关于自动驾驶运行设计域(ODD)介绍

由于现在的自动驾驶技术还处于发展阶段，无法保证自动驾驶车在任何天气条件下和任何道路环境中都可以安全行驶的。因此，要根据该系统的能力来提前设定好ODD，通过限制行驶环境和行驶方法，将有可能发生的事故防范于未然。  

定义：运营设计域ODD（Operational Design Domain）一词的原始定义来自SAE J3016中的定义。

SAE J3016中对于ODD的完整定义为：

”Operating conditions under which a given driving automation system or feature thereof is specifically designed to function, including, but not limited to, environmental, geographical, and time-of-day restrictions, and/or the requisite presence or absence of certain traffic or roadway characteristics. ”

SAE J3016 将 ODD 定义为"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。"

简单来说，ODD就是要定义好在哪些工况下是能够自动驾驶的，脱离了这些工况，自动驾驶就不能保证工作。任何一台自动驾驶车辆，都必须有一定限定的工况。而这个工况可以很宽泛，也可以很精准，并决定了自动驾驶车辆能胜任什么样的场景。比如，一台车的自动驾驶系统只能在高速上使用，它可以自动保持车道、自动超车、自动跟车、自动让行、自动通过ETC、自动上下匝道等，但到了城市里就无法完全自动驾驶。同时，要确保自动驾驶测试和验证是完整的，至少需要确保ODD所有方面已经通过确保系统安全运行，或通过确保系统能够识别超出ODD 的范围。

其中，以NHTSA在《A Framework for Automated Driving System Testable Cases and Scenarios》中采用六大要素构建设计运行域为例，分为基础设施Physical Infrastructure、驾驶操作限制Operational Constraints、周边物体Objects、互联Connectivity、环境条件Environmental Conditions和区域Zones。

1. 基础设施

道路类型：分隔公路、不分隔公路、主干道、城市、农村、停车场、多车道、单车道、高载客量车辆（HOV）车道、入口/出口匝道、紧急疏散路线、单向、转弯专用车道、私家路、双向车道、交叉口（信号灯、掉头、四向/双向停车、环岛、合并车道、转弯专用车道、人行横道、收费广场、铁路穿越）。

道路表面：沥青、混凝土、混合料、格栅、砖、泥土、砾石、刮过的道路、部分堵塞、减速带、坑洼、草地。

道路边缘：标记线、临时标记线、路肩（铺砌或砾石）、路肩（草）、混凝土护栏、格栅、栏杆、路缘、锥体。

道路几何：直线、弯道、山丘、侧峰、拐角（常规、死角）、负障碍物、车道宽度。

2. 驾驶操作限制

速度限制：最低和最高限速（绝对、相对于限速、相对于周围交通）

交通条件：最小交通量、正常交通量、保险杠到保险杠/高峰时间交通量、交通条件变化（事故、应急车辆、施工、封闭道路、特殊事件）（加利福尼亚大学道路计划，2016年）。

3. 周边物体

标志标牌：标志（例如，停车、让行、行人、铁路、学校区域等）、交通信号（闪光、学校区域、消防部门区域等）、人行横道、铁路交叉口、停止的公共汽车、施工标志、急救信号、遇险信号、道路用户信号、手势信号。

道路使用者：车辆类型（轿车、轻型卡车、大型卡车、公共汽车、摩托车、宽载、应急车辆、施工设备、马车/四轮马车）、停车车辆、移动车辆（手动、自动）、行人、自行车手。

非道路使用者障碍物/物体：动物（如狗、鹿等）、购物车、碎片（如轮胎碎片、垃圾、梯子）、施工设备、行人、自行车手。

4. 互联

车辆：V2V通信（如C-V2X/DSRC、Wi-Fi）、应急车辆。

交通密集信息：众包数据（如Waze）和V2I。

远程车队管理系统：车辆由可执行远程操作的操作中心支持。

设施传感器等：工作区警报、易受伤害的道路使用者、路线和事件管理、GPS、三维高清地图、坑洞位置、天气数据、云端数据等。

5. 环境条件

环境条件主要考虑天气、受天气影响的道路条件、颗粒物和光照四项属性。

1) 天气

天气情况对传感器的影响较大。根据统计，在高速公路上，小雨或小雪可使平均车速降低3%至13%；大雨可以使平均速度降低3%到16%；大雪可以使平均速度下降5%到40%。

设计运行区域主要考虑风、雨、雪、雨夹雪、温度等天气情况。

2) 受天气影响的道路条件

雨雪天气下产生的道路积水、淹没、结冰、积雪等情况降低了轮胎的道路附着力，进而影响智能驾驶系统的运动控制能力。

3) 颗粒物

大气中的雾、霾、烟雾、灰尘等都会影响可见度，降低传感器的感知能力。

4) 光照

光照太强或光照太弱都会影响摄像头的感知能力，实际中所处时段（白天、黎明、黄昏、夜晚）、道路周边设施照明（路灯、建筑灯光）和车灯都会影响光照条件。

6. 区域

智能驾驶功能可能受到所处区域的空间限制，这些区域的边界可以是固定的，也可能是动态的。

1) 地理围栏

所谓地理围栏指的是用一个虚拟的栅栏围出一个虚拟地理边界，典型应用包括：中央商务区CBD、园区等。

2) 交通管制区域

交通管制区域可能包括临时车道封闭、动态交通标志、可变限速标志、临时车道标记、人工交通引导等。

3) 学校/施工区域

在学校或施工区域，动态限速、行人和车辆行为均不稳定。

4) 国家/地区

不同国家或地区存在交通法规、交通标记等差异。

5) 信号干扰区域

在隧道、停车场、茂密的树叶、高层建筑、大气条件等都会影响GNSS信号。

下面是对于自动驾驶ODD相关的政策：

1 三部委有关ODD规定

工业和信息化部、公安部、交通运输部在2021年7月发布的《智能网联汽车道路测试与示范应用管理规范》中对运行设计条件（ODC）和运行设计域（ODD）进行了定义和规范。

1.  运行设计条件（ODC）是驾驶自动化系统设计时确定的适用于其功能运行的各类条件的总称，包括运行设计域（ODD）、车辆状态和驾乘人员状态等条件。其中，运行设计域（ODD）是驾驶自动化系统设计时确定的适用于其功能运行的外部环境条件，一般包括：

1）道路边界与路面状态；

2）交通基础设施；

3）临时性道路变更；

4）其他交通参与者状态；

5）自然环境；

6）网联通信、数字地图支持等。

2. 自动驾驶车辆在封闭测试场必须测试的项目包括两项：通用测试项目和运行设计域（ODD）涉及的项目。

3. 在道路测试申请时，道路测试主体在安全性自我声明中，必须包括自动驾驶功能对应的运行设计条件（ODC）说明，包括运行设计域(ODD)、车辆状态和驾驶人状态等；以及道路测试车辆运行设计域（ODD）与拟进行道路测试路段、区域内各类交通要素对应关系说明。

2 北京有关ODD规定

2020年11月，北京市发布的《自动驾驶车辆道路测试管理实施细则（试行）》，定义了ODD，并对ODD进行了简单的规范，但是没有定义ODC。

1. 运行设计域（ODD, Operational Design Domain）是指设计时确定的驾驶自动化功能的本车状态和外部环境。运行设计域(ODD)包括速度、道路、交通、天气、光照等。

2. 在申请城市道路通用项目测试申请时，要提交系统介绍包括自动驾驶功能以及对应的运行设计条件（ODC）说明（包括运行设计域（ODD）、车辆状态、驾乘人员状态等）、故障处理、最小风险控制等。

3. 自动驾驶系统重大升级是指因自动驾驶系统构成或关键功能变更引发的系统升级，包括：自动驾驶系统硬件架构的主要构成器件、布局等变更；自动驾驶系统软件架构、动态驾驶任务及动态驾驶任务接管、运行设计域（ODD）、控制策略、最小化风险策略、安全操作等变更。

4. 动态驾驶任务接管（DDT Fallback）是指当发生驾驶自动化系统失效、车辆其他系统失效或即将不满足运行设计条件（ODC）时，由用户执行动态驾驶任务或由用户/驾驶自动化系统使车辆达到最小风险状态的行为。

5. 最小化风险策略（MRM, Minimum Risk Manoeuvre）是指自动驾驶系统在出现系统性的失效（导致系统不工作的故障）或者出现超过系统原有的运行设计域（ODD）的情况下，所采取的最小化风险的解决路径，以保障自动驾驶车辆在运行过程中安全。这套策略可在自动驾驶系统要求人工接管而未得到响应的情况下自动执行，也可在面临严重碰撞风险或车辆故障情况下自动执行。

3 上海有关ODD规定

2021年11月，上海市发布的《智能网联汽车测试与示范实施办法》，

1. 在测试和示范申请时，依据自动驾驶功能和对应运行设计域（ODD），接受相关形式审查并作承诺。提交测试车辆的自动驾驶功能等级声明及自动驾驶功能对应运行设计域（ODD）说明。

2. 申请增加道路测试车辆数量，应当说明必要性并提交相关申请材料。对于车型、运行设计域（ODD）、软件系统和硬件配置相同的车辆，经过测试机构一致性抽检后，无需重复进行相同项目的测试。

3. 无人化驾驶汽车应该具有系统冗余，确保在系统发生故障或运行状态超出运行设计域（ODD）时，测试车辆应能够立即转为最小风险运行模式并通知操作员进行人工接管或进行远程协助；

4 长沙有关ODD规定

2020年6月，长沙市发布的《智能网联汽车道路测试管理实施细则V3.0》，对ODD进行了定义：运行设计域（ODD）是指自动驾驶车辆被设计时确定的自动驾驶功能的运行状态及外部环境，包括速度、道路、交通、天气、光照等，以确保自动驾驶功能正常工作。规定车辆需具备冗余系统，确保在系统发生故障或运行状态超出运行设计域（ODD）时，测试车辆应能够立即转为最小风险条件下的运行模式并通知安全员进行人工接管或进行远程协助。

总结

在自动驾驶技术还不成熟的情况下，为了保证自动驾驶汽车的安全运行，必须设定一定的运行条件。

日本与德国：其自动驾驶的技术路线是窄ODD配高度自动化，随着技术的进步，不断将ODD放宽，最终实现宽ODD和高度自动化。

美国：其自动驾驶的技术路线与此相反，美国走的是宽ODD，不断提高自动化。从国内现有的自动驾驶政策法规文件来看，国内对ODD的研究还处于初步阶段，定义不够明确，应用规范不够严密。

中国：根据中国的国情和复杂的道路情况，中国区域的自动驾驶车辆的ODD宽窄趋势目前仍不并不明朗。

编辑：黄飞