标准、技术和应用 详解NHTSA《自动驾驶汽车政策》

智电汽车

2016年3月,美国一场关于自动驾驶的讨论,在谷歌、通用、德尔福等企业与参议院之间展开,在全国缺乏统一自动驾驶法律的背景下,推进智能汽车的发展遇到难易协同的天花板,美国高速公路安全管理局(NHTSA)是美国《自动驾驶汽车政策》的制定者,本文将带您深入看看美国自动驾驶汽车政策的那些事。

2013年,为进一步推动自动驾驶车辆的应用,NHTSA发布了第一个关于自动驾驶汽车的政策《Preliminary Statement of Policy Concerning Automated Vehicles》。

根据前期研究的成果,该政策主要提出了以下三方面的内容:(1)给出了NHTSA对自动驾驶等级的定义;(2)制定了NHTSA在自动驾驶领域主要支持的研究方向;(3)提出了各州在推动无人驾驶汽车测试应用方面的建议。

一、NHTSA自动驾驶等级定义

NHTSA针对自动驾驶等级的定义,如下表所示:

汽车智能等级划分

等级

定义

主体

驾驶

监控

支援

作用域

0

无自动化

由人操作汽车,行驶过程中可以得到警告和系统的辅助

1

特定功能自动驾驶

通过环境信息对转向和加减速中的一项操作提供辅助,其它驾驶操作都由人操作

人,系统

部分

2

集成功能自动驾驶

通过环境信息对转向和加减速等至少两项操作提供辅助,其它驾驶操作都由人操作

3

有条件自动化

由无人驾驶系统完成所有驾驶操作,驾驶员无需持续监控车辆行驶,根据系统请求,人提供适当应答和支持

系统

系统

4

完全自动化

在所有的道路、环境条件下,由无人驾驶系统全时完成所有驾驶操作

全域

二、自动驾驶主要研究方向

NHTSA自2000年以来,已支持开展了大量汽车自动驾驶的研究,目前,在继续进行自动化等级Level 1的研究以及有效性验证的同时,也同时对Level 2 到Level 4级别的车辆自动驾驶技术的研究,主要研究的方向包含以下三个:(1)人为因素的研究;(2)系统性能需求开发;(3)电控系统安全性。如下表所示。

NHTSA重点研究方向

研究领域

目标

序号

支持方向

描述

人为因素

主要集中于Level2 3自动化等级车辆的人机交互需求研究,保证驾驶员与车辆在自动驾驶、非自动驾驶安全的切换与信息交互。

1

驾驶员-车辆交互研究

评价驾驶员与车辆交互方法,保证车辆安全驾驶

2

合理的车辆控制功能分配研究

1.控制优先级划分与设计;

2.驾驶员-车辆控制切换方法研究;

3.驾驶员接管车辆控制方法研究。

3

驾驶员接受度研究

影响驾驶员接受度的因素研究(报警频率,报警声音,自动驾驶系统可靠性、有效性等)

4

驾驶员培训研究

评价对于Level2,3自动化等级车辆对于驾驶员培训方面的需求

5

开发人因研究分析工具

开发人机因素、系统性能测试与评价的工具(仿真、测试车辆等)

电控系统安全性研究

1.研究功能安全相关要求;

2.研究网络信息安全

2

系统安全及可靠性研究

1.功能安全,定义电控系统功能安全要求;

2.失效模式,评估电控系统相应失效模式及等级;

3.失效概率,评估电控系统硬件失效概率;

4.故障诊断,评估系统故障自诊断的要求以及可行性,研究故障人机交互方法;

5.冗余研究,研究高安全性自动驾驶系统所需冗余的硬件、软件、数据交互、基础设施等需求;

6.功能降级能力研究;

7.自动驾驶汽车认证需求以及流程研究。

2

网络信息安全

1.抗黑客攻击的能力研究;

2.网络系统潜在风险研究;

3.网络安全系统的有效性研究;

4.网络安全对系统性能的影响研究;

5.网络信息安全系统的认证方法研究。

开发自动驾驶系统性能需求

Level 2Level 4等级的自动驾驶系统技术要求定义、应用场景研究,支持各类产品开发

1

功能需求设计

Level 23等级系统概念与功能要求设计。

2

数据分析

驾驶员行为数据、交通事故数据分析与典型场景提取。

3

评估Level2,3自动驾驶系统约束条件

针对不同交通场景,驾驶员能力,环境气候,道路类型等因素,分析不同自动驾驶系统约束条件。

4

测试评价方法研究

针对Level2,3类系统,基于真实交通场景,开发道路测试/仿真测试方法。

5

确定Levle2,3类系统性能边界

基于仿真、测试结果,研究自动驾驶系统性能指标研究,包含最大加减速度,最大横向速度,最大横摆角速度及其他车辆动态性能参数。

6

电控系统研究成果汇总

1.理解自动驾驶系统失效模式;

2.确认自动驾驶系统关键失效点及系统失效动态与静态响应。

7

测试标准研究

开发自动驾驶系统客观性能测试方法及评价指标。

三、无人驾驶汽车测试建议

为保证无人驾驶汽车有效、安全的在各州应用与测试,NHTSA建议各州进一步加强对各类无人驾驶汽车的认证与要求,并提出以下建议,可对中国各城市发展智能网联汽车提供借鉴。

无人驾驶汽车测试建议

分类

序号

建议内容

培训

1

通过培训,确保驾驶员理解如何安全操作自动驾驶的汽车

各州法规

2

确保无人驾驶汽车对其他道路使用者具有最小的伤害

3

限制无人驾驶汽车测试的区域及环境条件

4

建立无人驾驶汽车监控及汇报机制

测试原则

5

确保人-车驾驶模式切换安全、简单、及时

6

无人驾驶车辆应具有检测、记录并报告驾驶员车辆失效的能力

7

确保无人驾驶汽车技术不违反或影响联邦所规定的车辆安全要求

8

确保无人驾驶汽车在发生碰撞及失去控制时自动记录相关的控制参数

其他

9

法规要求目前无人驾驶汽车只能用于技术测试,不能用于商业化应用

四、关于智能汽车,美国还在加速

奥巴马政府非常重视无人驾驶车辆的发展,2016年初,据路透社报道,基于美国规章制度的制定远落后于自动驾驶等先进技术的发展速度,美国交通部门将删除美国各州一些交通安全条例,促使汽车制造商能更顺利地测试其无人驾驶汽车,以加快无人驾驶汽车的发展。

在资金支持上,美国将2017年预算中的40亿美元资金用于推动研发自动驾驶汽车。这笔钱将分10年拨付,用于支持自动驾驶汽车试点项目。美国政府也将与汽车厂商合作发布有关无人驾驶汽车新标准的计划。

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