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驾驶自动化系统分级及对HARA分析的影响

来源：公众号“汽车功能安全”

2021-08-05

以下文章来源于汽车电子功能安全开发，作者刘晶冰

SAE针对J3016发布了一份新的驾驶自动化等级的标准可视化图表，对六个级别的驾驶自动化等级，用简明易懂的语言进行了描述和定义。从这个图表中可以看出，从L0到L5，在一个完整的汽车操作中，驾驶员和系统负责的工作占比逐渐互相转换。从最低的L0，驾驶员几乎承担了全部工作，到L5的系统完全操作汽车。在这个过程中，驾驶员从其原本的角色最后彻底转换成与其他座位上一样角色的乘客。

图1 SAE J3016的自动驾驶等级标准可视化图

这份图表是一个科普类的介绍，在我们试图对驾驶自动化系统进行功能安全开发时，这样的介绍深度是不够的。我们看一下J3016中是如何进行不同等级划分的考虑的。不同等级的驾驶自动化系统与驾驶员共同构成了汽车操作的主体，两者共同决定了在这个过程需要进行的操作（DDT 和DDT 召回）。等级的划分，针对的是驾驶自动化系统，而在不同等级下，系统设计时都有其设计操作领域（ODD）。这些因素共同决定了驾驶自动化系统的分级。

图2 J3016分级考虑因素

从上面的介绍可以看出，分级的决定因素在对于操作（DDT和DDT召回）部分，两个主体的角色划分和承担任务的程度。J3016定义的汽车操作DDT（DynamicDriving Task），即在道路交通中操作车辆所要求的全部实时的操作功能和策略功能。J3016考虑的DDT要求在持续性的基础上，也就是在外部事件发生前和外部事件发生时进行响应这两种情况下，都可以执行DDT的部分或者全部。在这个要求下，很多传统车上的功能被分配在了L0，也就是无驾驶自动化。比如传统的巡航控制，因为其不会对外部事件最回应。车身稳定系统和自动紧急制动，因为仅时瞬时对车辆横向和纵向运动的控制，而被划在了L0。

一个完整DDT的操作功能和策略功能包含了对车身横向、纵向运动的控制和OEDR(Object andEvent Detection and Response)。从DDT表现来分级，L1仅包含车辆横向或者纵向运动控制及其对应控制轴向上有限的OEDR。L2则同时包含了车辆横向和纵向运动控制以及车辆动作控制相关的OEDR。L3-5同时包含车辆横向和纵向运动控制以及完整的OEDR。L2和L3有着明显的分界线，即从L3开始，OEDR是完全由系统完成，这也标志着全部的DDT都由系统完成。从L3开始，驾驶自动化系统可以成为ADS(Autonomous DrivingSystem)。

图3 DDT结构和不同等级执行的内容

与DDT相伴的功能是DDT召回（DDT Fallback）。DDT召回指的是当DDT性能相关系统发生故障或者ODD退出时，用户采取的完成DDT或者实现最小风险情况的反应，或者ADS系统实现最小风险情况的反应。从下图可以看出，在ADS系统的等级内，在DDT召回上对用户和系统要求的不同，等级有更细划分。L3系统如果为覆盖所有情况，则DDT召回仍然要依靠用户来实现。而L4和L5的ADS系统必须自身具备完整的DDT召回和实现最小风险情况。

图4 L3-5对DDTfallback的要求