自动驾驶技术正逐步渗透到我们的日常生活中,但车辆的“自动驾驶”能力并非一蹴而就或千篇一律。为了清晰地定义和区分不同程度的自动化能力,全球范围内普遍采用了一套标准化的分级系统。这套系统帮助制造商、监管机构、研究人员以及公众理解车辆的能力边界、驾驶员的角色以及系统何时负责。
什么是自动驾驶级别?
自动驾驶级别是一套用于衡量和描述车辆自动化程度的分类体系。它定义了在特定操作条件下,车辆系统能够执行的驾驶任务范围以及人类驾驶员所需的参与程度。这套分级系统的核心在于明确“谁”在执行动态驾驶任务(Dynamic Driving Task, DDT),以及在系统无法处理时,“谁”负责介入接管。
动态驾驶任务(DDT)包含了所有实时运行车辆所需的操作功能,包括:
- 纵向运动控制(加速、制动)
- 横向运动控制(转向)
- 监测驾驶环境(感知、识别、分类、响应物体、事件等)
- 执行决策(规划路径、变道、转弯、停车等)
- 执行战术响应(对事件的反应,如避障)
为什么需要自动驾驶级别的划分?
自动驾驶级别的标准化划分至关重要,主要出于以下原因:
- 提供通用语言: 为技术研发、法规制定、产品宣传和消费者沟通提供了一套统一的、可理解的框架,避免混淆。
- 明确责任主体: 在不同自动化级别下,明确了是系统还是人类驾驶员负责执行驾驶任务,这对于交通事故责任认定等法律问题至关重要。
- 指导技术发展和测试: 为工程师设定了明确的技术目标,也为测试和验证提供了依据。
- 帮助消费者理解: 让消费者能够准确理解他们购买的车辆具备哪些自动化功能,以及在使用这些功能时需要承担的责任和义务。
自动驾驶主要有哪些级别?
目前国际上最广泛采用的自动驾驶分级标准是美国汽车工程师学会(SAE)发布的J3016标准。该标准将自动驾驶分为0到5共六个等级。
- Level 0: 无自动化 (No Driving Automation)
- Level 1: 驾驶员辅助 (Driver Assistance)
- Level 2: 部分驾驶自动化 (Partial Driving Automation)
- Level 3: 有条件驾驶自动化 (Conditional Driving Automation)
- Level 4: 高度驾驶自动化 (High Driving Automation)
- Level 5: 完全驾驶自动化 (Full Driving Automation)
各自动驾驶级别的详细解读是什么?
理解每个级别的关键在于了解:谁执行DDT,谁监测驾驶环境,以及谁负责在系统失败或超出能力范围时进行干预。此外,还需要考虑车辆的操作设计运行范围(Operational Design Domain, ODD),即系统被设计用来工作的特定条件(例如,特定道路类型、速度范围、天气条件、时间段等)。
Level 0: 无自动化
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核心特点:
- 系统能力: 车辆系统完全不执行任何动态驾驶任务。系统可能提供警告或瞬时干预(如紧急制动),但不会持续控制车辆的运动。
- 人类驾驶员角色: 驾驶员需要执行所有动态驾驶任务(DDT)。
- 系统角色: 无或仅提供警告/瞬时干预。
- ODD: 无限制(由人类驾驶员处理所有情况)。
- 责任主体: 始终是人类驾驶员。
- 示例: 传统的非自动化车辆,仅配备基本的安全功能如ABS、ESC。
Level 1: 驾驶员辅助
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核心特点:
- 系统能力: 系统可以辅助驾驶员执行DDT中的“一个”子任务,例如纵向控制(速度)或横向控制(转向)。
- 人类驾驶员角色: 驾驶员负责执行其余的DDT子任务,并持续监测驾驶环境,随时准备执行全部DDT。
- 系统角色: 辅助执行单项任务,如自适应巡航控制(ACC)仅控制速度,或车道保持辅助(LKA)仅控制转向。
- ODD: 系统能力有限,通常在特定速度范围或良好天气下工作。
- 责任主体: 始终是人类驾驶员。
- 示例: 自适应巡航控制 (ACC),车道保持辅助 (LKA)。ACC控制加减速,LKA控制车道内的转向,但这两种功能通常独立工作,驾驶员需要同时负责另一个方面的控制以及环境监测。
Level 2: 部分驾驶自动化
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核心特点:
- 系统能力: 系统可以同时辅助驾驶员执行DDT中的“多个”子任务,通常是纵向控制(速度)和横向控制(转向)。
- 人类驾驶员角色: 驾驶员仍然负责执行全部DDT,但系统在特定条件下同时提供纵向和横向支持。驾驶员必须持续监测驾驶环境(双手不能长时间离开方向盘,眼睛需要注视前方道路),并随时准备接管全部DDT。
- 系统角色: 同时执行部分DDT,如在高速公路或交通拥堵时保持车速和车道居中。
- ODD: 系统能力受限,通常在特定道路、速度、天气条件下运行。
- 责任主体: 始终是人类驾驶员。系统只是一个高级的辅助工具。
- 示例: 某些品牌的“自动辅助驾驶”系统(如特斯拉Autopilot、通用Super Cruise、沃尔沃Pilot Assist),它们能同时控制加减速和转向,但在使用过程中,驾驶员必须保持注意力并随时准备接管。
Level 3: 有条件驾驶自动化
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核心特点:
- 系统能力: 在系统设计的操作设计运行范围(ODD)内,车辆系统能够执行“全部”动态驾驶任务(DDT),包括监测驾驶环境。
- 人类驾驶员角色: 在系统工作的ODD内,驾驶员不需要执行DDT,也不需要持续监测驾驶环境(可以“解放双眼”)。但当系统发出请求或超出ODD时,驾驶员必须在规定时间内接管车辆控制(称为“后备性能用户” – FPU)。
- 系统角色: 在ODD内完全负责驾驶,并监测驾驶环境,但在无法处理或超出ODD时,必须可靠地通知驾驶员进行接管。
- ODD: 高度受限,通常限于特定的高速公路、低速拥堵情况、良好天气等。系统在超出ODD前会发出警告。
- 责任主体: 在ODD内由系统负责驾驶;当系统请求接管后(如果驾驶员未在规定时间接管),责任可能回到驾驶员,或者系统会执行最小风险策略停车。
- 示例: 本田Legend上的Honda Sensing Elite(获批可在日本特定高速公路拥堵时使用),奔驰S级上的DRIVE PILOT(获批可在德国、美国部分州特定条件下使用)。这些系统通常在特定条件下(如不超过60km/h的拥堵路段)允许驾驶员将注意力从驾驶任务上移开,但会在需要时提示驾驶员接管。
Level 4: 高度驾驶自动化
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核心特点:
- 系统能力: 在系统设计的操作设计运行范围(ODD)内,车辆系统能够执行“全部”动态驾驶任务(DDT),并且能够处理系统故障或超出ODD时的“后备性能”(FPU),即无需人类驾驶员介入也能安全地将车辆导向最小风险状态(如靠边停车)。
- 人类驾驶员角色: 在系统工作的ODD内,驾驶员完全不需要参与驾驶,也无需准备接管。驾驶员可以将注意力完全转移到其他活动上。驾驶员可以选择在ODD内开启系统,并在ODD外进行手动驾驶。
- 系统角色: 在ODD内完全负责驾驶和处理紧急情况。
- ODD: 受限,通常是特定的地理区域(如城市的一个街区)、特定道路、特定天气或时间段等。但系统在超出ODD时能够自行安全处理。
- 责任主体: 在ODD内由系统负责驾驶,无需人类驾驶员承担接管责任。
- 示例: 某些公司的Robotaxi服务在特定区域内的商业运营(如Waymo、Cruise在特定城市的无人驾驶出租车)。这些车辆在划定的区域内不设安全员或驾驶员,完全由系统负责驾驶。私人车辆目前还没有广泛商用的L4级别功能。
Level 5: 完全驾驶自动化
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核心特点:
- 系统能力: 系统能够执行“全部”动态驾驶任务(DDT),并在“所有”可由人类驾驶员处理的道路和环境条件下运行。
- 人类驾驶员角色: 完全无需人类驾驶员。车辆可能甚至没有方向盘或踏板。
- 系统角色: 在任何合法和可行驶的条件下完全负责驾驶。
- ODD: 无限制(与人类驾驶员能力相当)。
- 责任主体: 完全由系统(或车辆所有者/运营商)负责。
- 示例: 这是一个理论上的终极目标,目前尚未实现商业化应用。意味着车辆可以在任何地方、任何时间、任何天气下自主驾驶,就像一个经验丰富的人类驾驶员一样。
驾驶员责任如何随着级别变化?
驾驶员的责任是理解自动驾驶级别的核心。
在Level 0到Level 2,责任主体始终是人类驾驶员。系统只是辅助工具,驾驶员必须持续监测路况并随时准备接管。
在Level 3,责任开始向系统转移,但仅限于系统的ODD内。系统负责DDT,但驾驶员仍需承担“后备”责任,在系统请求时进行接管。
在Level 4和Level 5,在系统的ODD(或无ODD限制)内,责任主体完全是系统。人类驾驶员无需承担驾驶或接管的责任。
这种责任的划分是区分各个级别,尤其是L2和L3,以及L3和L4之间的关键线索。L2要求驾驶员“手眼不离”,L3在特定条件下允许“解放双眼”但需准备接管,而L4在ODD内则完全解放了驾驶员的接管义务。
这些定义标准来源于哪里?
如前所述,目前全球范围内最权威和广泛引用的自动驾驶分级标准主要来源于美国汽车工程师学会(SAE International)发布的SAE J3016™文件,全称是《地面机动车辆驾驶自动化分级》(Taxonomy and Definitions for Driving Automation Systems for Ground Vehicles)。许多国家和地区的监管机构(如美国国家公路交通安全管理局 NHTSA)以及国际标准化组织(ISO)在制定相关法规和标准时,也大量参考或直接采用了SAE J3016的框架和定义。因此,SAE J3016是理解自动驾驶级别的基础。
了解自动驾驶的各个级别有助于我们更清晰地认识当前技术的发展阶段、车辆的真实能力以及作为用户应承担的责任。随着技术的不断进步,未来L3、L4甚至L5级别的自动化功能有望在更多场景下实现,但清晰的分级标准将始终是确保安全和促进理解的重要基石。