DB32T-智能網(wǎng)聯(lián)汽車路徑規(guī)劃及行為決策系統(tǒng)

Q/LB.□XXXXX-XXXXDB32/TXXXX—XXXX目次TOC\o"1-1"\h\t"標準文件_一級條標題,2,標準文件_附錄一級條標題,2,"前言 II1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14縮略語 25總體框架 26功能要求 26.1全局路徑規(guī)劃功能要求 26.2行為決策功能要求 36.3局部路徑規(guī)劃功能要求 37測試的通用要求 37.1測試環(huán)境要求 37.2測試道路要求 47.3車載系統(tǒng)要求 48測試和評價 48.1測試步驟 48.2性能評價 5前言本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。本文件由江蘇省工業(yè)和信息化廳提出、歸口并組織實施。本文件起草單位：江蘇智行未來汽車研究院有限公司、常州工學(xué)院、蘇州創(chuàng)元產(chǎn)業(yè)投資有限公司、開沃新能源汽車集團有限公司、金龍聯(lián)合汽車工業(yè)(蘇州)有限公司、蘇州市智能網(wǎng)聯(lián)科技發(fā)展有限公司、無錫學(xué)院、南京理工大學(xué)、江蘇大學(xué)。本文件主要起草人：華國棟、吳峰、李寧、王眾、劉立軍、王春海、李春、聶石啟、康杰偉、謝伯元、王泉、李富、孫家棟、孫朋、夏小鵬、李祎承、蔡英鳳、梁軍、陸科杰、馬小燕。智能網(wǎng)聯(lián)汽車路徑規(guī)劃及行為決策系統(tǒng)通用技術(shù)規(guī)范范圍本文件規(guī)定了智能網(wǎng)聯(lián)汽車路徑規(guī)劃及行為決策系統(tǒng)的總體框架，全局路徑規(guī)劃、行為決策、局部路徑規(guī)劃的功能要求，性能測試所需的環(huán)境要求、測試道路、車載系統(tǒng)要求及測試評價方法。本文件適用于封閉、半封閉道路或特定開放式道路的智能網(wǎng)聯(lián)汽車路徑規(guī)劃和行為決策系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)和測試。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB5768.3道路交通標志和標線第3部分:道路交通標線GB/T20271-2006 信息安全技術(shù)信息系統(tǒng)通用安全技術(shù)要求GB/T26773-2011 智能運輸系統(tǒng)車道偏離報警系統(tǒng)性能要求與檢測方法GB/T33577智能運輸系統(tǒng)車輛前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)性能要求和測試規(guī)程GB/T34597乘用車防抱制動系統(tǒng)(ABS)直線制動距離開環(huán)試驗方法GB/T41484汽車用超聲波傳感器總成CJJ45-2015城市道路照明設(shè)計標準JTGB01-2019公路工程技術(shù)標準JTGD20公路路線設(shè)計規(guī)范QC/T1128汽車用攝像頭術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車intelligentconnectedvehicle通過搭載先進的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)車與人、車、路、云端等的智能信息交換和信息共享，具備復(fù)雜環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制等功能的新一代汽車。

全局路徑規(guī)劃globalpathplanning基于已有的地理信息，按照一定的評價標準（路程、時間或能耗最優(yōu)等），根據(jù)算法搜索出一條從起始位置到目標位置、可行行駛路徑的過程。

行為決策behavioraldecisionmaking根據(jù)全局路徑規(guī)劃結(jié)果，通過分析道路結(jié)構(gòu)環(huán)境，針對自身所處的駕駛場景，基于基本交通規(guī)則或駕駛經(jīng)驗組成的駕駛知識，利用規(guī)則決策模型、優(yōu)化方法或?qū)W習型算法，確定加速、減速、換道或超車等駕駛行為的過程。

局部路徑規(guī)劃localpathplanning基于行為決策的駕駛行為指令，利用搜索或優(yōu)化算法動態(tài)規(guī)劃滿足駕駛安全性、車輛動力學(xué)、乘坐舒適性等需求，從當前位置到某一子目標位置的最優(yōu)行駛軌跡，并確定各軌跡點車輛的速度和加速度的過程。

車輛數(shù)據(jù)vehicledata車載端上存儲的汽車狀態(tài)數(shù)據(jù)汽車在本地生成的數(shù)據(jù)、在用戶許可后由外部進入用戶數(shù)據(jù)）縮略語下列縮略語適用于本文件。MFDD充分發(fā)出的平均減速度 MeanFullyDevelopedBrakingDeceleration總體框架智能網(wǎng)聯(lián)汽車路徑規(guī)劃及行為決策系統(tǒng)的總體框架應(yīng)符合圖1的規(guī)定，依次經(jīng)過全局路徑規(guī)劃、行為決策和局部路徑規(guī)劃，得到期望的駕駛行為、運動軌跡和速度，并向車輛線控底盤系統(tǒng)輸出車輛的驅(qū)動控制、轉(zhuǎn)向控制、制動控制等信號。當汽車運行狀態(tài)和環(huán)境狀態(tài)發(fā)生改變后，應(yīng)重新執(zhí)行行為決策，確定車輛的下一步駕駛行為，并開展局部路徑規(guī)劃，通過車輛線控底盤系統(tǒng)，驅(qū)動車輛運行，直到抵達終點。智能網(wǎng)聯(lián)汽車路徑規(guī)劃及行為決策系統(tǒng)框架功能要求全局路徑規(guī)劃功能要求全局規(guī)劃應(yīng)具備下列功能：理解包括道路拓撲結(jié)構(gòu)、交叉口信息、交通標志等數(shù)字地圖信息；設(shè)置路徑長度最短、紅綠燈路口最少、時間最短，或者能耗最少等優(yōu)先條件；根據(jù)用戶需求，設(shè)置起點、終點，還可根據(jù)用戶需要，設(shè)置中間必經(jīng)節(jié)點；根據(jù)優(yōu)先條件選擇最優(yōu)路徑；全局路徑能夠考慮車輛尺寸，避免與障礙物發(fā)生碰撞；全局路徑達到車道級精度；全局路徑滿足交通規(guī)則規(guī)定的行駛要求；全局路徑滿足車輛通行要求；生成的全局路徑應(yīng)平滑，避免急劇的轉(zhuǎn)彎和加減速，以提高乘坐舒適性和降低能耗；不大于行為決策功能要求行為決策應(yīng)具備下列功能：配備任務(wù)路線、交通環(huán)境、交通法規(guī)、駕駛規(guī)則知識等相互關(guān)系的行為規(guī)則庫；獲取自車的位置、速度、方向、所在車道，位置定位精度不大于10cm；獲取道路交通設(shè)施等固定障礙物的位置、三維尺寸(長、寬、高)等狀態(tài)；獲取行人、機動車、非機動車等道路交通參與者的位置、運動速度、運動方向、三維尺寸(長、寬、高)等狀態(tài)；能夠識別交通標志標線和遵守交通規(guī)則，包括交通信號、限速、讓行、宜識別交警手勢指令等；對當前道路環(huán)境狀態(tài)進行邏輯推理，根據(jù)車輛狀態(tài)、周圍環(huán)境和預(yù)測分析，做出相應(yīng)的安全決策，根據(jù)優(yōu)先級設(shè)定、道路寬度、交通流量等考慮因素，做出合適的道路選擇和行駛決策；加速、減速或保持速度等速度決策；應(yīng)對緊急情況，在出現(xiàn)緊急情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)對，如緊急制動、避讓等，以確保自車和周圍道路交通參與者的安全；生成起步、車道保持、變道、轉(zhuǎn)向、避障、制動等行為及持續(xù)時間的決策指令；生成行為決策指令的時間不大于50ms。局部路徑規(guī)劃功能要求局部路徑規(guī)劃應(yīng)具備下列功能：符合車輛行駛安全性要求。規(guī)劃的路徑應(yīng)確保車輛與場景中的靜態(tài)障礙物不發(fā)生碰撞，應(yīng)避免與動態(tài)障礙物碰撞；符合車輛行駛舒適性要求。應(yīng)考慮到車輛的動力學(xué)特性和車身穩(wěn)定性，汽車行駛的側(cè)向加速度應(yīng)不大于0.4g，生成的車輛軌跡平滑；設(shè)置穩(wěn)定性、駕駛效率等優(yōu)先條件，并建立最優(yōu)路徑評價函數(shù)；根據(jù)最優(yōu)路徑評價函數(shù)確定最優(yōu)路徑；生成行駛軌跡，且應(yīng)生成每個軌跡點的速度和加速度；路徑生成的軌跡中，相鄰軌跡點的距離應(yīng)不大于10cm；向線控底盤系統(tǒng)輸出縱向運動控制、橫向運動控制、閉環(huán)控制信號；不大于100測試的通用要求測試環(huán)境要求如未表明特殊要求，所有測試均在下述條件下進行：無降雪、冰雹、揚塵等惡劣天氣情況；環(huán)境溫度在-20℃~45℃之間；水平能見度不小于1km；測試場電磁環(huán)境不會對聯(lián)網(wǎng)通信測試產(chǎn)生影響。測試道路要求道路應(yīng)為封閉道路、半封閉道路或者開放式特定道路，道路應(yīng)包含起步、車道保持、變道、轉(zhuǎn)向、避障、制動等駕駛行為對應(yīng)的測試場景，以支持行為決策和局部路徑規(guī)劃能力測試。道路類型應(yīng)為高速公路或者城市道路，路面為平坦且干燥的混凝土或瀝青路面。道路車道線標識狀態(tài)良好，應(yīng)符合GB5768.3的規(guī)定。道路照明應(yīng)符合CJJ45-2015中3.3.1和3.4.1的規(guī)定。單車道路寬度宜不小于3.5m，雙車道路宜不小于7m，應(yīng)符合JTGB01-2019和JTGD20的規(guī)定。道路路段為彎道時，應(yīng)符合JTGB01-2019第4章的規(guī)定。道路應(yīng)涵蓋車道變化的情況，包括變道、合流和分流等場景，以測試車輛的變道和并線能力。道路應(yīng)具有道路施工、路口堵塞、臨時停車等場景路況，以驗證車輛在遇到這些限制時的局部路徑規(guī)劃和行為決策能力。車載系統(tǒng)要求車載系統(tǒng)應(yīng)具備衛(wèi)星定位功能，定位精度應(yīng)不大于10cm。車載系統(tǒng)宜具備高精度地圖導(dǎo)航功能，高精度坐標精度應(yīng)不大于10cm。高精度的地圖數(shù)據(jù)需包括道路拓撲、車道線、標志標牌、交通信號等。車載系統(tǒng)應(yīng)配備超聲波雷達，且符合GB/T41484的規(guī)定。車載系統(tǒng)應(yīng)配備毫米波雷達，測距范圍在0.5m~80m之間，測距精度±0.35m@5m，測速精度±0.14m/s，測角精度±0.5°@0°。車載系統(tǒng)應(yīng)配備車載攝像機，且符合QC/T1128的規(guī)定。車載系統(tǒng)可配備激光雷達。車載系統(tǒng)處理傳感器數(shù)據(jù)、地圖數(shù)據(jù)和車輛狀態(tài)信息滿足的要求6.1j),6.2j)和6.3h)的要求，并生成路徑規(guī)劃和決策結(jié)果。車載系統(tǒng)應(yīng)能與外部通信網(wǎng)絡(luò)進行連接，與其他車輛、交通基礎(chǔ)設(shè)施等進行實時通信，獲取交通信息、路況信息等，并實現(xiàn)協(xié)同規(guī)劃和決策。車載系統(tǒng)的安全性和可靠性應(yīng)符合GB/T20271-2006第4章的要求，能夠防止黑客攻擊、故障和意外情況，并保證系統(tǒng)的正常運行。車載傳感系統(tǒng)、路徑規(guī)劃及行為決策系統(tǒng)、線控底盤系統(tǒng)應(yīng)自檢無故障。測試和評價測試步驟智能網(wǎng)聯(lián)汽車路徑規(guī)劃及行為決策能力應(yīng)按進行測試：車輛在起始位置，處于停車狀態(tài)；車輛獲取自車初始位置；選擇行駛終點、中間必經(jīng)；選擇路徑長度最短、紅綠燈路口最少、時間最短，或者能耗最少等優(yōu)先條件；車輛根據(jù)數(shù)字地圖，計算滿足優(yōu)先條件的生成一條全局規(guī)劃路徑。車輛根據(jù)，從起始位置啟動，按照圖1框架，不斷開展行為決策、局部路徑規(guī)劃、底盤驅(qū)動和車輛行駛，直至到達終點。其中行為決策測試按以下步驟開展：獲取車輛當前位置、速度、方向、所在車道等信息；通過車載環(huán)境感知設(shè)備，測量靜態(tài)障礙物的位置和尺寸，分析碰撞風險；通過車載環(huán)境感知設(shè)備，感知動態(tài)障礙物的位置、尺寸、運動速度、運動方向，估算其未來的運動軌跡，分析潛在碰撞風險；通過車載環(huán)境感知設(shè)備，感知交通標志標線信息；根據(jù)全局路徑規(guī)劃任務(wù)需求，結(jié)合當前環(huán)境的靜止障礙物位置和尺寸、動態(tài)障礙物運動趨勢以及交通標志標線信息，確定車輛的下一步駕駛行為和持續(xù)時間。其中局部路徑規(guī)劃測試，按以下步驟開展：獲取車輛當前位置；行為決策確定的駕駛行為及持續(xù)時間，計算子目的地位置；行為決策確定的駕駛行為子目的地位置的速度、加速度和橫向角速度。性能評價全局路徑規(guī)劃性能評價當同時滿足下述條件時，全局路徑規(guī)劃被評估為通過：規(guī)劃得到的全局路徑應(yīng)從起點開始，按照先后順序依次經(jīng)過所有中間必經(jīng)點，最后到達終點；根據(jù)選擇的優(yōu)先條件，規(guī)劃得到的全局路徑長度、經(jīng)過的紅路燈路口數(shù)量、行駛時間、能耗與理想值相比，誤差應(yīng)不超過1%；規(guī)劃得到的全局路徑應(yīng)確保車輛能夠遵循交通規(guī)則，避免碰撞，并確保車輛行駛的平穩(wěn)性。行為決策和局部路徑規(guī)劃性能評價基本要求行為決策和局部路徑規(guī)劃性能評價應(yīng)符合以下要求：根據(jù)車輛在起步、車道保持、變道、轉(zhuǎn)向、避障、制動等駕駛行為對應(yīng)的測試場景中的測試效果，評價行為決策和局部路徑規(guī)劃的性能。所有測試均在測試車輛自動駕駛狀態(tài)下完成，僅當車輛在所有測試場景、所有駕駛行為滿足通過性條件，且全程與周圍靜、動態(tài)障礙物無碰撞，遵守交通規(guī)則和交通標志標線指示的交通法規(guī)，則認為行為決策和局部路徑規(guī)劃性能通過測試評價。起步起步行為的示意圖見圖2，當同時滿足下述條件時，起步的行為決策和局部路徑規(guī)劃被評估為通過：車輛起步啟動時間不大于5s；車輛完成起步后，速度不小于10km/h；規(guī)劃得到從車輛啟動到完成起步的局部路徑沿車道線方向，局部路徑與所在車道中心線的偏移量按GB/T26773-2011之4.3.2的規(guī)定，最大偏移量不大于0.3m。起步車道保持車道保持的示意圖見圖3，當同時滿足下述條件時，車道保持的行為決策和局部路徑規(guī)劃被評估為通過：車輛應(yīng)沿直線以不小于20km/h速度行駛，且以穩(wěn)定車速行駛；規(guī)劃得到的局部路徑沿車道線方向，局部路徑與所在車道中心線的偏移量按GB/T26773-2011之4.3.2的規(guī)定，最大偏移量不大于0.3m；車輛在本車道內(nèi)行駛，車輪不觸軋道路邊緣線。車道保持變道變道分為向左變道和向右變道，示意圖分別見圖4和圖5。當同時滿足下述條件時，變道的行為決策和局部路徑規(guī)劃被評估為通過：車輛變道前，應(yīng)沿直線以不大于當前道路限速的速度行駛；行駛路徑不應(yīng)連續(xù)變換兩條或兩條以上車道；行駛路徑中的橫向移動應(yīng)連續(xù)完成，路徑曲率不應(yīng)有突變；變道過程中車輛的側(cè)向加速度應(yīng)不大于0.4g；應(yīng)符合GB/T33577的要求，自車與前、后方車輛無碰撞。向左變道向右變道轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向分為沿彎道轉(zhuǎn)向、交叉路口左轉(zhuǎn)、交叉路口右轉(zhuǎn)三種方式，示意圖分別見圖6、圖7和圖8。當同時滿足下述條件時，轉(zhuǎn)向的行為決策和局部路徑規(guī)劃被評估為通過：轉(zhuǎn)向時車速應(yīng)不大于20km/h；側(cè)向加速度應(yīng)不大于0.4g；車輛沿彎道轉(zhuǎn)向時，行駛路徑與車道線方向保持一致，行駛路徑與所在車道中心線的偏移量按按GB/T26773-2011之4.3.2的規(guī)定，最大偏移量不大于0.3m；車輛按照交叉路口左轉(zhuǎn)