自动驾驶合规宝典11～典型高速公路场景库

2020年6月，联合国法规R157-ALKS自动车道保持系统（高速公路L3级自动驾驶系统）获得通过，并于2021年1月起正式生效（最高限速60km/h）。

2022年3月21的R157第二修订版中增加了软件版本管理R157SWIN的要求；2023年3月3日的第四修订版扩展了其适用范围（从M1类乘用车扩展到M类和N类车辆）和车速上限（最高车速调整到130km/h），以更好地适应自动驾驶技术的发展。

最新版的R157法规将覆盖完整的高速公路区间，搭载ALKS的车辆需要能够应对高速公路的所有交通场景。为了证明ALKS的安全性，搭建一个完整的高速公路交通场景库，对主机厂、认证服务机构、监管机构来说势在必行。

由前文可知，交通场景可以按照不同的抽象等级分为功能场景、抽象场景、逻辑场景、具体场景。

功能场景可以涵盖几个方面，例如：不同抽象级别的道路几何（例如：双车道直道高速公路）、环境条件（例如：夏季晴天）、自车行为（例如：跟车行驶、变道）、移动/静止目标（例如：前方隧道、限速牌、突然切入的旁车）等。

逻辑场景应涵盖功能场景未涵盖的其他方面，例如，绝对速度、加速度、位置、故障、通信故障、更详细的道路几何形状。逻辑场景又称为包含的参数场景，参数一般是一个范围或概率分布。

具体场景则是用明确的参数值描述物理属性的场景。

功能场景：碰撞总是自车与其他车辆/物体发生（假设自车在没有其他车辆/物体的情况下可以正常运行），在正常驾驶下，自车与其他车辆/物体的交互可以适当地涵盖与其他车辆/物体的碰撞。

逻辑场景：功能场景中未涵盖的因素（例如自车、其他车辆/物体的初始速度、尺寸、初始位置、加速度）、一些感知因素（例如环境亮度、盲点、导致传感器误报的因素、其他车辆的闪光灯）和车辆稳定性因素（例如道路曲率、坡度、路面摩擦系数、风速等细节）可以在逻辑场景中用参数描述。

一种场景族识别方法

为了正确描述12种场景中的这些情况，应在逻辑场景级别包括一些参数，例如“车道数”、“自车所在车道”和“自车与其他车辆之间的相对位置”等。“主干道”的示例如下所示。“合流道路”和“分流道路”中的其他情况也应考虑在内。

L3级的高速自动驾驶系统ALKS在设计时至少要考虑以下典型高速公路场景。

高速公路用例的示例场景列表

1. 直线行驶

okta为云量单位，将天空等分为8份，看云在天空中所占比例。

（0～2oktas）小于1/4为晴天；

（3～6oktas）1/4～3/4为多云；

（7～8oktas）大于3/4为阴天。

2.弯道过弯

3. 自车变道，后方有车

在相邻的车道上，另一辆车（红色）与自车（绿色）行驶在同一方向。自车的意图是，向另一辆车行驶的车道进行变道。

4. 合并到已占用的车道

其他车辆（灰色）占据自车相邻的车道。

自车辆（绿色）打算执行换道到其他车辆[1-4]行驶的车道。

根据道路，其他车辆的类型、几何形状、速度、数量和位置，场景的难度发生变化（正常-紧急）。

5. 目标路径上有不可通过的目标

自车（绿色）行驶在有无法通行物体（红色）的道路上，自车的目标是继续直行，自车需要做出反应。

目标可能是故障车辆、货车遗落货物、事故车辆碎片等。场景的严重程度根据自车的速度情况在变化。

6. 目标路径上可通过的目标

自车（绿色）在车道上有一个可通过的物体（绿色）的道路上行驶，例如，井盖、修路钢板、塑料袋或小树枝、空中交通标识牌等。自车的目标是继续直行，自车需要做出反应。场景的严重程度根据自车的速度情况在变化。

测试参数：自车的反应（误报、变道/制动）、与物体的距离、自车的横向速度（如果变道）等。

7. 前车制动

测试参数：自车与LV的距离、对相邻车道其他车辆的反应等。

8. 接近较慢/停止前车LV

前车LV（红色）以较慢的速度行驶在自车（绿色）前面，自车可能会刹车或进行变道以避免碰撞，根据LV和自车的速度，可以评估这种情况的严重程度。

场景参数：自车速度（道路规则），LV速度变化（减速），（本车道、邻车道、间隔车道等）其他车辆的位置和速度（如果存在）。

测试参数：自车与LV的距离、对相邻车道其他车辆的反应等。

9. 其他车辆在自车前面切入

另一辆车（红色）在相邻车道上与自车（绿色）朝同一方向行驶。另一辆车换道，从自车的角度来看，这是LV。根据LV的距离和横向速度变化，切入动作的严重性会发生变化。

场景参数：LV横向速度，自车到LV的横纵向距离，自车速度，车道宽度，其他车辆的位置和速度曲线（如果存在）。

测试参数：自车与LV的距离、与其他车辆的距离等。

10. 在自车前切出

前车LV（红色）与自车（绿色）行驶在同一方向。

LV进行车道变换，使其不再是自车的LV。

为了测试自车的行为，自车前面的车道上存在障碍物（灰色）。

根据自车的速度、LV的横向速度、自车与无障碍物距离的变化，此场景的难度会发生变化。

场景参数：LV横向速度，自车到LV的距离，自车速度，车道宽度，其他车辆的位置和速度概况（如果存在）。

测试参数：自车与障碍物之间的距离，与其他车辆的距离等。

11. 检测并响应突然转向车辆

另一辆车（红色）与相邻车道上的自车（绿色）行驶在同一方向。另一辆车转向自车的车道，可能会变道进入本车道，也可能会进行纠偏操作。

12. 限速变化

自车（红色）行驶在限速变化的直路上，自车的目标是在进入低速区时通过减速来适当地响应限速变化。

环境要求：至少有一次限速变化的直路。

自车行为：自车在道路上直行，使其速度适应不断变化的限制。

场景参数：其他车辆的位置和速度曲线（如果存在），自车速度。

测试参数：自车的纵向控制（制动/加速），自车的感知能力。

13. 信号灯

测试道路由至少两条车道组成，测试道路的车道具有设置在道路上方的智能车道标识。自车（灰色）定位在指示为关闭的车道中，相邻车道的信号灯保持开放状态。

自车的目标是在车道显示为不可用时，通过改变车道来适当响应信号灯。

环境要求：至少有两条车道的道路，以及指示车道状态的智能信号（开放/关闭）。

自车行为：自车在路上行驶，根据信号灯指示需要改变车道。

场景参数：其他车辆的位置和速度曲线（如果存在），自车速度。

测试参数：自车的反应（变道/制动），自车的横向速度（如果变道）等。

14. 开车通过隧道

自车（绿色）正在通过隧道行驶（缺乏GPS信号和自然光），车辆需要适应快速变化的光照参数和缺乏GPS定位。

根据自车的速度、隧道内外光照条件的差异、隧道长度和是否有障碍物等，场景的难度会变化。

15. 收费站

自车（绿色）行驶在至少有一条车道的长直路上，这条路上设有收费站，收费站前设置收费站标志、限速标志和减速带，自车的目标是安全进出收费站，必要时减速和/或停车。

场景参数：道路布局（减速带和收费亭等元素的位置），其他车辆的位置和速度范围（如果存在），自车速度。

测试参数：自车的反应（减速/停止）。

16. 常规避障

场景参数：道路布局（路径上障碍物的可见性），其他车辆的位置和速度范围（如果存在），自车速度。

测试参数：自车的反应（变道/制动），自车的横向速度（如果变道）等。

17. 路口博弈

对于自车（绿色）来说，路口是一个挑战，因为与其他参与者发生冲突的可能性增加了。

在这种情况下，自车与另一辆车（红色）——拦截器同时穿越十字路口（环形路口）。这种情况测试了自车在十字路口与另一辆车冲突时的行为，可能有优先级标志、信号或红绿灯。

自车应该能够安全地通过十字路口，避免或减轻碰撞。

18. 对方逆行

自车（绿色）正常行驶，一辆汽车（红色）因走错路或借道超车，从相反的方向在本车道或相邻车道接近自车，并驶过自车。

自车应能安全应对。