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基本原理
本地面车辆推荐标准提供了一种分类法,描述了道路机动车辆的各种驾驶自动化水平,并包括高级驾驶自动化水平的功能定义以及相关术语和定义。本地面车辆推荐标准不提供驾驶自动化系统的规范或其他要求。驾驶自动化的标准化水平和支持性术语有几个目的,包括:
(1)阐明(人类)驾驶员在驾驶自动化系统参与过程中的作用(如果有的话)。
(2)在制定法律、政策、法规和标准时,回答有关范围问题。
(3)为驾驶自动化规范和技术要求提供一个有用的框架。
(4)提供有关驾驶自动化主题的清晰和稳定的交流,以及节省大量时间和精力的有用帮助。
本文件的编制遵循以下指导原则,即:
(1)具有描述性和信息性,而非规范性。
(2)提供功能定义。
(3)与当前行业惯例保持一致。
(4)在可行范围内与现有技术保持一致。
(5)跨学科可用,包括工程、法律、媒体、公共演讲。
(6)清晰而有说服力,因此,它应该避免或定义含糊不清的术语。
当前修订版包含的更新反映了各利益相关者讨论的经验教训,以及自适应联合体在欧洲和美国进行的研究项目以及碰撞避免指标合作伙伴(CAMP)自动车辆研究(AVR)联合体分别进行的研究项目。
这些修订虽然是实质性的,但保留了原始的SAE J3016:2014年1月级别名称、编号和功能区别,以及支持性术语。但是,此版本的J3016:
(1)阐明并使较低层次(0-2级)的分类差异合理化。
(2)阐明J3016驾驶自动化分类法的范围(即解释它的作用和不适用的地方)。
(3)修改现有术语和定义,并添加新的支持术语和定义。
(4)在整个过程中添加更多的基本原理、示例和解释性文本。
本文还定义了本推荐标准中使用的斜体术语。
1.范围
本推荐实施规程为机动车辆驾驶自动化系统提供了分类,该系统持续执行部分或全部动态驾驶任务(DDT),从无驾驶自动化(0级)到完全驾驶自动化(5级)。它为机动车辆(以下简称“车辆”)方面的驾驶自动化的六个级别及其在道路上的运行提供了详细定义。这些级别定义以及本文提供的其他支持术语和定义,可用来以功能一致和连贯的方式描述配备在机动车上的全系列驾驶自动化功能。“公路”是指为各类车辆和驾驶自动化水平(包括无驾驶自动化)的用户以及摩托车手、脚踏自行车手和行人提供集体服务的公共道路(包括停车场和允许公众进入的私人营地)。
这些级别适用于驾驶自动化功能,这些功能涉及装备车辆在道路上运行的任何给定实例。因此,尽管一辆给定的车辆可能配备有一个驾驶自动化系统,该系统能够提供在不同水平上执行的多个驾驶自动化功能,但在任何给定情况下显示的驾驶自动化水平由所涉及的功能决定。
本文件还提到了驾驶中的三个主要因素:驾驶员(人)、驾驶自动化系统以及其他车辆系统和部件。这些其他车辆系统(或一般而言的车辆)不包括本模型中的驾驶自动化系统,即使实际上,驾驶自动化系统实际上可能与其他车辆系统共享硬件和软件组件,如处理模块或操作代码。
驾驶自动化水平的定义参考了三个主要参与者在DDT性能中所起的特定作用。在此背景下,“角色”指的是给定主要参与者的预期角色,基于所讨论的驾驶自动化系统的设计,而不一定是给定主要参与者的实际性能。例如,在1级自适应巡航控制(ACC)系统启用期间,驾驶员未能监控道路,即使他/她忽略了这一点,他/她仍扮演着驾驶员的角色。
主动安全系统(如电子稳定控制和自动紧急制动)以及某些类型的驾驶员辅助系统(如车道保持辅助系统)被排除在本驾驶自动化分类的范围之外,因为它们不会持续执行部分或全部动态驾驶任务(DDT),而只是提供暂时的潜在危险情况下的干预。由于主动安全系统动作的瞬时性,其干预不会改变或消除驾驶员在执行部分或全部DDT时的作用,因此不被视为驾驶自动化。
但是,应注意的是,配备任何级别驾驶自动化系统的车辆中都应该包含防撞功能,包括干预型主动安全系统。对于执行完整DDT的配备ADS(可调式避震系统)的车辆(即3-5级),防撞能力是ADS功能的一部分。
2.参考文献
以下出版物在本规范规定的范围内构成本规范的一部分。除非另有说明,否则最新版本的SAE出版物应当适用。
2.1适用文件
J670 车辆动力学术语(J670:2008年1月)
J3063 主动安全系统术语和定义(J3063:2015年11月)
49 U.S.C. sect; 30102(a)(6)(机动车辆的定义)
Gasser,Tom等.“提高车辆自动化的法律后果”,2013年7月23日,网址为http://bast.opus.hbz-nrw.de/volltexte/2013/723/pdf/Legal_consequences_of_an_increase_in_vehicle_automation.pdf.
Michon, J.A., 1985. 驾驶员行为模型的一个重要观点:我们知道什么,我们应该做什么?在L. Evans amp; R. C. Schwing(主编)。人类行为与交通安全(pp. 485-520). 纽约:复旦大学出版社,1985.
防撞度量合作伙伴关系—自动化车辆研究联盟,“为增强安全性的自动化车辆研究—最终报告”(出版)。
国家公路交通安全管理局。“关于自动化车辆的初步政策声明”,2013年5月30日,网址为http://www.nhtsa.gov/About NHTSA/Press Releases/U.S. Department of Transportation Releases Policy on Automated Vehicle Development
Smith, Bryant Walker. 工程师和律师应使用同一种机器人语言,机器人法(2015年),网址为https://newlypossible.org
3.定义
3.1 主动安全系统(SAE J3063:2015年11月)
主动安全系统是指能够感知和监测车辆内外状况的车辆系统,用于识别车辆、乘客和/或其他道路使用者感知到的当前情况和潜在危险,并自动干预,通过各种方法帮助避免或减轻潜在的碰撞,包括对驾驶员的警报、车辆系统调整和/或车辆子系统(制动器、油门、悬架等)的主动控制。
注:就本报告而言,符合主动安全系统定义的系统被认为具有设计目的,主要侧重于提高安全性,而不是舒适性,便利性或一般驾驶员辅助。 主动安全系统在高风险事件或机动期间发出警告或干预。
3.2 自动驾驶系统(ADS)
总体上能够持续执行整个DDT的硬件和软件,无论其是否限于特定的设计运行范围(ODD);该术语专门用于描述3、4或5级驾驶自动化系统。
注:与ADS相比,通用术语“驾驶自动化系统”(见3.5)指持续执行部分或全部DDT的1-5级系统或功能。考虑到通用术语“驾驶自动化系统”和3-5级专用术语“自动驾驶系统”之间的相似性,后者术语在拼写出来时应大写, 并缩小为其首字母缩略词ADS,而前一术语不应如此。
3.3 ADS-专用车(ADS-DV)
适用于所有行程的专用于4级或5级ADS的车辆。
注1:ADS-DV是真正的“无人驾驶”车辆。然而,术语“无人驾驶车辆”在本文中并未使用,因为它过去和现在被广泛误用于指代配备驾驶自动化系统的任何车辆,即使该系统不能始终执行整个DDT,因此在给定行程的一部分中涉及(人类)驾驶员。这是ADS操作车辆中唯一一种在常规操作中既不需要传统驾驶员也不需要远程驾驶员的车辆。
注2:ADS-DV的设计可能没有用户界面,例如刹车、加速、转向和变速器档位选择输入装置,这些输入装置设计为可由驾驶员操作。
注3:按照设计,4级ADS-DV不能在其ODD之外运行(参见下面的注4)。
注4:ADS-DV可能由传统或远程驱动器临时操作:1)管理与ODD的瞬时偏差;2)以解决系统故障;或3)调度前在编组场中。
示例1:一个4级ADS-DV专门设计用于在企业园区内运行,在该园区内ADS-DV调度员指定的特定路线上接送乘客。
示例2:4级ADS-DV,专门设计用于在地理上规定的中央商务区内运行,在该区内,它使用ADS-DV调度员指定的道路(但不一定是路线)交付零部件和供应品。
示例3:5级ADS-DV,能够在人类驾驶员可行驶的所有道路上运行。用户只需输入目的地,ADS-DV就会自动导航到该目的地。
3.4 驾驶自动化
部分或全部DDT的持续执行。
3.5驾驶自动化系统或技术
能够持续执行部分或全部DDT的硬件和软件;该术语一般用于描述能够实现1-5级驾驶自动化的任何系统。
注:与1-5级系统的通用术语不同,3-5级系统的专用术语是“自动驾驶系统(ADS)”。考虑到通用术语“驾驶自动化系统”和3-5级专用术语“自动驾驶系统”之间的相似性,后者术语在拼写出来时应大写, 并缩小为其首字母缩略词ADS,而前一术语不应如此(见3.2)。
3.6 【驾驶自动化系统】的功能或应用
在特定ODD内的特定驾驶自动化水平下的驾驶自动化系统的设计特定功能。
注1:给定的驾驶自动化系统可能具有多个功能,每个功能都与特定级别的驾驶自动化和ODD相关联。
注2:每个特性都满足使用规范。
注3:特征可以用通用名称(例如自动停车)或专有名称来表示。
示例1:在完全访问控制的高速公路上的大容量交通中执行DDT(不包括DDT支援)的3级ADS功能。
示例2:在指定的地理围栏城市中心执行DDT(包括DDT支援)的4级ADS功能。
3.7 驱动方式
具有特定DDT要求的车辆运行类型(如高速公路合流、高速巡航、低速交通堵塞等)。
注:在本文档的先前版本中,术语“驾驶模式”被更广泛地使用。 在此更新版本中,设计运行范围是许多这些用途的首选术语。
3.8 动态驾驶任务(DDT)
在道路交通中操作车辆所需的所有实时操作和战术功能,不包括诸如行程安排、目的地和航点选择等战略功能,并且包括但不限于:
(1)通过转向控制车辆横向运动(操纵);
(2)通过加速和减速(操纵)实现纵向车辆运动控制;
(3)通过目标和事件检测、识别、分类和响应准备(操纵和策略)监控驾驶环境;
(4)目标和事件响应执行(操纵和策略);
(5)机动计划(策略);
(6)通过灯光、信号、手势等方式增强醒目性(策略)。
注1:为了简化和提供有用的简写术语,子任务(3)和(4)统称为对象和事件检测与响应(OEDR)(见3.15)。
注2:在本文件中,提及“完成DDT”。这意味着完全执行DDT的所有子任务,无论是由(人)驱动程序、驾驶自动化系统还是两者兼而有之。
注3:图1显示了驾驶任务的示意图。有关驾驶的操作、战术和战略功能之间差异的更多信息,请参见8.4。
图1-显示DDT部分的驾驶任务示意图
出于DDT执行的目的,1级包括最内侧环路的一部分的自动化(即,横向车辆运动控制功能或纵向车辆运动控制功能以及与给定车辆运动控制轴相关的有限OEDR);2级包括最内侧环路的自动化(横向和纵向车辆运动控制以及与车辆运动控制相关的有限OEDR);3-5级包括两个内圈的自动化(横向和纵向车辆运动控制和完整OEDR)。请注意,DDT执行不包括驾驶的策略方面(例如,确定是否、何时和何地旅行)。
3.9 [动态驾驶任务(DDT)] 支援
用户或ADS在DDT执行相关系统故障发生后或在超出ODD后对执行DDT或达到最低风险条件的响应。
注1:DDT和DDT支援是不同的功能,执行一个功能并不一定需要能够执行另一个功能。因此,能够在其设计运行范围(ODD)内执行整个DDT的3级ADS可能无法在需要它的所有情况下执行DDT支援,因此将在必要时向准备接管DDT的用户发出干预请求。
注2:在3级,ADS能够在向准备接管的用户提供干预请求后,继续执行DDT至少几秒钟。然后,如果他/她认为有必要,准备接管DDT的用户将实现最低风险状态。
注3:在4级和5级,ADS必须能够执行DDT支援,并实现最低风险状态。配备4级和5级ADS的车辆,其设计也能容纳驾驶员的操作(无论是传统的还是远程的),如果他/她选择这样做,则允许用户执行DDT支援。但是,4级或5级ADS的设计不需要允许用户执行DDT支援,实际上,为了降低碰撞风险,可以设计为不允许使用DDT支援(见8.3)。
注4:当4级或5级ADS执行DDT支援时,它可能受到速度和/或横向和/或纵向车辆运动控制范围的设计限制(即它可能进入所谓的“跛行回家模式”)。
示例1:1级自适应巡航控制(ACC)功能出现系统故障,导致该功能停止执行其预期功能。人工驱动程序通过恢复完整DDT的执行来进行DDT支援。
示例2:在高速公路交通堵塞期间执行整个DDT的3级ADS功能在遇到车祸现场时无法执行,因此会向准备接管DDT的用户发出干预请求。他/她通过接管整个DDT的执行来响应,以便在碰撞现场周围进行操作(请注意,在此示例中,不需要或实现最低风险状态)。
示例3:在地理围栏城市中心内执行整个DDT的4
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