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典型L3自动驾驶系统方案概念设计

智能车情报局 · 公众号 · · 2024-11-18 17:38

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大会预告

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2024年6月4日，工信部发布了首批智能网联汽车准入和上路通行试点名单。这一举措标志着我国自动驾驶行业进入商业化试点新阶段，是我国自动驾驶行业发展的重要里程碑，为智能网联新能源汽车产业的蓬勃发展注入新的动力。本文就浅谈一下典型L3自动驾驶系统方案的概念设计。

L3级自动驾驶系统和关联系统应满足L3级自动驾驶功能安全设计要求，体现感知、决策、控制、供电、通讯等多方面的冗余设计要求。

硬件设计方案

首先是自动驾驶计算平台的硬件设计需要满足冗余，以实现感知、决策和控制的冗余。计算平台硬件架构设计有以下4种方案：

方案1：单ECU，单PCB双SOC。即在一个域控制器内放置两个SOC，分别作为主SOC和备SOC，两个SOC设计在同一块PCB板上，主SOC在系统无故障时实现L3自动驾驶功能，备SOC在主SOC失效或者主SOC所在的通讯链路失效时实现安全停车功能，达成最小风险策略。此方案成本最低、设计最优。

方案2：双ECU。即有两个域控制器，主域控制器实现L3自动驾驶功能，备域控制器实现最小风险策略。

方案3：单ECU，双PCB，板间互联。此方案将两块PCB板子设计在一个硬件内，两个SOC通过板间互联通讯，从架构上看类似于方案2。

方案4：单ECU+智能摄像头。此方案采用一个智能摄像头代替备自动驾驶域控制器，相比于前面3个方案，智能摄像头算力较低，实现最小风险策略难度较大。

L3级高速/城快自动驾驶功能

设计运行条件ODD如下：

道路类型：高速公路及城市快速路。

道路表面：适用于铺装路面，道路表面状态良好，无道路表面覆盖物：积雪、积水、树叶等。

交通参与者：有能力应对常见机动车（乘用车、客车、货车、卡车、摩托车等）及弱势道路使用者（行人、自行车、电瓶车等）。

环境条件：支持白天黑夜（综合光照度≥100lux）。

数字信息：支持V2X信息接入。

驾乘人员状态：允许驾驶员脱手、脱眼。

运行车速：0~130km/h。

标称功能如下：可在高速公路/城市快速道路上以ODD范围内的车速行驶。从入口到出口，可在所有车道行驶，并实现自主超车。驾驶员必须主动激活系统，但无需持续监视系统（可脱手脱眼），驾驶员可以在任何时候接管系统。当系统向驾驶员发出接管请求时，会给驾驶员预留足够的时间接管驾驶任务。如果驾驶员没有及时接管驾驶任务，那么系统会适时执行最小风险策略，控制车辆安全停车。

功能场景如下：

·上下匝道

o上匝道时，系统应自动开启转向灯，并充分考虑左后侧交通参与者状态，稳定进入主干道，避免干扰主干道运行车辆；

o在汇入主路后，应第一时间平稳加速，并变道至快车道；

o本车在将要驶出匝道时，如不满足汇入主路安全条件，应报警提示；

o根据导航行驶路径，在需要驶入匝道时，本车应提前打开正确的转向灯，逐步换道至最右侧车道，并提前平稳减速，驶入匝道；

o如因为本车无法提前变道至最右侧车道，导致无法驶入匝道，应报警提示；

o如系统感知到最右侧车道有障碍物，导致主持无法驶入匝道，应请求驾驶员介入。若驾驶员没有及时接管，系统应放弃下匝道，并重新规划导航路线。

·高速互通

系统可根据导航路径控制车辆实现不同高速之间的互通，包括Y型路口互通和高速匝道互通。

·自主超车

o在具有多条车道条件下，如前方遇到低速行驶的目标车，若判断具备超车条件，本车应打开正确的转向灯，自主向左变道，并在变道完成后加速超越前方目标车。在达到安全距离后，本车再打开正确的转向灯，自主向右变道，回到原行驶车道；

o在超车完成后，若不具备变回原车道条件，允许本车在目标车道上继续行驶。

·前方车道减少

o前方车道减少时，系统应控制本车并道到相邻车道。

·变道失败返回

o变道过程中，有车辆侵入目标车道，若系统判断侵入车辆影响本车行驶安全，应控制本车返回原车道。

·隧道通行

o驶入隧道前，系统应开启灯光，并按照限速要求提前减速；

o进入隧道后，保持与前车距离；

o驶出隧道后，本车应能自动关闭灯光，并按限速要求行驶；

o系统可覆盖全国高速公路绝大多数隧道。

·收费站通行

o进入收费站时，系统应能在收费停止线或闸机栏杆前平稳停车，避免跨越停止线或与闸机发生碰撞；

o闸机完全升起后5s内，系统应控制车辆平缓起步，通过收费站。

·快速路信号灯通行

o系统有能力识别快速路上的信号灯，并按照交通规则控制车辆刹停、起步及通行。

最小风险策略

当主控系统出现失效时，系统可请求用户接管车辆，若用户在一定时间（标定值）内未接管，备份系统有能力控制车辆靠道路右边停车。

小结

典型L3自动驾驶方案概念设计还应当包括传感器方案设计，关联系统的设计，例如冗余电源、冗余通讯、冗余转向、冗余制动等，还包括功能安全与预期功能安全等方面的设计，以后有机会再展开。

何以解忧、唯有读书。最后推荐一本自动驾驶领域科普书籍，本书从硬件、软件和行业三个维度全面科普自动驾驶，有需求有能力的小伙伴可多多支持。

END

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