自动驾驶核心概念解析与分级体系(自动驾驶、无人驾驶、智能驾驶三者的区别)(下)
我是穿拖鞋的汉子,魔都中坚持长期主义的汽车电子工程师。
老规矩,分享一段喜欢的文字,避免自己成为高知识低文化的工程师:
做到欲望极简,了解自己的真实欲望,不受外在潮流的影响,不盲从,不跟风。把自己的精力全部用在自己。一是去掉多余,凡事找规律,基础是诚信;二是系统思考、大胆设计、小心求证;三是“一张纸制度”,也就是无论多么复杂的工作内容,要在一张纸上描述清楚;四是要坚决反对虎头蛇尾,反对繁文缛节,反对老好人主义。
一直很喜欢发小老李QQ签名那句话—生活如逆水行舟,不进则退。农村做题家出来的汉子,我可能已经不具备享受快乐的权力,只有做个躬行的卒子,一步一个脚印往前走。
中年男人尽量避免陷入历史虚无主义,自己无需问“人活着为了什么?”,做自己该做之事,七八月只管播种,到了十一二月收获季节,自有收获。
行业普遍认为,L5级自动驾驶技术的大规模商业化落地,还需要10-20年甚至更长的时间,需要全球汽车企业、科研机构、政府部门的协同努力,逐步突破技术、法规、基础设施等方面的瓶颈。
中国GB/T 40429-2021分级标准:贴合国内场景的本土化标准
随着中国自动驾驶技术的快速发展,为了规范国内自动驾驶产业的发展,统一行业认知,工业和信息化部牵头制定了《汽车驾驶自动化分级》(GB/T 40429-2021)国家标准,该标准于2020年3月9日报批公示,2022年3月1日正式实施。该标准大致沿用了SAE J3016标准的分级框架,将自动驾驶技术分为L0-L5六个等级,与SAE分级的核心逻辑基本一致,但结合中国智能驾驶的发展现状和国内道路场景特点,在细节上进行了调整和优化,更贴合国内的技术实践与应用场景。
GB/T 40429-2021标准的核心特点的是“本土化、规范化、可操作性强”,其与SAE J3016标准的主要区别如下:
第一,在L0级的定义上,SAE J3016标准将L0级定义为“无自动驾驶”,即不具备任何自动驾驶功能;而GB/T 40429-2021标准将L0级定义为“应急辅助”,明确指出“不具备目标和事件探测与响应能力的功能(如定速巡航、电子稳定性控制等)不在驾驶自动化考虑的范围内”,强调L0级车辆仍可能具备一些基础的安全辅助功能,但不属于自动驾驶功能,这一调整更贴合国内车型的配置现状。
第二,在L0-L2级的责任划分上,SAE J3016标准要求L0-L2级系统完全由人类驾驶员进行操作,系统仅提供辅助功能;而GB/T 40429-2021标准明确规定,L0-L2级由自动驾驶系统和人类共同操作,更强调人机协同的重要性,贴合国内消费者的驾驶习惯。
第三,在L3级的要求上,GB/T 40429-2021标准明确增加了对驾驶员接管能力监测和风险减缓策略的要求,明确了最低安全要求,减少实际应用中的安全风险。例如,标准要求L3级系统必须能够监测驾驶员的接管能力,当驾驶员处于疲劳、分心等状态,无法及时接管车辆时,系统需提前发出预警,并启动最小风险策略。
第四,GB/T 40429-2021标准创新性地提出了“网联化三级架构”,包括一级网联辅助信息交换(如红绿灯信号推送)、二级网联协同感知(多车共享激光雷达点云提升盲区识别)、三级网联协同决策与控制(V2X赋能的车队编队、交叉路口无信控通行),凸显了中国“单车智能+车路协同”双轮驱动的发展战略,与SAE J3016标准侧重“单车智能”的分级逻辑形成了一定的差异。
为了更直观地展示GB/T 40429-2021标准与SAE J3016标准的区别,本文整理成如下表格:
GB/T 40429-2021标准的实施,为中国自动驾驶产业的发展提供了统一的分级依据,规范了产品研发、测试与商业化落地,推动了国内自动驾驶技术的标准化、规范化发展。目前,国内众多车企的量产车型,均按照该标准进行分级标注,为消费者提供了清晰的产品认知依据。
NHTSA分级标准:美国官方的简化分级体系
美国国家公路交通安全管理局(National Highway Traffic Safety Administration, NHTSA)是美国负责车辆安全监管的官方机构,该机构于2016年制定了自己的自动驾驶分级标准,与SAE J3016标准相比,NHTSA的分级标准更为简化,将自动驾驶技术分为L0-L4五个等级,核心逻辑与SAE分级基本一致,但在等级划分上进行了合并。
NHTSA分级标准的核心特点是“简化分级、便于监管”,其与SAE J3016标准的主要区别在于对高阶自动驾驶等级的划分:NHTSA将SAE J3016标准中的L4级和L5级合并为一个等级(NHTSA L4级),即“完全自动驾驶”,不再区分特定场景与全场景的差异。具体分级如下:
1. L0级:无自动驾驶,人类驾驶员完全掌控车辆,无任何自动驾驶功能;
2. L1级:驾驶辅助,能够提供单一横向或纵向控制功能,人类全程监控;
3. L2级:部分自动驾驶,能够同时提供横向与纵向控制功能,人类全程监控;
4. L3级:有条件自动驾驶,特定场景下系统主导驾驶,人类备用接管;
5. L4级:完全自动驾驶,所有场景下系统完全主导驾驶,无需人类干预,对应SAE J3016标准的L4级和L5级。
与SAE J3016标准一样,NHTSA的自动驾驶分级标准仅具有参考性,而非强制性标准,其主要目的是为美国政府的车辆安全监管、法规制定提供参考依据,帮助消费者理解自动驾驶技术的不同水平。由于SAE J3016标准的分级更为细致、逻辑更为严谨,目前NHTSA的分级标准应用范围相对较窄,主要被美国政府部门和部分美国本土车企采用。
Mobileye自定义分级标准:基于用户视角的实用分级
Mobileye作为全球领先的自动驾驶技术公司,专注于驾驶辅助系统(ADAS)与视觉感知技术,其在L2领域占据主导地位,市场占有率超过70%。该公司充分认识到SAE J3016分级标准的两个核心缺陷:一是分级逻辑过于技术化,不能很好地以用户语言来解释,普通消费者难以理解不同等级的实际意义;二是SAE J3016标准中L3和L4之间的区分没有必要,因为根据最小风险策略(MRM),L3和L4对人类驾驶员的警惕性水平要求不同,但从用户体验来看,两者的差异并不明显,容易导致用户混淆。
基于此,Mobileye结合自身的技术实践与用户需求,将自动驾驶重新定义为四个等级,该分级标准更侧重于用户视角,简洁易懂,能够清晰地向用户传递不同等级的自动驾驶能力与使用要求。Mobileye的自定义分级如下:
1. 注视前方/手握方向盘(Eyes-on/Hands-on):对应SAE J3016标准的L1级,系统仅提供单一功能辅助(如ACC、LKA),驾驶员需要全程注视前方路况,手握方向盘,随时准备接管车辆;
2. 注视前方/可脱手(Eyes-on/Hands-off):对应SAE J3016标准的L2级,系统能够提供组合功能辅助(如ACC+LKA),驾驶员需要全程注视前方路况,但可以松开方向盘,无需持续操作,当遇到复杂路况时,及时接管车辆;
3. 解放双眼/可脱手(Eyes-off/Hands-off):对应SAE J3016标准的L3级和部分L4级,系统能够在特定场景下主导驾驶,驾驶员无需注视前方路况,也可以松开方向盘,实现“解放双眼”,但需要保持随时能够接管车辆的状态,当系统发出接管请求时,及时接管;
4. 无驾驶员(No Driver):对应SAE J3016标准的L4级和L5级,系统能够完全自主驾驶,无需人类驾驶员在场,也无需人类接管,车辆可以自主完成全程行驶任务。
Mobileye的自定义分级标准,摒弃了SAE分级的技术化表述,采用通俗易懂的语言,清晰地界定了不同等级下驾驶员的操作要求与系统的能力边界,更适合向普通消费者传递自动驾驶技术的核心信息。同时,该分级标准也贴合Mobileye的产品定位,能够更好地展示其技术优势,推动产品的商业化落地。
四、核心技术补充:最小风险策略(MRM)详解
在自动驾驶分级体系中,尤其是L3级及以上的自动驾驶等级中,最小风险策略(Minimal Risk Maneuver, MRM)是一项核心技术要求,也是保障自动驾驶安全的关键。无论是SAE J3016标准、GB/T 40429-2021标准,还是Mobileye的自定义分级标准,都对最小风险策略提出了明确的要求。然而,很多读者对最小风险策略的概念、核心内涵与应用原则了解较少,本节将对其进行详细解析,帮助读者深入理解自动驾驶的安全保障机制。
1、最小风险策略的核心定义
根据功能安全标准ISO 26262的定义,最小风险策略是指在驾驶自动化系统或用户无法执行动态驾驶任务及动态驾驶任务接管时,驾驶自动化系统所采取的降低风险的措施,其核心目标是“在系统失效或用户无法接管的情况下,将车辆调整到最小风险状态,避免或减轻安全事故的发生”。
简单来说,最小风险策略就是自动驾驶系统的“应急方案”,当系统出现故障(如传感器失效、计算平台故障、算法错误等),或者用户无法接管车辆(如驾驶员疲劳、分心、突发疾病等)时,系统会自动启动最小风险策略,采取一系列措施,将车辆调整到安全状态,确保车辆、乘客及周边交通参与者的安全。
需要明确的是,最小风险策略的概念源于功能安全标准ISO 26262,该标准是汽车功能安全的核心标准,旨在确保汽车电子电气系统的安全性,避免因系统失效导致的安全事故。自动驾驶系统作为汽车电子电气系统的重要组成部分,必须符合ISO 26262标准的要求,而最小风险策略正是该标准中针对自动驾驶系统的核心安全要求之一。
2、 最小风险策略的触发条件
最小风险策略的触发,需要满足特定的条件,主要包括以下两类情况:
第一类:驾驶自动化系统无法执行动态驾驶任务。这种情况主要是由于系统自身故障导致的,例如传感器失效(如激光雷达、摄像头故障,无法感知周边环境)、计算平台故障(如芯片故障,无法处理感知信息、制定决策)、算法错误(如决策算法出现漏洞,无法做出合理的行驶策略)、执行器故障(如转向、制动系统故障,无法执行系统指令)等。当系统检测到自身无法正常执行动态驾驶任务时,会立即触发最小风险策略。
第二类:用户无法执行动态驾驶任务及动态驾驶任务接管。这种情况主要是由于用户(驾驶员)自身原因导致的,例如驾驶员疲劳、分心、突发疾病、意识丧失等,无法及时响应系统的接管请求,或者无法正常接管车辆。此外,当用户未按照系统要求,在超出设计运行范围的场景下使用自动驾驶功能时,系统也会触发最小风险策略。
需要注意的是,不同等级的自动驾驶系统,最小风险策略的触发条件也有所不同。例如,L3级系统的触发条件主要是“系统失效”或“驾驶员未能及时接管”;而L4级系统的触发条件主要是“系统失效”或“超出设计运行范围”,因为L4级系统无需人类驾驶员在场,不存在“驾驶员无法接管”的情况。
3、 最小风险策略的具体措施
对于不同的自动驾驶功能设计,以及不同的触发场景,最小风险策略所采取的具体措施也有所不同。总体而言,最小风险策略的核心原则是“安全、平稳、可控”,确保车辆能够快速调整到最小风险状态,避免发生安全事故。常见的最小风险措施包括以下几种:
1. 减速停车:这是最常见的最小风险措施,适用于大多数场景。当系统触发最小风险策略时,会自动降低车辆速度,避免高速行驶带来的安全风险,同时逐步将车辆停靠在道路右侧(或应急车道),关闭危险报警闪光灯,提醒周边车辆注意避让,最终实现安全停车。这种措施适用于L3-L5级自动驾驶系统,尤其是在高速公路、城市道路等开放场景下。
2. 靠边行驶:当车辆处于拥堵路段、施工路段等无法立即停车的场景时,系统会自动将车辆调整到道路右侧,保持低速行驶,直到找到安全的停车位置,再执行停车操作。这种措施能够避免车辆在道路中间停车,影响交通秩序,同时确保车辆的安全。
3. 车道保持与减速:当系统仅出现部分故障(如单一传感器失效),仍能实现基本的车道保持功能时,会自动保持车辆在当前车道行驶,同时逐步减速,直到车辆安全停车。这种措施适用于故障程度较轻的场景,能够最大限度地保障车辆的行驶安全。
4. 远程接管引导:对于L4-L5级自动驾驶系统,当系统触发最小风险策略时,会及时向云端平台发送报警信息,请求远程驾驶员接管车辆。远程驾驶员通过云端平台,实时查看车辆状态与周边环境,远程控制车辆,将车辆调整到安全状态。这种措施适用于系统失效但仍具备远程控制能力的场景。
需要强调的是,最小风险策略的具体措施,需要根据车辆的行驶场景、系统故障类型、周边环境等因素进行动态调整,确保措施的合理性与安全性。同时,最小风险策略的执行过程,需要符合相关的法律法规要求,例如,在高速公路上停车时,必须停靠在应急车道,开启危险报警闪光灯,放置警示标志等。
4、最小风险策略的重要意义
最小风险策略作为自动驾驶系统的核心安全保障机制,其重要意义主要体现在以下三个方面:
第一,保障驾驶安全。自动驾驶系统虽然具备较高的自动化程度,但仍可能出现故障,或者遇到无法处理的复杂路况,此时最小风险策略能够及时启动,将车辆调整到安全状态,避免或减轻安全事故的发生,保障乘客及周边交通参与者的生命财产安全。
第二,提升用户信任度。自动驾驶技术的商业化落地,离不开用户的信任。最小风险策略能够让用户意识到,即使系统出现故障,也能采取有效的应急措施,确保行驶安全,从而提升用户对自动驾驶技术的信任度,推动技术的普及与应用。
第三,符合行业标准与法规要求。无论是ISO 26262功能安全标准,还是SAE J3016、GB/T 40429-2021等自动驾驶分级标准,都对最小风险策略提出了明确的要求。自动驾驶系统必须具备完善的最小风险策略,才能符合行业标准与法规要求,获得上路许可,实现商业化落地。
五、总结与展望
自动驾驶技术作为汽车产业智能化、网联化转型的核心,其发展历程漫长且充满挑战。本文通过系统梳理无人驾驶、自动驾驶与智能驾驶三者的概念差异与内在关联,明确了三者的核心定位与发展目标:智能驾驶是汽车智能化的综合形态,涵盖自动驾驶与无人驾驶;自动驾驶是智能驾驶的核心组成部分,聚焦于驾驶过程的自动化辅助;无人驾驶是自动驾驶的高阶形态,追求完全自主的驾驶体验。
全球主流的自动驾驶分级标准,虽然在分级逻辑、等级数量上存在差异,但核心目的都是为了衡量自动驾驶系统的自动化程度,明确系统与人类驾驶员的责任划分。SAE J3016标准作为全球最通用的分级体系,为行业技术交流、产品研发提供了统一的参考依据;中国GB/T 40429-2021标准结合国内场景特点,进行了本土化优化,推动了国内自动驾驶产业的标准化发展;NHTSA分级标准简化了分级逻辑,便于政府监管;Mobileye自定义分级标准从用户视角出发,简洁易懂,更适合向普通消费者传递技术信息。
最小风险策略作为自动驾驶系统的核心安全保障机制,源于ISO 26262功能安全标准,其核心是在系统失效或用户无法接管时,采取有效的应急措施,将车辆调整到最小风险状态,保障驾驶安全。最小风险策略的完善程度,直接影响自动驾驶系统的安全性与可靠性,也是L3级及以上自动驾驶技术商业化落地的重要前提。
目前,自动驾驶技术的创新主要集中在L2-L3级,L4级技术在封闭场景和试点城市逐步落地,而L5级技术仍处于研发阶段。随着传感器、计算平台、AI算法、车路协同等相关技术的不断进步,以及法律法规、基础设施、伦理规范的不断完善,自动驾驶技术将逐步实现从“人机协同”向“机器主导”的转变,最终实现完全自主、智能高效的出行模式。
未来,自动驾驶技术的发展将呈现三大趋势:一是“单车智能+车路协同”深度融合,提升系统的感知能力与决策效率;二是多传感器融合技术不断升级,实现更精准的环境感知;三是AI算法的鲁棒性持续提升,能够应对更复杂的路况与场景。同时,自动驾驶技术的普及,也将推动交通运输行业的变革,减少交通事故、缓解交通拥堵、提升出行效率,为人类打造更智能、更安全、更便捷的出行生态。
搁笔分享完毕!
愿你我相信时间的力量
做一个长期主义者