朱冰,范天昕,张培兴,赵健,孙宇航2024-07-23
1前言
通过广泛调研与深入分析,本文建立智能网联汽车标准化建设体系,对全球范围内的智能网联汽车标准建设内容进行总结。通过系统性梳理,将智能网联汽车标准建设内容分为4个部分,即智能网联汽车准入、智能网联汽车术语定义、智能网联汽车测试体系和智能网联汽车事故责任划分。通过对这4类标准法规的总结梳理,深化对于智能网联汽车的标准化的理解,同时对于当前体系中的薄弱环节进行分析并对未来智能网联汽车标准体系的完善方向进行展望。
2智能网联汽车准入
2.1道路行驶合规性
智能网联汽车能够合法上路是其产生的基础与前提。在《中华人民共和国道路交通安全法》等道路安全法律编写初期,由于未考虑到自动驾驶技术的发展,其中很多法条都对自动驾驶功能的使用存在一定限制。随着智能网联汽车技术的发展,各国政府机构已充分认识到现有法规体系中关于智能网联汽车的缺陷与不足,不断对现有法条进行修订以将智能网联汽车融入现有的道路安全体系中。
2.2市场准入认证
随着智能网联汽车的发展,各国对于其量产上路均表现出巨大的信心,推动了一系列法规的修订以保证其未来上路的合法性及安全性,这些上位法的修改及认证框架的设计是智能网联汽车产业健康发展的第一步。我国虽然于2021年发布了《道路交通安全法(修订建议稿)》,但是在自动驾驶方面的条款当前并未通过,我国境内的高等级智能网联汽车的上路行驶当前仍以道路测试为依据,量产车辆高等级自动驾驶功能的开启并未得到法律的支撑,推动条款修改仍是我国标准建设的重要内容。
在认证架构建设方面,虽然智能网联汽车认证架构愈发完善,但其并不足以支撑智能网联汽车的具体技术开发,认证架构仅相当于大致的“骨架”,其仍需测试内容、事故责任划分等“肌肉”部分,为智能网联汽车的开发建设提供具体指导。
3智能网联汽车术语定义
3.1分级类术语定义
表1SAE自动驾驶功能分级
根据行业发展需求,全国汽车标准化技术委员会智能网联汽车分技术委员会等标准机构也在积极制定符合中国技术需求的自动驾驶汽车分级标准。为了适应我国国情,国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会发布了具备我国特色的《汽车驾驶自动化分级》,该标准于2022年3月1日起正式实施[16]。该标准按照由低到高的自动化等级将智能汽车分为应急辅助、部分驾驶辅助、组合驾驶辅助、有条件自动驾驶、高度自动驾驶和完全自动驾驶共6个级别。与SAE的分级相比,SAE对L2级和L4级的定义“部分自动驾驶”和“高阶自动驾驶”稍显模糊,《汽车驾驶自动化分级》的分级描述更为细致明晰。L2级组合驾驶辅助系统需同时具备对车辆横向及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,与L1级单一方向的探测和控制能力作出了明显区分;同时L4级定义中特别提出,当自动驾驶系统无法继续执行动态驾驶任务时,系统需自行采取措施将车辆事故风险降低至可接受程度。
3.2其他常见术语定义
3.3场景类术语定义
4智能网联汽车测试体系
规范智能网联汽车测试体系是保证智能网联汽车技术可靠性的关键要点。测试体系作为智能网联汽车标准建设的主体,覆盖范围广,内容繁杂,在对其总结过程中需首先明确各标准的建设重点。本文按照标准内容的建设重点将智能网联汽车测试体系分为测试方法类标准、测试对象类标准、测试内容类标准和场景测试类标准,建立了如图1所示的智能网联汽车测试内容体系,并选取具有代表性的标准进行总结分析。
图1智能网联汽车测试内容体系
4.1测试方法类标准
图2智能网联汽车“三支柱”测试体系
4.1.1仿真测试标准
4.1.2封闭场地测试标准
4.1.3开放道路测试标准
4.2测试对象类标准
根据测试对象的不同,智能网联汽车对象主要可分为整车、系统、功能3类,现有标准亦是针对这3类对象展开。
4.2.1整车测试标准
当测试对象为整车时,其主要测试内容是基于系统测试和功能测试的结合,与系统和功能测试内容有很大重叠,在此不进行单独描述。
4.2.2系统测试标准
4.2.3自动驾驶功能测试标准
a.自动车道保持系统法规《关于车辆自动车道保持系统准入的统一规定》(UniformProvisionsConcerningtheApprovalofVehicleswithRegardtoAutomatedLaneKeepingSystem)[56]。该标准从系统安全、故障安全响应、人机交互界面、自动驾驶数据存储系统、信息安全及软件升级等方面对自动驾驶车道保持系统提出了严格要求。其中:“系统安全”要求系统激活后可执行全部动态驾驶任务;“故障安全响应”要求系统具备驾驶权转换功能、碰撞应急策略和最小风险策略;“人机交互界面”规定系统的激活和退出条件,并明确系统应提示的信息及形式;“自动驾驶数据存储系统”要求记录系统的驾驶状态;“信息安全和软件升级”要求系统应满足“信息安全法规”和“软件升级法规”。
b.预定轨迹低速自动驾驶系统法规ISO22737:2021《智能交通系统用于预定路线的低速自动驾驶系统性能要求、系统要求和性能测试流程》(IntelligentTransportSystems-Low-SpeedAutomatedDriving(LSAD)SystemsforPredefinedRoutes-PerformanceRequirements,SystemRequirementsandPerformanceTestProcedures)[57]。低速自动驾驶(Low-SpeedAutomatedDriving,LSAD)系统是最大速度为8.89m/s(32km/h)的自动驾驶系统,将被用于最后一公里的运输、商业区的运输、商业或机场、港口、大学校园区以及其他低速环境的应用。LSAD车辆功能包括动态驾驶任务、设计运行区域监测、最小风险操作、应急演习、危险情况确定、系统诊断、战略路径规划、感知系统与感知系统性能、乘客监测、数据存储、驱动执行、与外部行为者的沟通。其中,ISO22737主要定义了动态驾驶任务、设计运行区域监测、最小风险操作、应急演习和危险情况确定。
c.自主代客泊车标准T/CSAE156—2020《自主代客泊车系统总体技术要求》[58]。该标准是由中国汽车工程学会发布的团体标准,当前我国并无针对L3级以上自动驾驶功能的国家标准。自主代客泊车(AutomatedValetParking,AVP)系统指:用户在指定下客点下车,通过手机软件下达泊车指令,车辆在接收到指令后可自动行驶到停车场的停车位,不需要用户操纵与监控;用户通过手机软件下达取车指令,车辆在接收到指令后可以从停车位自动行驶到指定上客点;若多辆车同时收到泊车指令,可实现多车动态的自动等待进入泊车位。该标准规定了AVP系统的总体技术规范与测试要求,主要包括对AVP系统典型架构和安全场景的定义,对不同技术路线AVP系统定位、感知和地图的要求,对AVP系统人机交互、云平台和运动控制的功能要求,以及AVP系统的测试环境和规程要求。
4.3测试内容类标准
4.3.1功能安全标准
4.3.2预期功能安全标准
图3预期功能安全(SOTIF)分析整体架构
4.3.3网络安全标准
4.3.4数据安全标准
4.4测试场景类标准
随着智能网联汽车功能的日益复杂,面向单一功能的测试方法越来越难以适应高等级自动驾驶系统的测试需求。为了应对这一挑战,基于场景的测试理论框架被提出并逐渐发展为目前较为通用的测试理论。“场景”的概念最先应用于软件系统的开发测试,用来描述系统的使用方式以及构想更多可行的系统。在智能网联汽车测试领域,“场景可认为是自动驾驶汽车行驶场合与驾驶情景的有机组合”[71]。ISO3450X系列标准是面向场景测试的关键指导,其中ISO34501已在前文进行了描述。
ISO34503《道路车辆-自动驾驶系统的测试场景-设计运行区域的分类》(RoadVehicles-TestScenariosforAutomatedDrivingSystems-TaxonomyforOperationalDesignDomain)[73]的重点在于对智能网联车辆的设计运行区域进行详细描述,从而将其能力和限制清楚地传递给消费者,完成“知情安全”的要求。该标准内容主要包括:设计运行区域和运行区域的关系、设计运行区域和场景的关系、设计运行区域的要求和应用、设计运行区域的分类、场景切片、环境条件、动态要素、设计运行区域格式定义。通过对设计运行区域的设计格式的统一规定,该标准可以帮助消费者更好地理解智能网联汽车的功能,提高车辆行驶过程安全性。
ISO34504《道路车辆自动驾驶系统的测试场景场景分类》(RoadVehicles-TestScenariosforAutomatedDrivingSystems-ScenarioCategorization)[74]的重点研究内容在于提供一种统一的场景要素标签方法。该标准与前文提到的OpenX系列标准具有一定的相似之处,均包含提供一种标准的场景要素描述,但该标准更为宏观,还规定了使用标签进行场景分配及使用。该标准主体部分包括:标签及标签树选择、动态要素标签、场景切片标签、自然环境标签、场景分配标签、使用标签指定场景类别。
基于场景的测试手段是智能网联汽车测试验证的未来主流,虽然ISO3450X系列标准为智能网联汽车技术开发提供了重要指导,但一些技术细节的认证仍存在一定的不足,企业可将该系列标准与功能安全、预期功能安全、信息安全等标准相融合,在多标准融合指导下帮助自身开发更为安全的自动驾驶系统。
5智能网联汽车事故责任划分
明确智能网联汽车事故责任划分是提高市场接受度、保证消费者信任度的首要支撑。当前,针对事故责任划分主要的立法难点在于面向智能网联汽车分级中的L3级及以上的汽车。对于L2级别及以下的车辆来说,驾驶员是车辆行驶任务的主要承担者,一旦发生因车辆行驶不规范或驾驶员未及时接管所导致的交通事故,由车辆驾驶人承担事故的全部责任,驾驶辅助系统无需担责。而对于L3级及以上的自动驾驶系统而言,驾驶权在驾驶员和自动驾驶系统之间的转换对交通事故中的责任认定提出了新的诉求。明确事故中的责任主体可进一步帮助消费者明晰行驶过程中的驾驶责任,提高消费者对智能网联汽车的信任程度,同时督促汽车制造厂商提升车辆安全性,开发更为完善的自动驾驶系统。
2017年,英国提出了世界上首个智能网联汽车保险法案《汽车技术和航空法案》(VehicleTechnologyandAviationBill)[75],虽然该法案因议会解体而夭折,但英国于2018年在该法案的基础上出台了世界上首部将智能网联汽车纳入车辆强制保险的正式法律《自动与电动汽车法》(AutomatedandElectricVehiclesAct)[76]。该法律使用“单一承保模型”,即要求汽车强制保险同时覆盖车主和自动驾驶系统,无论智能网联汽车发生事故时的驾驶主体是人还是自动驾驶系统,保险公司都将直接对涉及自动驾驶汽车事故中的受害者进行补偿,若查明事故发生时智能网联汽车处于自动驾驶模式,问题是由车辆系统自身缺陷导致,保险公司可以向汽车制造商追偿。我国近期公布的地方性法规《深圳经济特区智能网联汽车管理条例》[13]也针对智能网联汽车发生事故时的责任划分问题进行规定,“完全自动驾驶的智能网联汽车在无驾驶人期间发生交通违法或者有责任的事故,原则上由车辆所有人、管理人承担违法和赔偿责任,但对违法行为人的处罚不适用驾驶人记分的有关规定”,“交通事故中,因智能网联汽车存在缺陷造成损害的,车辆驾驶人或者所有人、管理人依照上述规定赔偿后,可以依法向生产者、销售者请求赔偿”。
6结束语
智能网联汽车的发展离不开完善的标准化建设体系,虽然当前世界范围内在智能网联汽车准入、认证架构、术语定义方面已经建立了较为完善的标准参考,但在测试体系构建、事故责任划分方面仍存在较大不足。针对测试标准体系构建,未来应着力建立更完善的仿真、封闭场地、开放道路之间的联合测试桥梁,明确各阶段的测试内容,尤其是硬件在环测试与车辆在环测试的测试内容分配,形成完整的测试流程,以及相对应的普适性评价类标准体系。针对责任事故划分,未来应加强保险理赔、事故责任划分的标准体系建设,明确各类事故发生时的责任具体归属比例,合理保护消费者、智能网联汽车厂商、其他交通参与者的权益。