美國汽車工程師協會（SAE）根據系統對于車輛操控任務的把控程度，將自動駕駛技術分為L0-L5，系統在L1~L3級主要起輔助功能；當到達L4級，車輛駕駛將全部交給系統，而L4、L5的區別在于特定場景和全場景應用。當前已有一部分國內主機廠在規劃量產了L3級自動駕駛功能，當然真正的L3級要獲得認可就必須考慮其是否獲得政府機關發送的準入牌照。這里需要說明的是L3級作為一種實際上的人機共駕系統，在很多設計場景中仍然需要依靠駕駛員對系統的有效接管，而從L4級自動駕駛系統將開始實現對駕駛員的完全替代。L4級自動駕駛將是讓汽車自己完全擁有環境感知、路徑規劃并且自主實現車輛控制的技術，也就是用電子技術控制汽車進行仿人駕駛或是自動駕駛。

L4級自動駕駛系統在真正的實際應用中，還存在著相當多的問題項，比如后續將如何具體區分L3與L4級自動駕駛系統，L4級系統升級的本質在哪里？升級后的L4自動駕駛系統對高精地圖定位和建圖有何特殊需求？當前已有一些園區內車型（如大型物流車、中轉小巴等）已實現了局部L4級功能，那么他們相對于乘用車之間的區別在哪里？后續L4級如何實現城市道路自動駕駛?如何真正意義上的確保駕駛安全性？如上這一系列問題都是值得我們深刻探究的問題。

本文將著重挑選幾個方面進行詳細講解。

L4級自動駕駛系統升級本質說明

如上所述，對于L4級以上的自動駕駛系統而言，其駕駛任務已經得到很明確的區分，對于駕駛環境仍舊定義了設計運行范圍ODD，要求系統在其ODD內部的所有駕駛任務都由系統承擔，且系統需要處理駕駛過程中可能出現的所有突發狀況。為此，從L2到L3再到L4級的系統需求上將從本質上發生變化，具體主要有如下一些不同的駕駛策略升級。

SAE分級	駕駛輔助（L1-L2）	有限自動駕駛L3	高度自動駕駛L4
駕駛環境ODD	無嚴苛的駕駛環境要求；	高速公路、城市快速路（避開施工區、匝道、收費站、并道 、應急車道、專用車道、缺口道路、無交通燈）； 有區分對向車流的中央隔離帶； 車道線清晰； 單向至少兩車道：車 道寬度、半徑、坡度滿足要求；	L4駕駛環境可以是在L3基礎上進一步限定更為嚴苛的駕駛環境要求（該要求應該充分考慮對于L4級車 輛傳感器的探側局限與處理器的處理極限）；同時也需要系統自定義相關的封閉道路環境。 前者需要更為精準且實時性高的高精地圖，后 者需要路端檢測支持車端；
駕駛員狀態DMS	要求駕駛員精力集中，不可出現疲勞、注意力分散現象	ODD內，駕駛員可適當脫手脫眼，但駕駛員精力需要保證在接受系統報警后手腳隨時接管控制車輛； ODD外，駕駛員只可以按照L2級駕駛輔助策略進行自動駕駛	ODD內，駕駛員可完全脫手脫眼，駕駛主體完全由系統承擔； ODD外，重新確認是否滿足L3級自動駕駛條件，滿足則降級為L3，否則降級至L2級輔助駕駛；
高精地圖需求HPP	無高精地圖需求	高精地圖精確定義ODD	高精地圖精確定義ODD； 車路協同輔助優化；

L4級自動駕駛系統對高精地圖的特殊需求

為了確保L4級自動駕駛系統功能能夠在實際應中真正得以實現， 首先必須搭載高精地圖作為整個功能需求的核心， 這里我們對整個L4系統所必需的高精地圖如何應用及工作進行詳細的過程梳理。

首先我們需要介紹下高精地圖與自動駕駛典型架構原理。從下圖中可知，高精地圖匯集了包含一般地圖（傳統導航地圖、ADAS地圖、地圖引擎），車身傳感器（輪速傳感器、轉向角傳感器），自動駕駛傳感器（激光雷達、毫米波雷達、攝像頭）的所有輸入信號，并通過一定的算法進行融合，擬合輸出的車道信息應該具備最優的探測結果性能。同時，在探測過程中，高精地圖對車輛環境認知具備最優性能。

要了解L4級自動駕駛如何用圖，就必須了解自動駕駛對高精度地圖的哪些信息比較關注。通常情況下，高精地圖能夠為自動駕駛提供的設計運行范圍ODD信息，它是整個高精地圖的需求核心。在L4級自動駕駛系統中對于ODD相關的車輛環境信息需求將比L3級自動駕駛更為復雜，其對系統的影響結果也將更加顯著，我們在設計過程中需要充分考慮到。如下表羅列了針對L4級自動駕駛系統功能所能產生的一系列定位或建圖需求。

名稱	內容	對自動駕駛的作用詳述
位置信息	經緯度, WGS84, 輸出：20HZ	定位車輛在世界坐標系中的絕對橫縱向位置、航向角等信息，該信息用于評估車輛當前行駛在道路的何種位置；
	水平定位誤差
	海拔,100米精度
	航向
	橫向定位
	縱向定位
	置信度
道路信息	道路類型	輸出道路類型包括虛線、實線信息，用于變道可行性確認
	限速	用于對車輛縱向速度進行限速控制；
	限高	用于對特殊類型車輛在路徑規劃時進行有效的規劃控制
	施工道路	用于定義對危險情況的提前處理，此時系統不報接管，而是采取換道、減速等措施避免碰撞事故。對于L4來說，在設計ODD范圍時，可以直接將施工路段排除在設計運行范圍外，這樣當車輛駛入施工路段時，直接退出L4自動駕駛控制，并報立即接管；
	車道變化	如并道或二叉路，系統需要在接收到相應信號時，提前進行變道控制；
	交通燈	在L4自動駕駛設計過程中，如果是應用于城市或城間道路，則必須提前預知交通燈信息，這是很多傳感器探測范圍內無法及時探測到的；
	間斷的護欄	該信號用于及時告知系統當前道路處于ODD范圍外，系統此時降級為輔助駕駛1級ACC控制車輛縱向，并報橫向立即接管。
	收費站	用于對該路段排除在ODD設計范圍外的處理邏輯，對于L4來說，在設計ODD范圍時，可以直接將收費站前一定距離處排除在設計運行范圍外，這樣當車輛即將駛入收費站時，直接退出L4自動駕駛控制，并報立即接管；此時系統也可直接控制減速行駛至收費站范圍內停車。
	車道數	該信息一般不用，不過在特殊導航下匝道時，車道數用于判定當前車輛駕駛過程中需要下匝道時，需要變道的車道數量
	道路邊沿	用于輔助本車進行對中控制
車道信息	車道編號	與車道數作用一致，兩者配合使用
	車道線	車道線一般是以回旋曲線方程表示，用于系統根據其進行車輛對中及換道控制；
	車道線類型	用于對換道可行性判斷，如虛線允許變道，實線不許變道；
	車道寬度	用于對車輛對中或換道可行性判斷
	車道曲率
	車道縱坡度	用于對車輛縱向加減速精準控制，特別是對于定速巡航控制偏差可以起到很好的控制判斷作用
	車道橫坡	用于對車輛向心力來說，橫向坡度可以輔助進行甩尾控制
	車道限速	用于對對中及換道過程中系統根據本車在車道內的限速信息進行自動限速；
車道級導航信息	路徑規劃數	從高精地圖角度發出的規劃目標路徑條數，自動駕駛規劃的所有路徑用于后續運動規劃決策控制
	規劃路徑
	目標車道號	用于導航作用下的換道控制規劃
	換道提示	用于在導航路徑下提前一定距離對駕駛員是否換道進行提示，自動駕駛系統一般是在該提示后開始進行自動變道
	路徑距離	該距離顯示了相應規劃路徑的長度、遠近
相對定位位置	橫向定位，距離車道線左右距離	用于對車身姿態在本車道內的判定，作用于對中和換道可實現更為精準的橫向偏差控制；
	縱向定位，車身原點相對于道路類型變化	該距離保證自動駕駛可以提前在道路類型變化點前做出安全的換道反應，對于自動駕駛換道控制安全性起著決定性作用
	置信度	由于傳感器也在同時檢測橫向及縱向定位結果，置信度可以很好的表示出高精地圖檢測的準確性，只有在高置信度的情況下，探測結果才能用于自動駕駛控制；

不同車型在地圖發展策略中的應用

未來的高度自動駕駛系統會在不同的車型之間存在不同的差異，因為不同大小、類型車型所控制的L4級自動駕駛系統所承載的自動駕駛參數存在很大的差異，哪怕是同一套自動駕駛系統控制模型也會因為車輛的不同構造存在不同的控制結果。由此可見，未來L4配套的地圖發展路線會偏向按照車型分為不同的領域。總體說來，不同的車型將在如下幾個方面存在不同的差異。

 1、道路類型： 每種車型都有自己經常行駛的道路類型，每種道路類型對于高精度地圖要求略有不同；

• 如公交車要求地圖能夠準確實時的提供在城市道路的車輛環境信息，其更關注在擁堵和復雜交通流下的信息探測（如十字路口）；
• 礦車、貨車一類的大型車主要用于物流運輸，則更多的是關注在高速路或快速路下的道路情況（如前方是否施工等）；

 2、道路信息 ：不同車型對同一種道路類型、限速、限高中出現的不同路段也有不同的需求；

• 如大貨車由于其自身高度較高，更關注路上的限高這一因素；

• 不同車型的限速要求不同，大型汽車限速條件更為嚴苛，則更加關注發出路徑上的限速信息；

• 另外根據不同車型（如大貨車有專用車道，小汽車無專用車道），其對車道級限速要求比較嚴苛，這也是對交通事故判定打下基礎；

3、車道信息： 不同車型載重對于坡度、彎道曲率、等信息要求

• 針對某些重型貨車，其車身長度較長，則更關注彎道曲率，過大的彎道曲率可能導致無法正常過彎；

• 針對不同載重的貨車，其對道路最大橫坡縱坡容忍度也有差異，過大的坡度可能導致無法正常行駛；

4、導航規劃路徑： 導航規劃路徑需要充分考慮車型，推薦路徑需要綜合考慮如上1、2、3中的因素，避免出現推薦路徑對某些異型車在行駛過程中不可用的情況；

此外，針對不同車型，在地圖建圖的前期對地圖采集的眾包策略會有不同的要求，具體表現如下：

• 高精地圖需針對不同車輛類型建立不同的場景采集分配比重，以各車型均關注的道路場景建立“基礎縱包”，以各不同車型單獨關注的道路場景增添到基礎眾包中；

• 各種車型由于其反應能力不同，對高精地圖發出的相同信息的精度要求也不一樣，在高精地圖建圖性能匹配時，需要充分考慮滿足其精度性能的實現方案；

• 各種不同車型由于其反應能力不同，對高精地圖發出信號周期也不相同，故需要針對每一款不同的車型單獨提出需求來滿足信號輸入條件。

總結

L4級自動駕駛作為一種高度自動化的駕駛系統，在特定環境中已經完全不需要駕駛員在環進行控制和接管了。但是超越其處理極限的場景中，仍然需要駕駛員接管方向盤，這種特定區域下定義的處理極限就是我們需要重點研究的問題。 本文針對L4級自動駕駛系統所關注的幾個較大的技術問題進行了分析，同時也分別進行了難點解讀。 后續L4設計中是需要真正考慮到這些因素所產生的影響的，設計過程的場景庫也應該具備完整性。