自动驾驶功能场景 逻辑场景 具体场景解释

一.自动驾驶场景抽象分级

为了描述交通事件的演变，我们需要考虑环境的快照，称之为Scene（即情景）。 Scene包含环境、静态和动态交通要素、所有行动者和观察者的表现，以及这些实体之间的关系。与Scene不同，Scenario（即场景）描述的是时间跨度。场景是对一系列情景随着时间推移的演变的描述。为了描述场景的时间发展，我们使用了行动和事件以及相关参与者的目的地和对应的参数值，而场景的描述也可以根据需求和应用目的的不同而分成不同的层级。
2018年，德国PEGASUS项目提出了场景三层抽象分级，即功能场景、逻辑场景、具体场景，并在全球范围内获得了行业的一致认同，逐渐成为了行业通用的场景分级标准。然而从2018年至今，人们在该分级模型的应用实践中发现，三层分级模型对于当前的驾驶场景工程应用，尤其是在仿真工程应用中渐渐显露出它的局限性。因此，2021年，由PEGASUS的后续项目VVM（Verification and Validation Method）中的专家提出了场景四层抽象分级模型概念，在三层分级模型的基础上，新增了抽象场景这一层级，并被ISO 34501采纳，纳入了国际标准体系。
下图展示了场景四层抽象分级模型及其之间的关系，从功能场景-抽象场景-逻辑场景-具体场景，抽象化程度逐渐降低，但场景数量逐渐增加。接下来的各小节，将对四层模型的概念进行展开介绍。

1.1 功能场景（Functional Scenario）

功能场景是抽象行为场景的非形式化（Non-formal）的自然语言描述。这种描述是一种非控制的、自由风格的语言，通常指的是功能规范。它不是机器可读（machine-readable）的，但也可能支持某些元素的可视化表达。通常人们将功能场景描述形式用于创建场景的第一步，它的抽象程度是最高的，场景数量最少。

一个典型的功能场景描述如下：
基本道路信息：三个机动车车道线的曲线道路，交通标志限速100km/h；
静态目标：无；
动态目标：交通堵塞，主车靠近中间车道，车流缓慢同行；
环境：夏天、下雨。

1.2 抽象场景（Abstract Scenario）

抽象场景是形式化的、机器可阅读的、声明式的描述（如对发生事件的限制），并能有效的描述复杂关系（如因果关系）。这一级别的描述是人机可读的，允许工具将其作为输入格式读取、处理和合成工件。当然，抽象场景也可以用自然语言表达，功能场景和抽象场景之间的区别在于，抽象场景是正式的且机器可读的。抽象场景描述通常与一个本体（或者更确切的说是本体家族）紧密联系在一起，大大提高了所使用术语的精度。
抽象场景可以使用约束条件捕捉属性和行为之间的依赖和关系。这一抽象水平适用于场景演示和ODD的描述需求。
典型的抽象场景描述示例：
“An emergency vehicle in a three-lane motorway.” 一辆紧急车辆（如救护车）在三车道上行驶。
“An aggressive cut-in by a large vehicle.” 一辆大型车强行切入（主车前方）。

1.3 逻辑场景（Logical Scenario）

逻辑场景是一组场景的参数化表示，其中影响因素通过参数范围和分布来描述，并允许参数的变化。在此场景中不指定所有参数的具体值，但提供值的可选范围。其目的是在仿真或测试的过程中，通过选择范围外的具体数值来允许参数值的变化。可以通过预定义步骤、分布函数或者随机性来实现。逻辑场景的自由维度构成了一个场景空间。
一个典型的功能场景描述如下：
基本道路信息：车道宽[3…3.5]m，曲率半径[0.6…0.9]km，交通标志位置[0…200]m；
静态目标：无；
动态目标：交通拥堵车流终点[10…200]m，交通拥堵车流速度[0…30]km/h，主车距离[50…300]m，主车速度[80…130]km/h；
环境：温度[10…40]℃，雨水颗粒尺寸[20…100]µm。

1.4 具体场景（Concrete Scenario）

具体场景是一个单一的场景，它精确地描述一个特定的情景和带有固定参数的事件链，并可以被特定语言描述出来，如OpenDRIVE 和 OpenSCENARIO。一般情况下，一个具体场景可以由固定一个逻辑场景的所有参数取值演变而来，与之相反的，一旦没有提供具体场景的某一参数值，该场景就会成为一个逻辑场景。
一个典型的具体场景描述如下：
基本道路信息：车道宽[3]m，曲率半径[0.8]km，交通标志位置[50]m；
静态目标：无；
动态目标：交通拥堵车流终点[60]m，交通拥堵车流速度[10]km/h，主车距离[150]m，主车速度[90]km/h；
环境：温度[25]℃，雨水颗粒尺寸[40]µm。

转自：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/608572003#:~:text=%E4%B8%80.%E8%87%AA%E5%8A%A8%E9%A9%BE%E9%A9%B6%E5%9C%BA%E6%99%AF%E6%8A%BD%E8%B1%A1%E5%88%86%E7%BA%A7%201%201.1%20%E5%8A%9F%E8%83%BD%E5%9C%BA%E6%99%AF%EF%BC%88Functional%20Scenario%EF%BC%89%20%E5%8A%9F%E8%83%BD%E5%9C%BA%E6%99%AF%E6%98%AF%E6%8A%BD%E8%B1%A1%E8%A1%8C%E4%B8%BA%E5%9C%BA%E6%99%AF%E7%9A%84%E9%9D%9E%E5%BD%A2%E5%BC%8F%E5%8C%96%EF%BC%88Non-formal%EF%BC%89%E7%9A%84%E8%87%AA%E7%84%B6%E8%AF%AD%E8%A8%80%E6%8F%8F%E8%BF%B0%E3%80%82%20…%202,4%201.4%20%E5%85%B7%E4%BD%93%E5%9C%BA%E6%99%AF%EF%BC%88Concrete%20Scenario%EF%BC%89%20%E5%85%B7%E4%BD%93%E5%9C%BA%E6%99%AF%E6%98%AF%E4%B8%80%E4%B8%AA%E5%8D%95%E4%B8%80%E7%9A%84%E5%9C%BA%E6%99%AF%EF%BC%8C%E5%AE%83%E7%B2%BE%E7%A1%AE%E5%9C%B0%E6%8F%8F%E8%BF%B0%E4%B8%80%E4%B8%AA%E7%89%B9%E5%AE%9A%E7%9A%84%E6%83%85%E6%99%AF%E5%92%8C%E5%B8%A6%E6%9C%89%E5%9B%BA%E5%AE%9A%E5%8F%82%E6%95%B0%E7%9A%84%E4%BA%8B%E4%BB%B6%E9%93%BE%EF%BC%8C%E5%B9%B6%E5%8F%AF%E4%BB%A5%E8%A2%AB%E7%89%B9%E5%AE%9A%E8%AF%AD%E8%A8%80%E6%8F%8F%E8%BF%B0%E5%87%BA%E6%9D%A5%EF%BC%8C%E5%A6%82OpenDRIVE%20%E5%92%8C%20OpenSCENARIO%E3%80%82%20