线束行业发展技术趋势（讲解L4级自动驾驶系统的技术趋势及难点）

美国汽车工程师协会(SAE)根据系统对车辆控制任务的控制程度，将自动驾驶技术分为L0-L5级，系统在L1-L3级主要发挥辅助功能。到了L4级别，车辆驾驶会完全交给系统，L4、L5的区别在于具体场景和全场景应用。目前国内部分主机厂正计划量产L3级自动驾驶功能。当然，如果要认定真正的L3级，就必须考虑其是否获得了政府机构颁发的准入许可。

这里需要说明的是，L3作为一个实用的人机共驾系统，在很多设计场景下仍然需要依靠驾驶员对系统的有效接管，而从L4开始的自动驾驶系统将开始完全取代驾驶员。L4级自动驾驶将是一种让汽车拥有环境感知、路径规划、自主实现车辆控制的技术，即利用电子技术控制汽车人性化行驶或自动行驶。

L4自动驾驶系统真正的实际应用还有相当多的问题，比如以后如何区分L3和L4自动驾驶系统，L4系统升级的本质是什么？升级后的L4自动驾驶系统对高精度地图定位和测绘有什么特殊要求？目前园区内部分车型(如大型物流车、过境小巴等。)都实现了局部L4级功能，那么和乘用车有什么区别呢？后续L4级如何实现城市道路自动驾驶？如何真正保证行车安全？如上所述，一系列问题值得我们深入探讨。

本文将着重从几个方面来详细阐述。

L4自动驾驶系统升级详解

如前所述，对于L4级别以上的自动驾驶系统，其驾驶任务已经有了明确的区分，仍然针对驾驶环境定义了设计工作范围ODD，要求系统承担其ODD内的所有驾驶任务，系统需要应对驾驶过程中可能出现的所有突发情况。因此，从L2到L3再到L4的系统需求会发生本质上的变化，具体来说，会有如下一些不同的驱动策略升级。

SAE分级驾驶辅助(L1-L2)有限自动驾驶L3高级自动驾驶L4

奇数行驶环境没有严格的行驶环境要求；高速公路、城市快速路(避开施工区、匝道、收费站、平行路、应急车道、专用车道、夹缝路、无红绿灯)；

有中央隔离带区分对面车流；

车道线清晰；

一个方向至少有两条车道：车道的宽度、半径、坡度符合要求；L4行驶环境可以在L3的基础上进一步定义更严格的行驶环境要求(这个要求要充分考虑L4车辆传感器的检测极限和处理器的处理极限)；同时，系统还需要定制相关的封闭道路环境。

前者需要更准确、实时的高精度地图，后者需要路侧检测来支持车侧；

驾驶员状态DMS要求驾驶员注意力集中，不允许疲劳和分心。在ODD中，驾驶员可以适当去掉手和眼睛，但驾驶员的精力需要保证在收到系统报警后，手和脚随时接管和控制车辆。

在ODD之外，驾驶员只能根据L2驾驶辅助策略自动驾驶。在奇数中，驾驶员可以完全摆脱手和眼睛，驾驶主体完全由系统承担。

除了ODD，再次确认是否满足L3自动驾驶条件，满足则降级为L3，否则降级为L2辅助驾驶；

高精地图需求HPP没有高精地图需求，高精地图精准定义奇，高精地图精准定义奇；

车路协同辅助优化；

L4自动驾驶系统对高精度地图的特殊要求

为了保证L4自动驾驶系统的功能在实践中能够真正实现，首先要搭载高精度地图作为整个功能需求的核心。在这里，我们有一个详细的过程，结合如何应用和工作的高精度地图是必要的整个L4系统

首先需要介绍一下高精地图和自动驾驶的典型架构原理。从下图可以看出，高精地图采集了包括通用地图(传统导航地图、ADAS地图和地图引擎)、车身传感器(轮速传感器和转向角度传感器)、自动驾驶传感器(激光雷达、毫米波雷达和摄像头)在内的所有输入信号，并通过一定的算法进行融合。拟合和输出的车道信息应该具有最佳的检测结果性能。同时，在检测过程中，高精地图对车辆环境的识别性能最好。

为了了解L4自动驾驶如何使用地图，需要了解自动驾驶在高精地图中更关注哪些信息。通常情况下，高精度地图可以为自动驾驶提供设计运行范围的奇数信息，这是整个高精度地图需求的核心。在L4自动驾驶系统中，与ODD相关的车辆环境信息的需求会比L3自动驾驶更加复杂，对系统的影响也更加显著，需要在设计过程中充分考虑。下表列出了L4自动驾驶系统功能可能产生的一系列定位或测绘要求。

不同车型在地图开发策略中的应用

未来，不同的车辆之间会有不同的自动驾驶系统，因为不同尺寸和类型的车辆所控制的L4级自动驾驶系统所携带的自动驾驶参数是非常不同的。即使是同一个自动驾驶系统控制模型，也会因车辆结构不同而产生不同的控制结果。可以看出，未来L4的地图发展路线会根据车型划分不同的领域。一般来说，不同的车型在以下几个方面会有不同的差异。

1、道路类型：每种车型都有自己经常行驶的道路类型，每种道路类型对高精地图的要求略有不同；

比如，公交车需要地图提供城市道路上准确实时的车辆环境信息，更注重拥堵和复杂交通流下(如路口)的信息检测；

收割机、卡车等大型车辆主要用于物流运输，更注重高速公路或高速公路下的路况(如前方是否施工等。);

2、道路信息：不同车型对同一道路类型的不同路段，限速、高限速的要求不同；

比如大货车因为高度高，更注重道路上的限高；

不同车型的限速要求不一样，大型车辆的限速条件更严格，所以我们更关注路线上的限速信息；

此外，根据不同车型(如有专用车道的大货车和无专用车道的轿车)，车道级限速要求严格，这也为交通事故判定奠定了基础；

3、车道信息：不同车辆荷载对坡度、曲线曲率等的信息要求。

对于一些重卡来说，车身长度越长，越注重曲线的曲率。曲线曲率过大可能会导致异常转弯。

对于载重不同的货车，其对道路最大横坡和纵坡的承受能力也不同，坡度过大可能导致行驶不正常；

4、导航规划路径：导航规划路径需要充分考虑车型，推荐路径需要综合考虑上面提到的因素1、2、3避免某些异形车辆在行驶过程中无法使用推荐路径的情况；

另外，根据车辆类型的不同，在地图搭建的前期，对地图采集的众包策略会有不同的要求，如下图：

高精地图需要为不同车型建立不同比例的场景采集和分发，与各车型关注的道路场景建立“基础垂直包”，将各车型关注的道路场景单独加入基础众包；

各种类型的车辆由于反应能力不同，对高精地图发送的同一信息有不同的精度要求。在匹配高精地图的制图性能时，需要充分考虑实现

L4级自动驾驶仪作为一个高度自动化的驾驶系统，在特定的环境下，不需要驾驶员在回路中进行控制和接管。但是在超出其处理极限的场景下，驾驶员仍然需要接管方向盘，在这个特定区域内定义的处理极限是我们需要重点关注的问题。本文对L4自动驾驶系统的几个主要技术问题进行了分析，并对难点分别进行了解释。在后续的L4设计中，要真正考虑这些因素的影响，设计过程的场景库也要完整。

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