智能网联汽车预期功能安全场景要素及管理要求

团体标准T/CSAE336-20232023-12-31发布2023-12-31实施 2 3 3 3 3 4 4 4 4 7 9 附录A（资料性）预期功能安全场景要素属性数据类型规范 附录B（资料性）场景要素属性表 附录C（资料性）预期功能安全场景标签结构化说明 Ⅱ本文件按照GB/T1.1—2020《标本文件起草单位：清华大学、国汽（北京）智能网联汽车研究院有限公司、公安部道路交通安全研究中心、公安部交通管理科学研究所、国汽智端（成都）科技有限公司、中汽院汽车技术有限公司、北京京深深向科技有限公司、中国汽车工程研究院股份有限公司、东风汽车集团有限公司技术中心、上海机动车检测认证技术研究中心有限公司、零束科技有限公司、同济大学、吉林大学、宁波路特斯机器人有限公司、北京航迹科技有限公司、上海测迅汽车科技有限公司、上海禾赛科技有限公司、重庆大学、合肥工业大学、清华大学苏州汽车研究院（相城）、中国第一汽车集团有限公司、电子科技大学、北京理工大学、新石器慧通（北京）科技有限公司、安似科技（上海）有限公司、上海磐石信息技术有限公司、深圳市卓驭科技有限公司、上海淞泓智能汽车科技有限公司、北京赛目科技股份有限公司、北京地平线机器人技术研发有限公司、中移（上海）信息通信科技有限公司、中汽院智能网联汽车检测中心（湖南）有限公司、阿里云计算有限公本文件主要起草人：李骏、王长君、王红、袁建华、王博、周文辉、李红、刘泽晖、吴思宇、曹东璞、殷凯、郝圳茂、于文浩、封硕、杨蒙蒙、曹重、方锐、赵光明、马明月、陆文杰、赵树廉、陈华、张强、潘登、边宁、高广博、顾海雷、王潇屹、李俊成、周鹏、陈君毅、胡笳、邢星宇、张玉新、李博、赵兴臣、张巍、樊伟、路伟、陈祺、王政、吕济明、赵鑫、刘凯、李楚照、唐小林、白先旭、董浩、李慢、郑建明、程洪、赵洋、何洪文、王伟达、李宏才、苗乾坤、蒋俊、边俊、赵福民、霍燕燕、薛晓卿、白智敏、杨虎、陈珂、胡泉、贾通、张青山、敖婷、李朝斌、姜维、孔令颉、王琳。1智能网联汽车预期功能安全场景要素及管理要求本文件适用于装备驾驶自动化系统或智能网联设备的M类、N类汽车，其本文件可供自动驾驶制造商及相关从业或研究人员使用，用于智能网联汽车开发初期阶段系统功能规范定义（含设计运行条件确定等项目）、开发过程中预期功能安全分析（含系统功能局限下分析等项目）、运行阶段数据采集和标注、测试验证阶段预期功能安全本文件也可被保险公司、监管机构、服务提供商等使用，用于理解自动驾驶系统的预期功能安全下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适automateddrivingsystems—Vscenariosforautomateddr组成场景的实体，包括一般场景要素和预期功能安2预期功能安全场景要素SOTIFscenar一般场景要素generalscenari场景架构scenarioarchite触发条件triggeringcond场景中的特定条件，这些条件引发了系统或整车的预期功能安全问题，这些问题促成了危害行为触发机制triggeringmec触发源导致预期功能安全的路径，是触发条惯性测量单元（InertialMeasurement预期功能安全（Safetyoftheintendedfunctionality）35.1一般要求5.1.1应基于本文件要求和相关内容制定预期功能安全场景架构及其要素，制定过程可根据具体目标及需求确定预期功能安全场景架构和要素的5.1.2应基于本文件要求和相关内容对预期功能安全场景要素进行管理，相应管理流程和工具可根5.1.3应基于本文件要求和相关内容使用预期功能安全场景架构、要素并进行场景管理，相关文件使用者可基于本文件要求和相关内容进行具体5.2场景要素要求5.2.1场景要素应根据原则进行明确的定义，并通过有限信息对使用者所关注内容进行充分、准确注2：场景要素描述内容包括但不限于场景要素的概念定义、物理属性、运动或状态演变情况、信息传递和要素之5.2.2预期功能安全场景要素应能够引发系统或整车的潜在预期功能安全问题。注3：特定智能网联汽车或自动驾驶系统的预期功能安全场景要素不完全包含本文件中所提供所有预期功能安全场5.2.3预期功能安全场景要素应充分表征已知场景类型中对预期功能安全造成影响的所有关键触发源，应充分覆盖不同类型的智能网联汽车和自动驾驶相关组成系5.2.5一般场景要素若在特定状态下确定触发预期功能安全问题，应确定问题类型和受影响系统功5.2.6场景应由预期功能安全场景要素和一般场景要素组合构建，并包含组成场景要素在一定时空5.2.7本文件中的预期功能安全场景要素集合并非为了穷举智能网联汽车所有预期功能安全问题涉5.3场景架构要求5.3.2场景架构应覆盖所有关注的场景要素，且应符合ISO34502的规定。5.3.3预期功能安全场景架构所设计各层次应至少具有一个预期功能安全场景要素。45.3.4本文件中的预期功能安全场景架构为一种符合上述要求的典型场景架构，并非唯一场景架构。注：文件使用者可根据具体目标和需求对预期功能安全场景架构进行架构重新划分或合并，但调整应符合前述要5.4场景要素管理要求注2：本文件主要面向场景要素在场景构建、数据采5.4.5场景要素管理技术实现上应具有高效性。5.4.6本文件中的场景要素管理相关工作及其要求并非为了穷举智能网联汽车所有预期功能安全场景要素相关工作，选取常见、典型的关键预期功能安全场景要素相关项目，并给出a)名称：场景架构层概括性命名；b)定义：场景架构层具体定义，应准确对该层要素总体特征进行充分说明；c)场景要素范围：场景架构层所包含的已知场景要素范围，应概括性对场景要素进行充分说明；6.2.1预期功能安全场景架构对场景要素进行分类，分类视图如图1所示，包含道路结构、道路设施、道路临时改变、交通参与者、天气环境、数字信息和自车状态共计七5临时岗亭6预期功能安全典型场景要素：典型非直道路结构（如弯道、岔口、十字路口、环岛等）、典型复注2：道路结构为基建实体，包括车道划分、倾斜度、曲率、本体材质等基本属性。特别的，路肩、沟渠等路沿部注3：附属基础设施（如围栏、路测设备等）、路面涂绘标识（如车道线、导流线等）不属于道路结构层，属于道预期功能安全典型场景要素：交通控制设施（如信号灯、标志牌、车道线、导流线、斑马线等）、道路基础设施（屏障、护栏、石墩、树木、绿篱等）、特定义：对道路结构或道路设施及其相关属性产生短期变化的预期功能安全典型场景要素：交通临时事件（道路施工、交通事故、交通管制等）、路面临时变化（冰堆、水洼、凹陷、开裂、坑洼、凸起等）、临时道路设施（临时信号灯、临时标线、临时岗亭定义：场景限定范围内，构成交通或对交通产生影预期功能安全典型场景要素：行人、机动车（行人乘用车、客车、载货车、小型载货车等）、非机动车（两轮车、三轮车、电动平衡车、轮椅等）、动物（小型动物、大型动物、飞行动物等）。预期功能安全典型场景要素：天气（雨、雪、雾及极端天气等）、光照（自然光源、人工光源注2：光源在特定状态下引发预期功能安全问题，包括但不限7预期功能安全典型场景要素：路侧通讯设施（信控信号灯、边缘计算单元等）、卫星通讯设施注：数字通信主要关注由于设备通信介质干扰所产生的预期功能安全问题，设备自身信息源或处理问题不在本报预期功能安全典型场景要素：车辆状态（运动状态、信号状态等）、驾乘人员状态、设备状态a)名称：场景要素名称；e)其他：场景要素的补充信息，包括但不注1：文件使用者可根据具体需求和内容设置场景要素详细程度，相关名称、定义和属性应体现不同详细程度的划a)静态属性：对场景要素的物理常态特征进行描述，包括但不限于材质、形状、尺寸、类型等；b)动态属性：对场景要素的时变状态进行描述，包括但不限于运动情况、形态注1：场景要素可以通过类的方式实现，如8定义静态属性定义静态属性名称形状场景要素属性场景要素属性动态属性运动轨迹动态属性运动轨迹特殊动作特殊动作......性能局限性能局限预期功能安全问题规范不足预期功能安全问题规范不足其他合理可预见人员误用其他合理可预见人员误用补充说明补充说明6.3.5.1预期功能安全场景要素获取途径包括但不限于系统理论过程演绎、专家知识经验分析和真实6.3.5.2系统理论过程演绎基于智能网联汽车系统功能属性及其运行条件，推理演绎潜在预期功能安注2：系统理论过程演绎可参考理论方法包括但不限于危害分析和风险评估（HazardAnalysisan系统理论过程分析（SystemTheoreticProcessAnalysis）,失效模式与效应分析（Failure分析（FaultTreeAnalysis6.3.5.3专家知识经验分析基于研发经验，专家对预期功能安全问题的共有规96.3.5.4真实数据归纳泛化方法基于交通事件、实时道路运行情况等真实数据，对相关危害行为进行分析，对危害行为的场景条件进行归纳、泛化，总结预期功能安全6.3.6预期功能安全场景要素应根据实时运行情况和系统设计运行条件的更新进行动态增补和调整。注：实时运行暴露相应未知场景下预期功能安全问题，应根据暴露问题对预期功能安全场景要素进行动态增补和非直道路结构非直道路结构弯道、汇入岔道、汇出岔道、T字路口、Y字路口、十字路口、环岛复杂立体结构隧道、停车场、立交桥、收费站交通控制设施道路结构复杂立体结构隧道、停车场、立交桥、收费站交通控制设施道路结构车道线、斑马线、路面标识、交通标牌、交通信号灯道路基础设施屏障、护栏、交通警示柱、石墩、树木、绿篱、道路照明设施道路设施道路基础设施屏障、护栏、交通警示柱、石墩、树木、绿篱、道路照明设施道路设施特殊设施减速带、道闸系统、桥梁、限高/限高设施、井盖、岗亭、柱式桥墩特殊设施道路施工、事故现场、交通管制交通临时事件道路施工、事故现场、交通管制交通临时事件路面临时变化凹坑、裂缝、凸起、水洼、堆积物、路面状态临时变化道路临时改变路面临时变化凹坑、裂缝、凸起、水洼、堆积物、路面状态临时变化道路临时改变行人行人乘用车、客车、载货车、小型载货车两轮车、三轮车、电动平衡车、轮椅小型动物、大型动物、飞行动物行人行人乘用车、客车、载货车、小型载货车两轮车、三轮车、电动平衡车、轮椅小型动物、大型动物、飞行动物机动车机动车非机动车交通参与者非机动车交通参与者动物动物自然光源、人工光源光照自然光源、人工光源光照天气风、雨、雪、雾、霾、扬尘、沙尘暴、雷电、台风、龙卷风天气环境天气风、雨、雪、雾、霾、扬尘、沙尘暴、雷电、台风、龙卷风天气环境信控信号灯、定位单元、边缘计算单元、通讯单元地表通讯设备信控信号灯、定位单元、边缘计算单元、通讯单元地表通讯设备卫星通讯设施GALILEO、卫星通讯设施GALILEO、GLONASS、GPS、北斗、Starlink数字信息运动状态、信号状态车辆状态运动状态、信号状态车辆状态驾驶员状态、乘员状态座椅、显示屏、传感器驾驶员状态、乘员状态座椅、显示屏、传感器驾乘人员状态自车状态驾乘人员状态自车状态车载设备状态车载设备状态注：本文件所建议的典型预期功能安全场景要素属性见附录B，文件使用者可根据具体场景语境和需求进行调整属性：弯道静态属性包括区域类型、曲率、材质、单方向车道数、方向、边缘、道路质量、路面属性：汇入岔道静态属性包括区域类型、汇入角度、材质、主干道单方向车道数、主干道方向、边缘、岔道单方向车道数、路肩、道路质量、路面状态属性：汇出岔道静态属性包括区域类型、汇出角度、材质、主干道单方向车道数、主干道方向、属性：T字路口静态属性包括区域类型、材质、主干道单方向车道数、主干道方向、支路单方向属性：Y字路口静态属性包括区域类型、材质、主干道单方向车道数、主干道方向、支路单方向属性：十字路口静态属性包括区域类型、材质、主干道单方向车道数、主干道方向、支路单方向定义：所有横穿交通流都被交织运行所代替，形成一个单向行驶的环行交通系统，道路交会处设属性：环岛静态属性包括区域类型、曲率、材质、单方向车道数、方向、路口数量、边缘、道路属性：隧道静态属性包括区域类型、曲率、路面材质、隧道材质、单方向车道数、方向、边缘、定义：道路与道路或铁路在不同高程上的交叉，上下各层道路之间用匝道或其他方式互相连接形属性：立交桥静态属性包括区域类型、结构、路面材质、单方向车道数、方向、边缘、道路质量、定义：设在道路沿线的某些特定地点对通行车辆收取通定义：白色平行粗实线（又称人行横道线），既标示一定条件下准许行人横穿道路的路径，又警关系：依赖于道路结构场景要素，位于道路结构场定义：施划或安装于道路上的各种线条、箭头、文字、图案及突起路标等所构成的交通设施（又属性：路面标识静态属性包括类型、位置、颜色关系：依赖于道路结构场景要素，位于道路结构场定义：道路交通标志是以颜色、形状、字符、图形等向道路使用者传递信息,用于管理交通的设施。属性：交通标牌静态属性包括类型、标志牌高度、位置、朝向、质量、遮挡情预期功能安全问题：感知系统的潜在性能局限（误识别或漏识别）；决策系统潜在性能局限（环定义：在道路上设置的一般用绿、黄、红色显示的指挥交通的信号灯，用轮流显示不同灯色来指属性：交通信号灯静态属性包括类型、信号灯高度、位置、朝向、状态、遮挡、特殊显示形态等；预期功能安全问题：感知系统的潜在性能局限（误识别或漏识别）、决策系统潜在性能局限（环定义：为隔离噪音、防止炫光、行人穿越等危害行为而在公路侧旁或中央分隔带上的墙式构作物。属性：屏障静态属性包括类型、材质、位置、高度、反光情况、预期功能安全问题：感知系统的潜在性能局限（遮挡定义：沿危险路段的路基边缘设置的警戒车辆驶离路基和沿中央分隔带设置的防止车辆闯入对向车行道的防护设施，以及为使行人与车辆隔离而设置的保障行人安全属性：护栏属性包括类型、材质、位置、高度、缝隙密度、主体颜色、反光条、质预期功能安全问题：感知系统的潜在性能局限（遮挡属性：石墩属性包括类型、位置、高度、间隔、预期功能安全问题：感知系统的潜在性能局限（遮挡预期功能安全问题：感知系统的潜在性能局限（遮挡属性：绿篱属性包括植物类型、高度、位置、平预期功能安全问题：感知系统的潜在性能局限（遮挡定义：为保证能见度低时交通正常运行，正确地识别路况及各种交通标志，设置于道路上的灯光预期功能安全问题：感知系统的潜在性能局限（遮挡预期功能安全问题：感知系统的潜在性能局限、决策系统潜在性属性：桥梁静态属性包括类型、横跨高度、位置关系：依赖于道路结构场景要素，位于道路结构场景关系：依赖于道路结构场景要素，位于道路结构场属性：道路施工静态属性包括范围、围挡、警示设备、内部施工设施、施工状预期功能安全问题：感知系统的潜在性能局限（误识别或漏识别）、决策系统潜在性能局限（可属性：事故现场静态属性包括范围、警示设备、交通参与关系：位于道路结构之上，对道路结构和基础设施所预期功能安全问题：感知系统的潜在性能局限（误识别或漏识别）、决策系统的潜在性能局限注：此处定义临时事件为交通事故已经发生情况，交通事故正在发生属于第四层交通参与者，以交通参与者动态关系：位于道路结构之上，对道路结构和基础设施所预期功能安全问题：感知系统的潜在性能局限（误识别或漏识别）、决策系统的潜在性能局限关系：依赖于道路结构场景要素，位于道路结构场预期功能安全问题：感知系统的潜在性能局限（漏识别或关系：依赖于道路结构场景要素，位于道路结构场关系：依赖于道路结构场景要素，位于道路结构场关系：依赖于道路结构场景要素，位于道路结构场关系：依赖于道路结构场景要素，位于道路结构场预期功能安全问题：感知系统的潜在性能局限（漏识别或误识别）、控制系统的潜在性能局限关系：依赖于道路结构场景要素，位于道路结构场预期功能安全问题：控制系统的潜在性能局限、感知系统的潜在性能局限定义：在城乡道路、公路上、道路或停车区域附近属性：行人静态属性包括类型、高度、观测时刻位姿、服饰情况、异常形态等；动态属性包括运关系：位于道路结构上方，和其他交通参与者属性：乘用车静态属性包括类型、高度、长度、宽度、观测时刻位姿、外部涂装等；动态属性包关系：位于道路结构上方，和其他交通参与者属性：客车静态属性包括类型、高度、长度、宽度、观测时刻位姿、外部涂装、搭载情况等；动关系：位于道路结构上方，和其他交通参与者属性：载货静态属性包括类型、高度、长度、宽度、观测时刻位姿、货物装载等；动态属性包括关系：位于道路结构上方，和其他交通参与者定义：设计和制造上主要用于载运货物的小型三轮或四轮车辆，包括装置有专用设备或器具的汽属性：快递车静态属性包括类型、高度、长度、宽度、观测时刻位姿、外部涂装、搭载情况等；关系：位于道路结构上方，和其他交通参与者定义：由脚踏、手摇或其他动力装置驱动的，具有两个车轮的道路车辆，包括自行车、电动助力关系：位于道路结构上方，和其他交通参与者属性：三轮车静态属性包括类型、高度、长度、宽度、观测时刻位姿、搭载情况等；动态属性包关系：位于道路结构上方，和其他交通参与者定义：一种使用轮式移动平台，配备有可充电的电驱动系统，以自主或人工操控模式来保持自主属性：电动平衡车静态属性包括类型、观测时刻位姿、外部涂装、载人情况等；动态属性包括运关系：位于道路结构上方，和其他交通参与者属性：轮椅静态属性包括类型、观测时刻位关系：位于道路结构上方，和其他交通参与者定义：对车辆通行可能产生影响的、有可能出现在道路表面或上方的非人类动物，高度小于0.5m属性：小型动物静态属性包括类型、高度、观测时刻位姿等；动态属性包括运动轨迹和特殊动作。定义：对车辆通行可能产生影响的、有可能出现在道路表面或上方的非人类动物，通常高度大于属性：大型动物静态属性包括类型、高度、观测时刻位姿等；动态属性包括运动轨迹和特殊动作。定义：对车辆通行可能产生影响的、有可能出现在道路表面或上方的非人类动物，具有翅膀且可6.4.6.3风关系：对自车和装配设备产生干扰，且临时性改变道路结构路面属性。通常伴随风、雷电等其他关系：对自车和装配设备产生干扰，且临时性改变道路结构路面属性。通常伴随风等其他天气环定义：风将地面沙粒和尘土吹起，可能漂浮在空中，使空气相当混浊的现象。水平能见度小于定义：风将地面沙粒和尘土吹起，使空气很混浊的现象。水平能见度小于10km。属性：沙尘暴静态属性包括强度等；动态属性为关系：对自车和装配设备产生干扰，且临时性改变道路结构路面属性，通常伴随风、雨、雷电等预期功能安全问题：感知系统的潜在性能局限、控制系统的潜在性能局限、决策系统的潜在性能关系：对自车和装配设备产生干扰，且临时性改变道路结构路面属性。通常伴随风、雨、雷电等预期功能安全问题：感知系统的潜在性能局限、控制系统的潜在性能局限、决策系统的潜在性能关系：依赖于道路结构场景要素，位于道路结构场属性：边缘计算单元静态属性包括类型、位置、通讯范围、通讯对象、通讯频率、处理速度、单定义：安装在车辆上、或路侧的，用于实现车辆与关系：依赖于道路结构场景要素，位于道路结构场关系：依赖于道路结构场景要素，位于道路结构场属性：运动状态的静态属性包括位置、姿态、速度、加速度、航向角、俯仰角、侧倾角等；动态关系：属于自车内部情况，不参与车辆状态控制，但可6.5.2预期功能安全动态属性应6.5.3运动轨迹是一种典型预期功能安全场景要素动态属性，刻画相关实体空间运动状态演变情况。），注4：本文件提供一种基于状态机的空间运动状态模型对运动轨迹进行描述。本文件所提供的运动轨迹描述由一组b)关联参数：刻画在激活条件满足下，相应关键点在对应时刻的关联状态。运动轨迹的关联参数包括但不限6.5.3.1特殊动作是一种典型预期功能安全场景要素动态类型，刻画相关实体的空间动作。特殊动作6.5.3.2激活条件描述动态要素的时间演变关键点，典型类型包括但不限b)时间激活：在特定时间点或满足某些时间关系下开始相关动态类型。适用道路结构：直道及道路结构中所提所有结构，且具有双向定义：车辆由支路通过匝道进入主路的行为，如图11所示。定义：车辆由主路通过匝道驶出的行为，如图6.5.6典型激活条件场景要素信息获取应通过特定渠道，按照预先设定好的要素格式，规范化地对相关信息进行提取、场景要素存储应通过一定数字信息手段，按照预先设定好的要素格式，结构化地对相关信息进行7.5.1预期功能安全场景管理应对能够引起预期功能安全问题的场景进行获取、存储、检7.5.2预期功能安全场景获取应基于真实触发的预期功能安全问题，对产生预期功能安全问题注：预期功能安全场景要素的获取过程，可对触发条件、预期功能安全问题、影响系统功能局限、危害行为等信7.5.3预期功能安全场景存储应通过一定数字信息手段，对获取或构建的预期功能安全场景的注1：存储场景要素应全面覆盖所有关键场景要素。其中，关键场景要素包括但不限于预期功能安全场景要素和组注3：预期功能安全场景可根据具体需求和目标，选取场景要素存储的详细程度，包括但不限于要素程度、属性范注：预期功能安全场景可通过场景标签、场景架构、指定要素等7.5.5预期功能安全场景标签是预期功能安全场景获取、存储、检a)一级标签定义为预期功能安全触发系统，按照智能网联汽车的典型系统进行划分，关系预期功能安全问b)二级标签定义为预期功能安全触发机制，归纳预期功能安全触发机制，定位预期功能安全诱导危害行为预期功能安全场景管理标签智能网联控制执行人机交互决策规划环境感知智能网联控制执行人机交互决策规划环境感知地图定位A.1预期功能安全场景要素属性属性是对场景要素的特征、性质的规范化描述。一种面向对象的定义方法可将属性通过变量和函A.1预期功能安全场景要素静态属性静态属性可通过变量进行定义，定义的变量类型包括但c)数组：由一组参数构成的选项，可通过矩阵等实现；d)图例：给定有限的可视离散选项，可通过图片、3D模型等实现；f)说明：特殊的变量类型，用于扩展复杂属性的描述，可通过函数、模型、字符串说明等实现。A.2预期功能安全场景要素动态属性动态属性的描述较为复杂，定义的变量类型包括但b)序列数组：有限的状态组映射，可通过键值对实现；e)其他：特殊的变量类型，用于扩展复杂属性的描述。正浮点数0，650）正整数0，8]正整数0，8]正整数0，8]正整数0，8]数正整数0，4]正整数0，8]正整数0，8]正整数0，8]正整数0，8]正整数0，8]正整数0，8]正浮点数0，650）正整数0，8]正浮点数0，650）正整数0，8]//正整数0，8]/构//正浮点数0，50}单位：米（m）正浮点数0，50]单位：米（m）/正浮点数0，20]单位：米（m）正浮点数0，20]单位：米（m）正浮点数0，5]单位：米（m）正浮点数0，5]单位：米（m）正浮点数0，50]单位：米（m）正浮点数0，5]单位：米（m）正浮点