Operativt designdomän: automatiseringens gräns

Ett operativt designdomän, eller ODD, är den fullständiga uppsättningen vägmässiga, geografiska, hastighetsrelaterade, miljömässiga, trafikmässiga och andra förhållanden som en automatiserad körfunktion är utformad för att fungera under. Inget påstående om nivå 2, nivå 3 eller nivå 4 är meningsfullt utan denna gräns.

Vad ett ODD innehåller

ISO 34503 tillhandahåller en taxonomi för att definiera ett ODD för automatiserade körsystem. En användbar beskrivning kan omfatta:

Geografi: land, stad, serviceområde, geostaket eller godkänt vägnät.
Vägstruktur: motorväg, väg med separerade körbanor, stadsgata, fast rutt, parkeringsanläggning, körfält och korsningstyper.
Hastighet: understödd fordonshastighet och relevanta förhållanden för trafikens hastighet.
Miljö: regn, snö, dimma, temperatur, vägytans skick, dagsljus och sikt.
Trafik: köbildning, oskyddade trafikanter, mötande trafik eller tillträdesbegränsningar.
Infrastruktur: vägmarkeringar, skyltar, barriärer, vägarbeten, tunnlar, betalstationer och förutsättningar om uppkoppling.
Fordonets skick: sensorernas renhet, däckens skick, lokaliseringskvalitet och tillgängliga reservsystem.

Listan är funktionsspecifik. Ett motorvägssystem för kökörning och en robotaxi i stadstrafik möter olika förhållanden och behöver olika domändefinitioner.

Domänen är flerdimensionell

En funktion har inte en enda enkel räckviddsgräns. Den kan vara godkänd på en motorväg men inte genom ett vägarbete; på natten men inte i kraftigt regn; under en viss hastighet i rullande trafik men inte i en stillastående kö; eller i ett kartlagt område med undantag för vägar med olösta avstängningar.

Den relevanta frågan är om alla nödvändiga villkor är uppfyllda samtidigt. Ett fordon kan geografiskt befinna sig inom sitt serviceområde och ändå vara utanför sitt ODD eftersom sikten, vägens skick eller sensorernas funktion har förändrats.

Därför bör ett ODD beskrivas med testbara egenskaper i stället för uttryck som ”de flesta vägar” eller ”normalt väder”.

Tre olika domänmönster

Nivå 2 för konsumenter

En nivå 2-funktion kan användas på ett omfattande vägnät. Människan övervakar omgivningen och kan kompensera för många begränsningar, så funktionen kan begära omedelbart ingripande.

Den breda tillgängligheten gör den inte autonom. Människan ingår i driftkonceptet.

Nivå 3 i serieproduktion

Dagens nivå 3-funktioner använder strikt avgränsade motorvägsdomäner. Begränsningarna kan omfatta godkända länder, separerade körbanor, hastighet, framförvarande trafik, väder, belysning, vägarbeten och tillgången till en användare som är redo att ta över.

Den smalare domänen minskar variationen av situationer som det automatiserade körsystemet måste hantera och gör övergångsvillkoren mer förutsägbara.

Nivå 4-tjänst med fordonsflotta

En robotaxi kan klara sig utan en mänsklig förare inom ett kartlagt serviceområde, eftersom det fullständiga driftsystemet omfattar mer än fordonet. Kartläggning, trafikledning, fordonsunderhåll, laddning, sensorrengöring, fjärrassistans, incidenthantering och lokala driftsrutiner stöder domänen.

Att utöka en nivå 4-tjänst innebär därför att en ny domän och dess drift måste valideras. Det räcker inte att kopiera samma programvara till en annan stad.

Identifiering och lämnande av domänen

Systemet måste veta om det befinner sig inom sitt ODD och om en gräns närmar sig. Det kräver aktuella data, inte bara en kartkoordinat.

Domänövervakningen kan använda vägklassificering, lokaliseringssäkerhet, hastighet, väderdata, perception ombord, körfältskvalitet, sensordiagnostik och fordonshälsa. Systemet behöver marginaler så att det kan reagera innan ett förhållande blir osäkert.

På nivå 2 innebär det att föraren måste återta full kontroll när de understödda förhållandena lämnas. På nivå 3 kan systemet begära att den övertagandeberedda användaren ingriper och behöver en riskreducerande åtgärd om användaren inte gör det. På nivå 4 måste det uppnå ett tillstånd med minimal risk utan att vara beroende av en förare.

Ett tillstånd med minimal risk beror på sammanhanget. Det kan innebära att stanna på en säker plats, köra åt sidan, avsluta en manöver i låg hastighet eller stanna i körfältet när inget säkrare alternativ finns. ”Säkert stopp” bör inte betraktas som ett universellt beteende.

Geostaket är bara en del

Ett geostaket är en geografisk gräns. Ett ODD är bredare. Det omfattar också dynamiska förhållanden som väder, sikt, trafik och vägarbeten.

HD-kartor kan lagra körfältsgeometri, trafikreglering och förväntad vägstruktur, men kartor åldras. Vägarbeten, avstängningar och tillfälliga skyltar kan göra den aktuella situationen annorlunda än den lagrade representationen. Ett automatiserat fordon måste stämma av kartinformationen mot perceptionen ombord och operativa uppdateringar.

Fjärrassistans kan ge kontextuell information när ett förarlöst fordon möter en ovanlig situation. Den förändrar inte nivå 4-rollen om personen på distans inte kontinuerligt utför köruppgiften. Skillnaden mellan fjärrassistans och fjärrkörning bör vara tydlig.

Så jämförs domäner

För köpare och beslutsfattare bör domäntäckning uttryckas som villkor, inte som ett enda antal kartlagda kilometer. Mängden vägar säger lite om:

hur ofta funktionen faktiskt är tillgänglig;
om den fungerar i mörker eller nederbörd;
vilka korsningar, vägarbeten och filbyten den stöder;
hastighetsområdet;
hur den hanterar blockerade sensorer eller förlorad lokalisering; och
vad som händer vid gränsen.

Den bästa produktdokumentationen gör villkoren för tillgänglighet och avslut synliga före köp och otvetydiga under körning. Om föraren inte kan förklara när systemet kopplas ur har domänen inte kommunicerats tillräckligt väl.