以标准助力组合驾驶辅助系统安全应用
智能网联汽车是指具备环境感知、智能决策和自动控制,或与外界信息交互,乃至协同控制功能的汽车。与“传统汽车”相比,智能网联汽车可通过智能或网联方式实现汽车的驾驶自动化,辅助或代替驾驶员执行相应动态驾驶任务,在提供更加安全、舒适以及顺畅出行方式的同时,不断促进汽车工业与人工智能、信息通信以及智能交通等领域最新技术成果深度融合,重塑汽车及相关产业的生态体系和价值链体系。
为加快推进我国智能网联汽车产业高质量发展、适应智能网联汽车发展新阶段的新需求和新形势,工业和信息化部、国家标准化管理委员会于2017、2023年陆续发布两版《国家车联网产业标准体系建设指南(智能网联汽车)》,对我国智能网联汽车标准体系作出系统的规划和部署,统筹推进智能网联汽车标准体系建设工作。为配合开展相关管理工作,指导企业产品开发,支撑消费者明确功能特性及驾驶职责,两版指南均将《汽车驾驶自动化分级》纳入标准体系规划。
01、推荐性国家标准《汽车驾驶自动化分级》主要内容
根据工作计划,全国汽车标准化技术委员会在相关主管部门指导下,组织行业开展驾驶自动化分级标准研究。GB/T 40429-2021《汽车驾驶自动化分级》于2021年8月正式发布,标准基于驾驶自动化系统能够执行的动态驾驶任务等要素,将驾驶自动化分成0级至5级。其中0-2级为先进驾驶辅助系统(ADAS),3-5级为自动驾驶系统(ADS)。
0级驾驶自动化(应急辅助,emergency assistance)系统具备持续执行动态驾驶任务中的部分目标和事件探测与响应的能力,能够短暂但不能持续执行动态驾驶任务中的车辆横向或纵向运动控制。0级系统可探测驾驶环境或车内驾乘人员状态,提供与安全性相关的提示、报警或短暂的横纵向控制,如同一个守护安全的“卫兵”,始终“巡视”车辆运行环境,并在特定场景以应急响应的方式降低和避免驾驶危险。典型的0级系统包括车道偏离抑制、自动紧急制动、自动紧急转向等。
1级驾驶自动化(部分驾驶辅助,partial driver assistance)系统在其设计运行条件下持续地执行动态驾驶任务中的车辆横向或纵向运动控制,且具备与所执行的车辆横向或纵向运动控制相适应的部分目标和事件探测与响应的能力。1级系统能够缓解驾驶员部分驾驶负担,但驾驶员仍需关注驾驶环境并持续控制车辆行驶。典型的1级系统包括自适应巡航、车道居中控制等。
2级驾驶自动化(组合驾驶辅助,combined driver assistance)系统在其设计运行条件下持续地执行动态驾驶任务中的车辆横向和纵向运动控制,且具备与所执行的车辆横向和纵向运动控制相适应的部分目标和事件探测与响应的能力。1级和2级系统都仅可被视为尽心辅助的“助手”,无法避免系统“心有余而力不足”,因此驾驶员仍需要时刻关注驾驶环境并为驾驶的全过程负责。典型的2级系统包括车道内巡航、车辆换道辅助、领航辅助驾驶等。
3级驾驶自动化(有条件自动驾驶,conditionally automated driving)系统在其设计运行条件下持续地执行全部动态驾驶任务。3级系统可支持用户在特定场景下完全脱离驾驶任务,但需要用户保持接管系统的能力并及时响应系统的介入请求。典型的3级系统包括高速公路拥堵环境自动驾驶、城区快速路自动驾驶等。
4级驾驶自动化(高度自动驾驶,highly automated driving)系统在其设计运行条件下持续地执行全部动态驾驶任务并自动执行最小风险策略,典型的4级系统包括Robotaxi、自主代客泊车等。3级和4级系统与用户在承担驾驶任务方面互为主力和替补,均有“上场驾驶”的机会,但“上场”就要承担对应的驾驶责任。
5级驾驶自动化(完全自动驾驶,fully automated driving)系统在任何可行驶条件下持续地执行全部动态驾驶任务并自动执行最小风险策略。5级系统的驾驶能力在一般驾驶过程中等同于专业驾驶员,体现出“拟人”特征;在长时间驾驶或面对应急情况的处理方面则要超越人类极限,体现出“超人”特征。现阶段尚无系统能够达到5级。
02、国内外组合驾驶辅助系统相关标准法规情况
联合国WP.29/GRVA框架下针对组合驾驶辅助系统陆续发布UN R79以及UN R171 DCAS(驾驶控制辅助系统)两项在《1958年协议书》缔约方范围内生效的技术法规,为相关国家及地区的行业管理工作提供技术支撑及参考。其中UN R79 ACSF(自动转向控制功能)B1部分的法规对象为辅助驾驶员在单一车道内巡航行驶的组合驾驶辅助系统;ACSF C部分的法规对象为在驾驶员主动触发换道指令后,辅助驾驶员执行车辆换道的组合驾驶辅助系统。随着组合驾驶辅助系统的演变迭代,原有的UN R79法规已无法适配于行业发展现状及趋势,为此,联合国制定并发布UN R171 DCAS法规。
UN R171基于系统对于设计运行范围的识别及响应、系统在设计运行范围内的动态驾驶任务执行、系统的驾驶员在环监测要求及人机交互形式等提出相关技术要求,同时提出了包括审核评估、模拟仿真、实车场地、道路测试以及系统运行监测在内的安全性验证程序,并需要由企业及第三方技术服务机构共同协商确认具体验证方案。法规的00系版本于2024年3月WP.29会议获得批准,01系版本(包括在特定场景下抑制脱手提醒功能的修订版)正在批准过程中。目前上述两项法规均处于生效状态,企业依据自身产品形态满足任一法规即可,但值得注意的是,若企业的产品能力超越了UN R79 ACSF部分的相关技术内容,则需要根据UN R171开展产品的合规设计开发工作。2024年11月,欧盟发布(EU)2024/2689法规并正式采用UN R171,意味着组合驾驶辅助系统可在满足该法规的前提下进入欧盟市场。
为推进与规范我国组合驾驶辅助系统产业发展,工业和信息化部发布《关于进一步加强智能网联汽车准入、召回及软件在线升级管理的通知》(征求意见稿),提出了对于组合驾驶辅助系统的管理要求。为充分发挥技术标准的基础性、引领性作用,全国汽车标准化技术委员会系统开展组合驾驶辅助系统标准制定工作。
(一)分阶段有序推进标准体系建设
基于组合驾驶辅助系统功能特性,全面梳理系统装配情况及产品状态,通过强制性、推荐性国家标准相结合的标准体系建设方案规范全域产品安全底线、推动典型产品快速迭代。在产品应用初期注重标准引领作用,优先针对单车道以及多车道等较为典型的组合驾驶辅助系统制定发布GB/T 44461.1-2024《智能网联汽车 组合驾驶辅助系统技术要求及试验方法 第1部分:单车道行驶控制》(以下简称“单车道标准”)和GB/T 44461.2-2024《智能网联汽车 组合驾驶辅助系统技术要求及试验方法 第2部分:多车道行驶控制》(以下简称“多车道标准”)两项推荐性国家标准;在产品规模化应用阶段则主要发挥标准规范性作用以强化安全保障,目前已启动强制性国家标准《智能网联汽车 组合驾驶辅助系统安全要求》(以下简称“安全要求标准”)立项,全面支撑组合驾驶系统的行业管理工作。
(二)统筹考虑产品安全需求与国际协调需求
“单车道标准”与联合国法规UN R79中的ACSF B1部分的标准化对象相同。相较UN R79仅对系统的横向运动控制提出要求,我国标准同时对于车辆纵向控制提出相关要求,并明确目标车干扰试验以及具备弯道减速通行能力的最大横向加速度试验等试验场景及方法。
“多车道标准”与联合国法规UN R79中的ACSF C部分的标准化对象相同。相较UN R79,我国标准中系统激活条件、系统的换道安全距离判定方式等方面更加符合我国道路交通特点,并对于换道等待、换道安全响应策略等提出技术要求,明确了弯道换道、行人以及自行车目标物识别等试验场景及方法。
“安全要求标准”与联合国法规UN R171 DCAS的标准化对象相同,将从系统可控性、风险减缓能力(RMF)、驾驶员在环提示及报警等方面提出技术要求,并通过“多支柱法”综合验证产品能力。该标准将基于我国汽车产业发展的实际状态,积极应对快速迭代更新的系统特征及标准需求,探索明确的产品能力要求、具备充分指导性及可行性的验证方案,并重点考虑与国际法规的协调关系。
03、正确认识“驾驶辅助”和“自动驾驶”的差异是组合驾驶辅助系统安全应用的前提
组合驾驶辅助系统的安全应用需要产品端以及用户端的共同保障,即产品应符合安全预期,用户应在合理范围内使用系统,而合理使用系统的重要前提在于用户正确认识“驾驶辅助”和“自动驾驶”差异。组合驾驶辅助系统可在特定条件下执行横纵向控制以辅助驾驶员驾驶车辆,但无法完全代替驾驶员执行全部动态驾驶任务。系统激活期间,驾驶员需要持续执行包括监控系统运动控制情况、观察道路交通环境等动态驾驶任务,以随时直接控制车辆,无法将车辆驾驶任务和控制权完全交给系统,车辆实际上仍处于驾驶员控制之下。自动驾驶系统则能够在其设计运行条件内完全代替驾驶员持续执行包括获取车辆周边交通环境、控制车辆运动等全部动态驾驶任务。
组合驾驶辅助系统仅能够辅助驾驶员执行部分驾驶任务,无法承担驾驶责任,是驾驶主体的“帮手”;而自动驾驶系统是代替驾驶员执行部分或全部动态驾驶任务的主体,也是承担驾驶责任的主体,可看作驾驶员的“替补”。从组合驾驶辅助到自动驾驶,不仅仅是系统智能化程度的提升,实质上更是动态驾驶任务和责任从人类驾驶员向驾驶自动化系统的转变。如果无法明确“驾驶辅助”和“自动驾驶”的关键差异,将会诱发消费者过度依赖或误用组合驾驶辅助系统,进而导致交通事故。只有正确认识不同等级的驾驶自动化系统及其功能范畴、清晰判断组合驾驶辅助系统与自动驾驶系统的使用差异,才能够保障各类驾驶自动化系统的正确使用和道路交通安全。
04、相关建议
(一)强化顶层设计,推动相关法律法规制修订。明确驾驶辅助和自动驾驶的驾驶责任承担主体及职责,规范驾驶员使用各类系统期间的驾驶行为及企业产品宣传行为等,为相关的产品管理、上路通行和技术标准制定构建法律基础。
(二)建立面向驾驶自动化系统安全的企业研发验证体系。强化系统的安全保障设计及产品责任意识,提升在人机交互、动态驾驶任务执行、设计运行范围识别及响应等方面的安全风险分析能力,并通过仿真、场地、道路等必要试验方法进行充分、全面验证,确保产品安全性符合预期。
(三)加快技术服务体系的转型升级。基于“典型场景”的传统汽车安全评估模式已经不适用于以“场景覆盖度”验证为安全评估目标的智能网联汽车,目前国际范围内对于2级及以上驾驶自动化系统的安全性验证普遍采用“多支柱法”的模式开展。建议我国汽车行业第三方技术服务机构主动适应新的技术服务模式,从“人机料法环”多个角度加快构建相关能力,以适应行业管理和技术标准实施的迫切需求。
(四)以“加快出台、持续迭代”为原则,推进组合驾驶辅助系统强制性国家标准制订工作。基于现阶段行业共识优先提出框架性、基础性的安全标准,并结合未来标准实施、产业发展以及第三方技术服务机构能力建设情况,及时启动该标准的修订工作,持续更新相关技术内容,支撑配合行业管理工作的逐步完善。
(五)保障驾驶自动化产品的正确宣传和安全使用。企业应向用户真实、客观宣传驾驶自动化产品,准确、清晰描述系统功能、性能及使用限制,避免使用引起用户误解或者混淆的宣传方案,加强对于用户的产品使用培训及产品能力宣贯;用户基于产品说明书及培训内容,应在充分理解产品能力及限制的前提下,合法、合理使用驾驶自动化产品,进而共同保障道路交通安全。
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