自动驾驶的分级分类--MUNIK知识普及课堂

——本文内容主要来自SAEINTERNATIONAL的文章“SURFACE VEHICLE RECOMMENDED PRACTICE：J3016™”

1.引言：

萝卜快跑是自动驾驶出行平台，2024年的5月29日开始，武汉市正式投入运营了千辆的无人驾驶出租车，标志着我们国内自动驾驶落地场景有了质的突破。自动驾驶技术的发展为交通领域带来了革命性的变化，其核心在于通过不同级别的自动化系统来辅助或替代人类驾驶员执行驾驶任务。根据国际自动机工程师学会（SAE International）的标准J3016™，自动驾驶技术被分为六个不同的级别，每个级别都对应着特定的功能和责任分配。以下就该白准的定义进行详细的阐述。

2.自动驾驶的活动定义：

ADS的每个level都可以分解为DDT（内部又拆分为车辆运动控制和OEDR）、DDTFALLBACK和ODD三个活动。

首先需要理解这几个活动的意思：

DDT：全称dynamic driving task，动态驾驶任务。包含所有实时操作和策略上的行为，包含横向、纵向的车身控制以及OEDR。但不包含行程、目的和途径等战略上的选择。

OEDR: 全称object and event detection and response，对象和事件的检测和响应。主要关注策略方面的选择，例如事件的计划和执行、避让和加速的路线选择等等。

DDTFALLBACK: DDT失效时的备选方案。即系统性失效或者超过原系统的设计范围，给出的解决路径。主要是当DDT的主体失效时的备选方案，例如当DDT的主体是系统时，系统失效的备选方案是驾驶员。

ODD：全称operational design domain，操作设计域。设计范围的参数，例如天气环境、车速等。车辆在不同的操作设计域适用的自动驾驶技术不同。例如停车时适用的自动泊车驾驶系统、高速环境下适用的高速巡航辅助驾驶系统等。

通过下图可以清楚的了解整个驾驶分为初期的战略功能，例如目的地和路线的选择。在行驶途中的动态驾驶任务DDT，而DDT又分OEDR和横向、纵向控制。再加上DDTFALLBACK和ODD的定义，即可规范所有的自动驾驶等级。

图一：显示驾驶任务的DDT部分

3.自动驾驶的具体分类及案例：

通过下图把上述活动的定义以横向进行排列形成不同的组合，即可以区别不同等级自动驾驶等级定义的活动范围及内容。以下就L0-L5每个自动驾驶等级进行详细的描述及举例说明。

图：DDT层面的自动驾驶分级分类

Level 0 - 无驾驶自动化：

在这个阶段，车辆完全依赖驾驶员进行所有驾驶任务，包括车辆的横向和纵向控制以及对环境的监测，主动安全系统也无法干预驾驶员的行为。

案例：前碰撞预防系统FCW (Forward Collision Warning)

FCW通过分析传感器获取的前方道路信息对前方车辆进行识别和跟踪，如果有车辆被识别出来，则对前方车距进行测量。同时利用车速估计，根据安全车距预警模型判断追尾可能，一旦存在追尾危险，便根据预警规则及时给予驾驶人主动预警， FCW系统本身不会采取任何制动措施去避免碰撞或控制车辆。

Level 1 - 驾驶辅助：

此级别引入了驾驶自动化系统，能够持续执行车辆的横向或纵向运动控制中的一个子任务，但驾驶员必须始终监督系统并随时准备接管控制权。此时系统具有干预驾驶员部分行为的措施。

案例:自动紧急制动AEB（Autonomous Emergency Braking）

AEB一般应用在L1级别的自动驾驶中，属于增强安全能力类的功能，AEB是一种汽车主动安全技术，主要由 3 大模块构成，其中测距模块的核心包括微波雷达、激光雷达和视频系统等，它可以为AEB系统提供前方道路安全、准确、实时的图像和路况信息。

系统根据测距模块得出与前车或者障碍物的距离，然后利用数据分析模块将测出的距离与警报距离、安全距离进行比较，小于警报距离时就进行警报提示，而小于安全距离时即使在驾驶员没有来得及踩制动踏板的情况下，AEB 系统也会启动，使汽车自动制动，从而为安全出行保驾护航。

Level 2 - 部分驾驶自动化：

系统能够在特定的操作设计域（ODD）内同时执行横向和纵向的车辆运动控制，但仍需驾驶员完成对象和事件的检测及响应（OEDR），并监督驾驶自动化系统。此时汽车具有了一部分自动驾驶的功能来代替驾驶员的行为，但是策略的选择还是需要驾驶员进行监督和选择，并进行干预。

案例：自动泊车系统APA（Automatic Parking Assist）

APA系统一般通过AVM（环视）和USS（超声波雷达）感知泊车环境，使用IMU和车轮传感器估计车辆姿态（位置和行驶方向），并根据驾驶员的选择自动或手动设置目标泊车位。然后系统进行自动泊车轨迹计算，并通过精确的车辆定位与车辆控制系统使车辆沿定义的泊车轨迹进行全自动泊车，直至到达最终目标泊车位相比于传统的倒车辅助功能，如倒车影像以及倒车雷达，自动泊车的功能智能化程度更高，有效的减轻了驾驶员的倒车困难。

Level 3 - 有条件的驾驶自动化：

在这一级别，自动化驾驶系统（ADS）能够在ODD内执行全部动态驾驶任务（DDT），但要求驾驶员或DDTFALLBACK在系统请求干预时能够及时响应。此时自动驾驶系统具有策略上的选择能力，其自动驾驶功能也变得更为强大。

案例：交通拥堵辅助自动驾驶功能TJP（Traffic Jam Pilot）

是指在拥堵的高速公路或城市快速路上驾驶员可以放开双手双脚，同时注意力可在较长时间内从驾驶环境中转移，做一些诸如看手机、接电话、看风景等活动，该系统最高工作速度为40-60kph。

Level 4 - 高度驾驶自动化：

ADS能够在ODD内执行全部DDT和DDTFALLBACK，无需驾驶员的监督，即使在系统请求干预或遇到DDT相关的系统故障时，也能够自动实现最小风险条件。此时的汽车已经近乎于自动驾驶的最高级，唯有设计域还没有涵盖所有情况。

案例：无人驾驶出租车。此时的汽车在规定的设计域内无人驾驶。

Level 5 – 全自动驾驶：

这是自动驾驶的最高级别，ADS能够在所有可由熟练驾驶员管理的公路条件下，无需任何ODD限制，执行全部DDT和DDTFALLBACK，实现真正的无人驾驶。

案例:与level4功能相同，但是适用所有场景。例如沙漠、深山等特殊环境。

4.总结

随着技术的进步，从Level 0到Level 5的过渡不仅代表了自动化程度的提高，也反映了车辆与驾驶员之间责任和角色的转变。随着级别的提升，车辆的自主性不断增强，对驾驶员的依赖逐渐减少，直至完全消除。通过本文能粗略地明白汽车所属的自动驾驶等级，但是现实情况是技术的发展超越了该标准的定义，所以惯例上地做一一对应有可能不能完全实现。更多的文章请关注秒尼科的官网www.munik.com.