的程度，智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)聯(lián)化可劃分為三個(gè)等級(jí)，目前基本處于2級(jí)發(fā)展階段。智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)聯(lián)化等級(jí)劃分如表2所示。

（未完待續(xù)）

表2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)聯(lián)化等級(jí)劃分