[论文解读] Survey on Teleoperation Concepts for Automated Vehicles

Domagoj Majstorovic, Simon Hoffmann+4 more|arXiv (Cornell University)|Aug 18, 2022

Teleoperation and Haptic Systems被引用 5

一句话总结

本文对自动驾驶车辆的远程操作概念进行了系统性文献综述与产业分析，将远程控制、辅助与监控方法进行分类。研究识别出感知修改与路径规划为关键的备用策略，表明远程操作是应对自动驾驶系统运行设计域局限性的关键解决方案。

ABSTRACT

In parallel with the advancement of Automated Driving (AD) functions, teleoperation has grown in popularity over recent years. By enabling remote operation of automated vehicles, teleoperation can be established as a reliable fallback solution for operational design domain limits and edge cases of AD functions. Over the years, a variety of different teleoperation concepts as to how a human operator can remotely support or substitute an AD function have been proposed in the literature. This paper presents the results of a literature survey on teleoperation concepts for road vehicles. Furthermore, due to the increasing interest within the industry, insights on patents and overall company activities in the field of teleoperation are presented.

研究动机与目标

• 对科学文献中自动驾驶车辆的远程操作概念进行系统性分类与分析。
• 识别并评估使人类操作员能够远程支持或替代自动驾驶功能的技术方法。
• 考察与车辆远程操作相关的产业采纳情况、专利趋势及公司活动。
• 提出一种标准化的远程操作概念分类体系，并指出当前研究中尚未充分探索的领域。
• 评估不同远程操作模式作为自动驾驶备用解决方案的可行性与性能表现。

提出的方法

• 对道路车辆远程操作概念进行了全面的文献调研，重点关注远程驾驶与远程辅助。
• 根据其在自动驾驶流程中的干预程度（感知、规划或控制）对远程操作概念进行分类。
• 基于 SAE J3016:2021 及先前的术语调查，提出一种分类体系，以标准化术语如远程驾驶、远程辅助与远程监控。
• 利用 Google Patents 分析 2000 年至 2021 年的全球专利趋势，筛选英文语境下的“vehicle teleoperation”相关专利。
• 审查包括 Zoox、Ottopia、Volkswagen、Cruise 和 Baidu 在内的公司所开展的产业活动与实地演示。
• 评估技术实现方案，包括感知修改、航路点引导及通过人机协同反馈实现的轨迹规划。

实验结果

研究问题

• RQ1 文献中提出的自动驾驶车辆主要远程操作概念有哪些？它们在功能与干预层级上如何区别？
• RQ2 感知修改与路径规划类远程操作概念如何提升系统在边缘情况下的鲁棒性？
• RQ3 与车辆远程操作相关的专利活动趋势如何？这反映出产业兴趣的何种动向？
• RQ4 哪些公司在远程操作研发方面处于领先地位？其关键技术路径是什么？
• RQ5 作为自动驾驶的备用机制，不同远程操作概念在工作负荷、安全性与可靠性方面如何比较？

主要发现

• 自 2010 年起，与远程操作相关的专利数量显著增长，在 2000 年至 2021 年间全球已发布超过 1,000 项专利。
• 感知修改类远程操作（即人类操作员处理模糊检测）可降低系统不确定性，提升复杂场景下的安全性。
• 通过修改规划或控制输入实现的远程辅助概念，相比全远程驾驶，可显著降低操作员工作负荷。
• Zoox 与 Ottopia 等公司已在城市环境中展示了具备真实路径规划与航路点引导能力的先进远程操作系统。
• 远程操作正日益被视为自动驾驶的必要备用解决方案，尤其适用于处理 ODD 边界条件与边缘案例。
• 已建立并验证了清晰的远程操作分类体系——包括远程驾驶、远程辅助与远程监控——该体系在文献与产业实践中均得到一致认可。