虽然自动车辆安全验证过程的最明显的部分涉及规划和控制系统，但它通常被忽视，后者的安全性至关重要地取决于前面环境感知的容错。现代感知系统具有复杂且经常基于机器学习的组件，具有各种故障模式，可以危及整体安全性。同时，由于资源约束，例如冗余执行的验证并不总是可行的。在本文中，我们解决了可行和高效的感知监视器的需求，并提出了一种轻质方法，有助于保护感知系统的完整性，同时保持额外的计算开销最小值。与现有解决方案相比，通过传感器检查的良好平衡组合来实现监视器 - 在此处使用LIDAR信息和对象运动历史上的合理性检查。它旨在检测自动化车辆环境中对象的距离和速度中的相关误差。结合适当的规划系统，这种监视器可以帮助安全自动化驱动可行。

我们的运输世界正在迅速转变，自治水平不断提高。但是，为了获得全自动车辆的许可以供广泛的公众使用，有必要确保整个系统的安全性，这仍然是一个挑战。这尤其适用于基于AI的感知系统，这些系统必须处理各种环境条件和道路使用者，与此同时，应强调地检测所有相关的对象（即不应发生检测失误）。然而，有限的培训和验证数据可以证明无故障操作几乎无法实现，因为感知系统可能会暴露于公共道路上的新事物或未知的物体或条件。因此，需要针对基于AI的感知系统的新安全方法。因此，我们在本文中提出了一种新型的层次监视方法，能够从主要感知系统验证对象列表，可以可靠地检测检测失误，同时具有非常低的错误警报率。

为了实现安全的自动驾驶汽车（AV）操作，至关重要的是，AV的障碍检测模块可以可靠地检测出构成安全威胁的障碍物（即是安全至关重要的）。因此，希望对感知系统的评估指标捕获对象的安全性 - 临界性。不幸的是，现有的感知评估指标倾向于对物体做出强烈的假设，而忽略了代理之间的动态相互作用，因此不能准确地捕获现实中的安全风险。为了解决这些缺点，我们通过考虑自我车辆和现场障碍之间的闭环动态相互作用来引入互动障碍感知障碍检测评估度量指标。通过从最佳控制理论借用现有理论，即汉密尔顿 - 雅各比的可达性，我们提出了一种可构造``安全区域''的计算障碍方法：一个国家空间中的一个区域，该区域定义了安全 - 关键障碍为了定义安全目的的位置指标。我们提出的安全区已在数学上完成，并且可以轻松计算以反映各种安全要求。使用Nuscenes检测挑战排行榜的现成检测算法，我们证明我们的方法是计算轻量级，并且可以更好地捕获与基线方法更好地捕获关键的安全感知错误。

自主系统（AS）越来越多地提出或在安全关键（SC）应用中使用，例如公路车辆。许多这样的系统利用复杂的传感器套件和处理来提供场景理解，从而使“决策”（例如路径计划）提供了信息。传感器处理通常利用机器学习（ML），并且必须在具有挑战性的环境中工作，此外，ML算法具有已知的局限性，例如，对象分类中错误的负面因素或假阳性的可能性。为常规SC系统开发的完善的安全分析方法与AS使用的AS，ML或传感系统没有很好的匹配。本文提出了适应良好的安全分析方法的适应，以解决AS的传感系统的细节，包括解决环境效应和ML的潜在故障模式，并为选择特定的指南或提示集提供了理由。安全分析。它继续展示了如何使用分析结果来告知AS系统的设计和验证，并通过对移动机器人进行部分分析来说明新方法。本文中的插图主要基于光学传感，但是本文讨论了该方法对其他感应方式的适用性及其在更广泛的安全过程中的作用，以解决AS的整体功能

随着自动驾驶汽车（AV）开发的发展，对环境中乘客和代理商的安全性的担忧已经上升。涉及自主控制车辆的每个现实世界交通碰撞都使这种担忧加剧了。开源自主驾驶实现显示了具有复杂相互依赖任务的软件体系结构，这很大程度上依赖于机器学习和深层神经网络（DNN），这些任务容易受到非确定性故障和角落案例的影响。这些复杂的子系统共同履行AV的任务，同时还保持安全性。尽管在提高对这些系统的经验可靠性和信心方面正在做出重大改进，但DNN验证的固有局限性在提供AV中提供确定性安全保证方面却引起了无法克服的挑战。我们提出了协同冗余（SR），这是一种用于复杂网络物理系统的安全架构，例如AV。 SR通过将系统的任务和安全任务解耦来提供可验证的安全保证。在独立履行其主要角色的同时，部分功能多余的任务和安全任务能够相互帮助，从而协同改善合并的系统。协同安全层仅使用可验证且可分析的软件来完成其任务。与任务层的密切协调可以更轻松，更早地检测系统中的紧急故障。 SR简化了任务层的优化目标并改进了其设计。 SR提供了高性能的安全部署，尽管本质上无法验证的机器学习软件。在这项工作中，我们首先介绍SR体系结构的设计和功能，然后评估解决方案的功效，重点关注AV中障碍物存在故障的关键问题。

对障碍的看法仍然是自动驾驶汽车的关键安全问题。现实世界中的碰撞表明，导致致命碰撞的自治缺陷源于障碍物的存在。开源自主驾驶实现显示了具有复杂相互依存的深神经网络的感知管道。这些网络无法完全验证，使其不适合安全至关重要的任务。在这项工作中，我们介绍了现有的基于LIDAR的经典障碍物检测算法的安全验证。我们对该障碍检测算法的功能建立了严格的界限。考虑到安全标准，这种界限允许确定可以可靠地满足标准的激光雷达传感器属性。对于基于神经网络的感知系统，此类分析尚未实现。我们对障碍检测系统进行了严格的分析，并基于现实世界传感器数据提供了经验结果。

在公共道路上大规模的自动车辆部署有可能大大改变当今社会的运输方式。尽管这种追求是在几十年前开始的，但仍有公开挑战可靠地确保此类车辆在开放环境中安全运行。尽管功能安全性是一个完善的概念，但测量车辆行为安全的问题仍然需要研究。客观和计算分析交通冲突的一种方法是开发和利用所谓的关键指标。在与自动驾驶有关的各种应用中，当代方法利用了关键指标的潜力，例如用于评估动态风险或过滤大型数据集以构建方案目录。作为系统地选择适当的批判性指标的先决条件，我们在自动驾驶的背景下广泛回顾了批判性指标，其属性及其应用的现状。基于这篇综述，我们提出了一种适合性分析，作为一种有条不紊的工具，可以由从业者使用。然后，可以利用提出的方法和最新审查的状态来选择涵盖应用程序要求的合理的测量工具，如分析的示例性执行所证明。最终，高效，有效且可靠的衡量自动化车辆安全性能是证明其可信赖性的关键要求。

在自动驾驶领域内，环境感知的明显趋势趋于更多的传感器，更高的冗余和计算能力的总体增加。这主要是由范例驱动，以尽可能地掌握整个环境。然而，由于功能复杂性的持续上升，必须考虑妥协以确保感知系统的实时能力。在这项工作中，我们介绍了一种情况感知环境感知的概念，以控制资源分配在数据内处理相关区域，以及仅用于用于环境感知的功能模块的子集，如果足够的驱动任务。具体地，我们建议评估自动化车辆的上下文，以得出定义相关区域的多层注意图（MLAM）。使用此MLAM，动态配置有源功能模块的最佳状态，并强制执行仅相关数据的模块内处理。我们概述了我们概念在手头的直接实施中使用真实数据应用的可行性。在保留整体功能的同时，我们实现了59％的累计处理时间的降低。

自主车辆的环境感知受其物理传感器范围和算法性能的限制，以及通过降低其对正在进行的交通状况的理解的闭塞。这不仅构成了对安全和限制驾驶速度的重大威胁，而且它也可能导致不方便的动作。智能基础设施系统可以帮助缓解这些问题。智能基础设施系统可以通过在当前交通情况的数字模型的形式提供关于其周围环境的额外详细信息，填补了车辆的感知中的差距并扩展了其视野。数字双胞胎。然而，这种系统的详细描述和工作原型表明其可行性稀缺。在本文中，我们提出了一种硬件和软件架构，可实现这样一个可靠的智能基础架构系统。我们在现实世界中实施了该系统，并展示了它能够创建一个准确的延伸高速公路延伸的数字双胞胎，从而提高了自主车辆超越其车载传感器的极限的感知。此外，我们通过使用空中图像和地球观测方法来评估数字双胞胎的准确性和可靠性，用于产生地面真理数据。

预测环境的未来占用状态对于实现自动驾驶汽车的明智决定很重要。占用预测中的常见挑战包括消失的动态对象和模糊的预测，尤其是对于长期预测范围。在这项工作中，我们提出了一个双独沟的神经网络体系结构，以预测占用状态的时空演化。一个插脚致力于预测移动的自我车辆将如何观察到静态环境。另一个插脚预测环境中的动态对象将如何移动。在现实Waymo开放数据集上进行的实验表明，两个插脚的融合输出能够保留动态对象并减少预测中比基线模型更长的预测时间范围。

Modeling perception sensors is key for simulation based testing of automated driving functions. Beyond weather conditions themselves, sensors are also subjected to object dependent environmental influences like tire spray caused by vehicles moving on wet pavement. In this work, a novel modeling approach for spray in lidar data is introduced. The model conforms to the Open Simulation Interface (OSI) standard and is based on the formation of detection clusters within a spray plume. The detections are rendered with a simple custom ray casting algorithm without the need of a fluid dynamics simulation or physics engine. The model is subsequently used to generate training data for object detection algorithms. It is shown that the model helps to improve detection in real-world spray scenarios significantly. Furthermore, a systematic real-world data set is recorded and published for analysis, model calibration and validation of spray effects in active perception sensors. Experiments are conducted on a test track by driving over artificially watered pavement with varying vehicle speeds, vehicle types and levels of pavement wetness. All models and data of this work are available open source.

自动化驾驶系统（广告）开辟了汽车行业的新领域，为未来的运输提供了更高的效率和舒适体验的新可能性。然而，在恶劣天气条件下的自主驾驶已经存在，使自动车辆（AVS）长时间保持自主车辆（AVS）或更高的自主权。本文评估了天气在分析和统计方式中为广告传感器带来的影响和挑战，并对恶劣天气条件进行了解决方案。彻底报道了关于对每种天气的感知增强的最先进技术。外部辅助解决方案如V2X技术，当前可用的数据集，模拟器和天气腔室的实验设施中的天气条件覆盖范围明显。通过指出各种主要天气问题，自主驾驶场目前正在面临，近年来审查硬件和计算机科学解决方案，这项调查概述了在不利的天气驾驶条件方面的障碍和方向的障碍和方向。

Sensor visibility is crucial for safety-critical applications in automotive, robotics, smart infrastructure and others: In addition to object detection and occupancy mapping, visibility describes where a sensor can potentially measure or is blind. This knowledge can enhance functional safety and perception algorithms or optimize sensor topologies. Despite its significance, to the best of our knowledge, neither a common definition of visibility nor performance metrics exist yet. We close this gap and provide a definition of visibility, derived from a use case review. We introduce metrics and a framework to assess the performance of visibility estimators. Our metrics are verified with labeled real-world and simulation data from infrastructure radars and cameras: The framework easily identifies false visible or false invisible estimations which are safety-critical. Applying our metrics, we enhance the radar and camera visibility estimators by modeling the 3D elevation of sensor and objects. This refinement outperforms the conventional planar 2D approach in trustfulness and thus safety.

本文提出了一种新颖的方法，用于在具有复杂拓扑结构的地下领域的搜索和救援行动中自动合作。作为CTU-Cras-Norlab团队的一部分，拟议的系统在DARPA SubT决赛的虚拟轨道中排名第二。与专门为虚拟轨道开发的获奖解决方案相反，该建议的解决方案也被证明是在现实世界竞争极为严峻和狭窄的环境中飞行的机上实体无人机的强大系统。提出的方法可以使无缝模拟转移的无人机团队完全自主和分散的部署，并证明了其优于不同环境可飞行空间的移动UGV团队的优势。该论文的主要贡献存在于映射和导航管道中。映射方法采用新颖的地图表示形式 - 用于有效的风险意识长距离计划，面向覆盖范围和压缩的拓扑范围的LTVMAP领域，以允许在低频道通信下进行多机器人合作。这些表示形式与新的方法一起在导航中使用，以在一般的3D环境中可见性受限的知情搜索，而对环境结构没有任何假设，同时将深度探索与传感器覆盖的剥削保持平衡。所提出的解决方案还包括一条视觉感知管道，用于在没有专用GPU的情况下在5 Hz处进行四个RGB流中感兴趣的对象的板上检测和定位。除了参与DARPA SubT外，在定性和定量评估的各种环境中，在不同的环境中进行了广泛的实验验证，UAV系统的性能得到了支持。

Autonomous driving confronts great challenges in complex traffic scenarios, where the risk of Safety of the Intended Functionality (SOTIF) can be triggered by the dynamic operational environment and system insufficiencies. The SOTIF risk is reflected not only intuitively in the collision risk with objects outside the autonomous vehicles (AVs), but also inherently in the performance limitation risk of the implemented algorithms themselves. How to minimize the SOTIF risk for autonomous driving is currently a critical, difficult, and unresolved issue. Therefore, this paper proposes the "Self-Surveillance and Self-Adaption System" as a systematic approach to online minimize the SOTIF risk, which aims to provide a systematic solution for monitoring, quantification, and mitigation of inherent and external risks. The core of this system is the risk monitoring of the implemented artificial intelligence algorithms within the AV. As a demonstration of the Self-Surveillance and Self-Adaption System, the risk monitoring of the perception algorithm, i.e., YOLOv5 is highlighted. Moreover, the inherent perception algorithm risk and external collision risk are jointly quantified via SOTIF entropy, which is then propagated downstream to the decision-making module and mitigated. Finally, several challenging scenarios are demonstrated, and the Hardware-in-the-Loop experiments are conducted to verify the efficiency and effectiveness of the system. The results demonstrate that the Self-Surveillance and Self-Adaption System enables dependable online monitoring, quantification, and mitigation of SOTIF risk in real-time critical traffic environments.

Recently, numerous studies have investigated cooperative traffic systems using the communication among vehicle-to-everything (V2X). Unfortunately, when multiple autonomous vehicles are deployed while exposed to communication failure, there might be a conflict of ideal conditions between various autonomous vehicles leading to adversarial situation on the roads. In South Korea, virtual and real-world urban autonomous multi-vehicle races were held in March and November of 2021, respectively. During the competition, multiple vehicles were involved simultaneously, which required maneuvers such as overtaking low-speed vehicles, negotiating intersections, and obeying traffic laws. In this study, we introduce a fully autonomous driving software stack to deploy a competitive driving model, which enabled us to win the urban autonomous multi-vehicle races. We evaluate module-based systems such as navigation, perception, and planning in real and virtual environments. Additionally, an analysis of traffic is performed after collecting multiple vehicle position data over communication to gain additional insight into a multi-agent autonomous driving scenario. Finally, we propose a method for analyzing traffic in order to compare the spatial distribution of multiple autonomous vehicles. We study the similarity distribution between each team's driving log data to determine the impact of competitive autonomous driving on the traffic environment.

在现代自治堆栈中，预测模块对于在其他移动代理的存在下计划动作至关重要。但是，预测模块的失败会误导下游规划师做出不安全的决定。确实，轨迹预测任务固有的高度不确定性可确保这种错误预测经常发生。由于需要提高自动驾驶汽车的安全而不受损害其性能的需求，我们开发了一个概率运行时监视器，该监视器检测到何时发生“有害”预测故障，即与任务相关的失败检测器。我们通过将轨迹预测错误传播到计划成本来推理其对AV的影响来实现这一目标。此外，我们的检测器还配备了假阳性和假阴性速率的性能度量，并允许进行无数据校准。在我们的实验中，我们将检测器与其他各种检测器进行了比较，发现我们的检测器在接收器操作员特征曲线下具有最高的面积。

在未来几十年中，自动驾驶将普遍存在。闲置在交叉点上提高自动驾驶的安全性，并通过改善交叉点的交通吞吐量来提高效率。在闲置时，路边基础设施通过卸载从车辆到路边基础设施的知觉和计划，在交叉路口远程驾驶自动驾驶汽车。为了实现这一目标，iDriving必须能够以全帧速率以较少100毫秒的尾声处理大量的传感器数据，而无需牺牲准确性。我们描述了算法和优化，使其能够使用准确且轻巧的感知组件实现此目标，该组件是从重叠传感器中得出的复合视图的原因，以及一个共同计划多个车辆的轨迹的计划者。在我们的评估中，闲置始终确保车辆的安全通过，而自动驾驶只能有27％的时间。与其他方法相比，闲置的等待时间还要低5倍，因为它可以实现无流量的交叉点。

Event-based vision has been rapidly growing in recent years justified by the unique characteristics it presents such as its high temporal resolutions (~1us), high dynamic range (>120dB), and output latency of only a few microseconds. This work further explores a hybrid, multi-modal, approach for object detection and tracking that leverages state-of-the-art frame-based detectors complemented by hand-crafted event-based methods to improve the overall tracking performance with minimal computational overhead. The methods presented include event-based bounding box (BB) refinement that improves the precision of the resulting BBs, as well as a continuous event-based object detection method, to recover missed detections and generate inter-frame detections that enable a high-temporal-resolution tracking output. The advantages of these methods are quantitatively verified by an ablation study using the higher order tracking accuracy (HOTA) metric. Results show significant performance gains resembled by an improvement in the HOTA from 56.6%, using only frames, to 64.1% and 64.9%, for the event and edge-based mask configurations combined with the two methods proposed, at the baseline framerate of 24Hz. Likewise, incorporating these methods with the same configurations has improved HOTA from 52.5% to 63.1%, and from 51.3% to 60.2% at the high-temporal-resolution tracking rate of 384Hz. Finally, a validation experiment is conducted to analyze the real-world single-object tracking performance using high-speed LiDAR. Empirical evidence shows that our approaches provide significant advantages compared to using frame-based object detectors at the baseline framerate of 24Hz and higher tracking rates of up to 500Hz.

关键应用程序中机器学习（ML）组件的集成引入了软件认证和验证的新挑战。正在开发新的安全标准和技术准则，以支持基于ML的系统的安全性，例如ISO 21448 SOTIF用于汽车域名，并保证机器学习用于自主系统（AMLAS）框架。 SOTIF和AMLA提供了高级指导，但对于每个特定情况，必须将细节凿出来。我们启动了一个研究项目，目的是证明开放汽车系统中ML组件的完整安全案例。本文报告说，Smikk的安全保证合作是由行业级别的行业合作的，这是一个基于ML的行人自动紧急制动示威者，在行业级模拟器中运行。我们演示了AMLA在伪装上的应用，以在简约的操作设计域中，即，我们为其基于ML的集成组件共享一个完整的安全案例。最后，我们报告了经验教训，并在开源许可下为研究界重新使用的开源许可提供了傻笑和安全案例。