场景架构设计的探索
1. 定义
1)场景:场景描述环境的快照,其描述的内容包括景观、动态要素和所有行为者及观察者的自我表现,以及它们的关系。而现实世界中的驾驶场景难以计数,具有无限丰富、极其复杂、不可预测和不可穷尽等特征。
2)ODD: Operational Design Domain, 设计运行区域。
SAE J3016中指 "特定驾驶自动化系统或其功能专门设计的运行条件,包括但不限于环境、地理和时间限制,和/或某些交通或道路特征的存在或缺失。"
工信部发布的《GBT 汽车驾驶自动化分级》推荐性国家标准中,ODD指“确定的驾驶自动化功能的本车状态和外部环境。” 运行设计条件ODC(Operational Design Condition)是设计运行时确定的驾驶自动化功能可以正常工作的条件,包括ODD、驾驶员状态以及其他必要条件。
3)DDT: Dynamic Driving Task, 动态驾驶任务DDT
指在道路交通中运行车辆所需的所有实时运行和策略功能,不包括行程安排和目的地和航路点选择等战略功能。
4)DDT fallback:Dynamic Driving Task fallback,动态驾驶任务接管
指在相同情况下,用户对实施DDT或达到最低风险条件的响应,(1)在发生DDT性能相关系统故障后,或(2)在ODD退出时,或ADS对达到最低风险条件的响应。
5)MRC:Minimal Risk Condition,最小风险条件
指一种稳定、停止的状态,当给定的行程不能或不应继续时,用户或ADS(Automated Driving System)可在执行DDT接管后驾驶车辆,以降低碰撞风险。
6)OEDR:Object and Event Detection and Response,目标和事件检测与相应
是DDT的子任务,包括监控驾驶环境(检测,识别和分类对象和事件,并准备按需要做出响应),并对这些对象和事件执行适当的响应(即根据需要完成DDT和/或DDT接管)
7) PEGASUS(Project for the Establishment of Generally Accepted quality criteria, tools and methods as well as Scenarios and Situations)是德国联邦经济事务和能源部推动的高级自动驾驶研究体系项目。研究了用于验证和确认高度自动化驾驶功能的新方法, 建立了普遍接受的质量标准、工具和方法以及场景和指南。
2. 场景

场景描述环境的快照,其描述的内容包括景观、动态要素和所有行为者及观察者的自我表现,以及它们的关系。
现实世界中的驾驶场景难以计数,具有无限丰富、极其复杂、不可预测和不可穷尽等特征,因此场景全部测试不可能。

场景类型:
场景类型1:典型场景、边缘场景、危险场景
场景类型2:功能场景、逻辑场景、具体场景
场景组成:
由ODD、能力、对象和事件的响应组成,相关参见关键词
场景来源:
需求、标准法规、自然驾驶、危险工况、参数重组
场景的表达方式:
1)文本化描述:

2)仿真化描述:
案例:

3)实采数据化描述:
案例:

3. ODD
设计运行域,现有ODD分类框架有“NHTSA, SAE J2980,英国PAS1883,欧洲PEGASUS等“
其中PEGASUS项目ODD分类框架使用最为广泛,其将ODD进行如下的层级划分:
a) 道路:几何结构、拓扑,路面质量、边界(路面);
b) 基础设施:边界(结构),标志牌、信号灯等;
c) 第一层和第二层的临时操纵:道路的临时性设施,如临时封路、道路施工现场等;
d) 目标物:静态、动态、移动,交互、机动;
e) 自然环境:天气、光照等其他环境信息;
f) 数字信息:数字信息,如V2X信息、数字地图信息等。
依据场景元素颗粒度,将场景划分为功能场景,逻辑场景和具体场景

案例: PEGASUS ODD分类框架

4. 能力
驾驶能力分DDT 和 DDT fallback两大类
其中DDT包括
1)信息交互(动作),包括基本的驾驶横向/纵向控制,信号灯/鸣笛等将信息告知周围 和 四门两盖/空调等操控功能
2)信息接收(感知),包括周边行人/车辆/交通标识/驾驶员状态/车辆状态等的感知
3)信息处理(认知),对对象和事件的响应执行
其中 "信息接收(感知)和 信息处理(认知)" 归属为 OEDR,是DDT的子任务,包括监控驾驶环境(检测,识别和分类对象和事件),并对这些对象和事件执行适当的响应。OEDR能力主要有:

5. 对象和事件的响应
5.1 信息交互响应

5.2 OEDR
OEDR:Object and Event Detection and Response,目标和事件检测与相应
是DDT的子任务,包括监控驾驶环境(检测,识别和分类对象和事件,并准备按需要做出响应),并对这些对象和事件执行适当的响应(即根据需要完成DDT和/或DDT接管)

6. 场景架构设计
综上所述,场景由ODD,能力和对象和事件的响应组成,进行场景设计时,需要依据场景来源梳理出ODD,然后依据ODD场景的不同梳理对应能力、对象和事件的响应;
场景分功能场景,逻辑场景和具体场景,它们的区别主要是ODD描述的颗粒度不同;
场景表达的方式有文本化描述,仿真化描述和实采数据描述;
依据场景相关知识点,梳理场景设计的架构图如下,具体项目实施过程可参考该图进行修改/扩充。

APA场景架构设计案例如下:

参考资料:
GBT 汽车驾驶自动化分级
英国PAS1883标准
欧洲PEGASUS项目
SAE J2980
NHTSA ODD