SOTIF分析的案例
聚焦AVxcelerate | Ansys自動駕駛仿真技術與應用專題解析
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10/20 | Ansys AVX Autonomy + medini L2+組合駕駛輔助系統(tǒng)及L3自動駕駛系統(tǒng)SOTIF分析與場景泛化仿真
主題簡介：1. Ansys medini進行ADAS系統(tǒng) SOTIF分析
2. AVX Autonomy進行場景泛化仿真、 敏感性分析以及可靠性分析
3. ADAS/AD SOTIF分析及場景仿真方案
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10/27 | Ansys AVX加速ENCAP 2026測試驗證
主題簡介：1. ENCAP 2026更新要點
2. ENCAP 2026感知魯棒層測試加速包
3. ENCAP 2026場景泛化分析應用
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點播推薦：聯(lián)創(chuàng)Omniverse，升級仿真精度，AVX新功能介紹
主題簡介：1. 使用NVIDIA Omniverse數(shù)字資產搭建ADAS仿真場景；2. 產品Roadmap
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展開 面向SOTIF的安全分析與功能改進方法
圖11實現(xiàn)安全策略前后泊車過程中的自車速度和相對距離
圖12 實現(xiàn)安全策略后的泊車過程
3 研究總結
自動駕駛系統(tǒng)的安全性是一個長尾問題，SOTIF框架和STPA方法為我們解決這個關鍵且困難的問題提供了一些思路。本文介紹了我們在SOTIF安全分析方面的一些實踐經驗，通過園區(qū)自動駕駛車輛接管系統(tǒng)的例子介紹了安全分析在功能設計上的應用，通過城市自動駕駛決策規(guī)劃原型系統(tǒng)的例子介紹了安全分析在功能改進上的應用。
在研究的過程中，我們也發(fā)現(xiàn)了STPA方法的一些局限性，通過引入其他方法對原本的STPA方法做了一些擴展。針對人因相關的不安全控制行為難以分析的問題，我們參考了ISO 21448的引導詞機制；針對直接定義系統(tǒng)危害和安全性約束困難的問題，我們調整了分析步驟的順序，從系統(tǒng)本身功能和結構出發(fā)，通過不安全控制行為推導出危險事件；針對復雜系統(tǒng)過程模型難以構建的問題，我們引入了狀態(tài)機方法，通過行為狀態(tài)對系統(tǒng)的控制邏輯進行抽象。然而自動駕駛系統(tǒng)的預期功能安全仍有許多待解決的問題。
展開 自動駕駛預期功能安全要素及準入難點解讀
如上需求主要通過ODD分析、事故場景數(shù)據(jù)分析、安全分析方法分析識別功能不足和導致危害事件的觸發(fā)條件（具體危險場景）。根據(jù)SOTIF安全分析標準所闡述的過程主要包括將需要的輸入要素（系統(tǒng)設計規(guī)范、整車級危害分析、風險評估、風險可接受條件）參照ISO PAS 21448 SOTIF安全分析方法策略分析得到相應的SOTIF分析結果（功能不足、誤用、觸發(fā)條件）。
如上提到的安全分析方法可以歸納為包括STPA、FMEA、FTA。同時，基于已有的分析和經驗積累，形成預期功能安全場景庫，提前建立仿真測試（通常包括SIL、HIL測試），便于識別所有觸發(fā)條件，事后進行實車（包括場地測試和道路測試）降低SOTIF風險。
這里需要說明的是對于功能不足、誤用、觸發(fā)條件原因導致的錯誤結果，可通過如下幾個方面進行改進：
1、提升系統(tǒng)能力，例如算力、算法效率；
2、增加多樣性冗余技術，例如感知融合、執(zhí)行端多冗余、電源冗余；
3、明確說明功能條件限制，例如明確ODD范圍；
4、駕駛員接管預測、控制策略及提示策略；
5、通過用戶手冊對駕駛員進行警示，以減少對系統(tǒng)的誤用情況。
總結
自動駕駛準入對于企業(yè)在預期功能安全的開發(fā)和設計中提出了較高的要求，這就要求企業(yè)在設計之初需要不斷完善其安全分析能力和設計能力，確保在自動駕駛設計開發(fā)后期的測試驗證過程中能夠滿足法規(guī)和上市銷售需求。這種安全分析設計能力除開可以參照SOTIF標準外，還可以由企業(yè)結合自身能力從更加深層次的角度進行分析和設計，如完善場景庫搭建，加入安全分析流程，結合測試工具，收集市場反饋，以不斷完善自動駕駛SOTIF分析能力。
展開 面向預期功能安全的決策規(guī)劃系統(tǒng)仿真測試方法
作者：陳君毅 邢星宇 劉力豪 馮天悅
來源：同濟智能汽車研究所
編者按：希望借此分享一下我們在依照ISO21448（Clause6-9）開展實踐、對自動駕駛決策規(guī)劃系統(tǒng)進行在環(huán)仿真測試、參與對ISO34502的修訂討論、和企業(yè)在SOTIF領域相關交流的過程中，所做的思考和梳理。錯誤、紕漏之處，還望讀者不吝指正。
內容概覽：
第一部分：背景——SOTIF分析與測試
第二部分：綜述——面向SOTIF的決策規(guī)劃系統(tǒng)仿真測試方法
第三部分：工具——場景文件自動生成器
第四部分：方法——基于場景“搜索”的加速測試
第五部分：討論
摘要：在第一部分的背景介紹與分析中，提出了本文的關鍵問題：如何有效地針對決策規(guī)劃系統(tǒng)進行預期功能安全分析與測試？在第二部分中，對比了兩大類方法，提出了兩個仿真測試方法選擇的原則，通過分析歸結到了采用黑箱優(yōu)化的、基于場景搜索的加速測試方法。我們的具體實踐作為該方法的示例，介紹在第三和第四部分中。最后在第五部分中，對貫穿其中的2個話題進行了討論。
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面向預期功能安全的決策規(guī)劃系統(tǒng)仿真測試方法
內容概覽：
第一部分：背景——SOTIF分析與測試
第二部分：綜述——面向SOTIF的決策規(guī)劃系統(tǒng)仿真測試方法
第三部分：工具——場景文件自動生成器
第四部分：方法——基于場景“搜索”的加速測試
第五部分：討論
摘要：在第一部分的背景介紹與分析中，提出了本文的關鍵問題：如何有效地針對決策規(guī)劃系統(tǒng)進行預期功能安全分析與測試？在第二部分中，對比了兩大類方法，提出了兩個仿真測試方法選擇的原則，通過分析歸結到了采用黑箱優(yōu)化的、基于場景搜索的加速測試方法。我們的具體實踐作為該方法的示例，介紹在第三和第四部分中。最后在第五部分中，對貫穿其中的2個話題進行了討論。
展開 康謀分享 | AD/ADAS的性能概覽：在AD/ADAS的開發(fā)與驗證中“大海撈針”！
我們根據(jù)ODD對分析進行切分，以便于簡化搜索空間。所有結果被匯總并呈現(xiàn)在一個簡潔、可定制的界面中，只需單擊三下即可“大海撈針”，詳細檢查特定的駕駛場景。
現(xiàn)在，我們可以觀察整理得到的數(shù)據(jù)結果，如下圖所示。這些結果是對所有數(shù)據(jù)日志的全面匯總，并以簡單但具有指導性的方式展示。每個指標的結果顯示在每一行上，而ODD則顯示在列中。在每個單元格內呈現(xiàn)的是相應指標與ODD組合的違規(guī)率。
圖2 聚合分析
舉個例子，假設我們正在分析城市環(huán)境中駕駛系統(tǒng)的舒適性：
在一次點擊中，我們選擇了“低速”O(jiān)DD（小于15公里/小時）下的“急剎車”指標。
接下來,我們看到的是在所選擇的ODD內,所有分析的數(shù)據(jù)日志中施加的制動減速度分布情況。如果要求規(guī)定施加的制動減速度應小于4米/秒2，那么可以立即看到有0.06%的情況未能滿足這一要求。通過第二次點擊，就可以選擇特定的制動范圍（分布中的列）來分析特定的事件/情景。
圖3 智能概覽訪問特定記錄數(shù)據(jù)流程示意圖
而后，工程師就可以直接訪問確切時間戳的特定記錄數(shù)據(jù)，觀察完整情況并獲得有關問題的額外見解。
三、結論
本文案例中，IVEX可以從69小時的駕駛日志中準確篩選出會令乘客非常不舒適的特定急剎車事件（減速度超過4米/秒2），展示了一種非常簡單工作流程。除了能夠幫助工程師在幾秒鐘內從大量數(shù)據(jù)中找到相關事件，IVEX還提供可用于根據(jù)SOTIF和UL4600進行安全論證的報告。
簡而言之，IVEX可以助力于實現(xiàn)：
1、整理海量數(shù)據(jù)日志并從中識別特定事件
2、識別需要添加為SOTIF分析一部分的觸發(fā)條件
3、跟蹤AD/ADAS系統(tǒng)在不同迭代中的演變，以展示系統(tǒng)改進的論據(jù)，并為UL4600文檔提供具體的支持。
展開 ANSYS官方定制禮免費大放送丨報名ANSYS汽車無人駕駛仿真分析系列直播課
如何在預算有限的條件下，更好地滿足安全性要求，突破技術障礙，對安全分析技術、系統(tǒng)開發(fā)和驗證方法、車輛駕駛環(huán)境以及傳感器仿真的真實度都提出了更高要求。
ANSYS作為世界領先的工程仿真工具供應商，基于扎實的物理場仿真技術和安全開發(fā)技術，正在和知名企業(yè)一起構建先進的自動駕駛仿真工具鏈，涉及功能安全和信息安全分析、道路環(huán)境建模與仿真、傳感器建模與仿真、嵌入式軟件開發(fā)、閉環(huán)仿真，云計算平臺等等。
ANSYS自動駕駛系列Webinar，結合自動駕駛系統(tǒng)的研發(fā)講述ANSYS工具如何助力自動駕駛的開發(fā)驗證，本期重點為ANSYS無人駕駛的功能安全，SOTIF，信息安全分析方法及應用講解。
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展開 淺談SOTIF validation
圖5：System behaviour modelling
總結
本文先簡要分析特斯拉事故原因—即視覺缺陷,引入SOTIF流程介紹,重點描述了SOTF工作流與FUSA相似點,之后就SOTIF validation target如何導入給出公式詳解。最后對如何減少路試時長進行了初步的探索(“SOTIF分解”)。同時留下了很多問題,一些觀點帶有主觀的想法,僅作為各位理解標準過程中的參考。
智駕安全道阻且長，未完待續(xù)……
如何理解預期功能安全
四象限中，Area 3的范圍是SOTIF的最大挑戰(zhàn)，它不可能完全消除，剩余的未知不安全場景將作為系統(tǒng)的殘余風險，最終評判是否可接受。
SOTIF生命周期模型 VS ISO26262生命周期模型
在汽車電子系統(tǒng)的研發(fā)過程中，伴隨著功能安全和預期功能安全從風險分析、安全需求確定、軟件和硬件的設計、驗證與確認過程。下圖在ISO26262生命周期模型中標注了SOTIF對應的階段。
3/25 Ansys medini 2021 R1 新功能介紹
Ansys medini analyze是專業(yè)的安全分析軟件，可支持基于電子和軟件的系統(tǒng)功能安全性分析工作，同樣也支持其他領域的安全分析，如支持SOTIF預期功能安全分析、信息安全分析、半導體領域的安全分析，同時也支持IEC61508工業(yè)領域、ARP 4761航空領域以及軌道領域的安全分析等。
3月25日，Ansys medini 2021 R1 新功能介紹網(wǎng)絡研討會即將上線，歡迎報名！
時間：3月25日（星期四），16:00-17:00
講師介紹：
奚云鵬
現(xiàn)任Ansys medini analyze應用工程師，熟悉自動駕駛行業(yè)功能安全的系統(tǒng)性應用，主要負責Ansys medini的業(yè)務開發(fā)和技術咨詢工作。
費用：免費
點擊提交報名信息：http://event.31huiyi.com/2003594140/index?c=jishulink
展開 
智能駕駛安全專題 | 功能安全與SOTIF如何融合實施
基于整車級別危害可通過故障樹同時分析功能安全原因和預期功能安全原因，預期功能的故障行為下包含觸發(fā)條件和相應的弱點和限制。
針對不同模塊（例如傳感器）創(chuàng)建局限性庫進行限制和弱點分析，將傳感器/功能特征與潛在場景的特征/特性聯(lián)系起來，觸發(fā)條件可以保存為情景庫，以供在新項目中使用。另外附加一個SysML模型，用于描述它們隨時間的變化（活動圖）
? Part 8 功能改進(Architecture)
首先從安全目標得出功能要求,然后從已識別的故障得出較低級別的功能要求。隨后安全概念(TSC /SOTIF概念)中細化為技術要求(TSR)和性能要求(SOTIF)。添加額外SOTIF安全機制對架構進行改進，例如：提高傳感器性能/精度、傳感器算法改進、選用合適的傳感器技術、改變傳感器位置、傳感器干擾檢測，并觸發(fā)報警和降級策略、運行設計域（ODD）退出的檢測等。
? Part9-Part10為SOTIF驗證階段，需要定義驗證和確認策略，以提供實現(xiàn)目標的證據(jù)，并說明如何實現(xiàn)目標。隨著功能的改進，對系統(tǒng)進行分析，以確定在驗證和確認期間是否重新測試了其他功能。這些相關功能通過回歸測試得到驗證。已知的或新的觸發(fā)事件不會在未更改的功能中導致潛在的危險行為。在驗證和確認活動中發(fā)現(xiàn)的觸發(fā)事件(其中存在潛在的危險行為)在每次發(fā)布時要重新測試。對于Area 2可以通過方法進行驗證，可參考ISO21448 Clause 10中給出了的系統(tǒng)和組件（傳感器、算法和執(zhí)行器）和集成的推薦驗證方法。對于Area 3這類情景只能靠企業(yè)的實踐或其他方法（如設計度量、系統(tǒng)分析或專用實驗）進行評估。
展開 ANSYS 發(fā)布新產品2019 R1, 提供無與倫比的速度和易用性
利用ANSYS medini analyze的新特性，用戶能夠更快速準確地針對飛機系統(tǒng)上的DO-178C及其他標準執(zhí)行功能安全性分析。預期功能安全（SOTIF）的最新ISO PAS 21448標準結合ISO 26262標準，能夠應對汽車和其他陸上交通工具在沒有發(fā)生電氣和電子（E/E）系統(tǒng)故障時所面臨的不合理的風險。SOTIF問題對于高級輔助駕駛系統(tǒng)和自動駕駛汽車（AV）系統(tǒng)至關重要。ANSYS medini analyze中的新功能可幫助汽車和AV用戶執(zhí)行E/E系統(tǒng)的SOTIF相關分析。
光學更新
在光學套件中，ANSYS SPEOS加強了預測性設計功能，支持在快速迭代回路中創(chuàng)建、測試和驗證虛擬設計。此外，ANSYS SPEOS還可確保符合國際標準和監(jiān)管要求，包括國際自動機工程師學會（SAE International）、國際電工委員會（International Electrotechnical Commission）和美國道路安全保險協(xié)會（Insurance Institute for Highway Safety）等監(jiān)管機構的標準。ANSYS SPEOS Head-Up Design and Analysis插件可幫助用戶在研發(fā)最早期階段預測并仿真圖像模糊等感知問題，從而大幅減少耗時而且成本高昂的物理原型。
Oceaneering的技術副總裁Todd Newell指出：“Oceaneering為全球一半以上的海上石油鉆塔提供遙控設備。我們正在結合使用ANSYS旗艦產品以及光學和嵌入式軟件解決方案，以測試設計方案并驗證障礙回避算法，希望能夠自行研發(fā)出新一代自動駕駛汽車。”
展開 ANSYS定制禮免費送丨ANSYS無人駕駛感知仿真與驗證系列課
接下來，我們將有多場無人駕駛的
主題直播：
11/21《無人駕駛的功能安全，SOTIF，信息安全分析方法及應用》 （錄播回放）
11/26 《無人駕駛感知仿真與驗證之攝像頭與激光雷達》
12/19 《無人駕駛感知仿真與驗證之毫米波雷達》
報名本系列課程，聯(lián)系微信客服jishulink555，可免費贏取ANSYS官方定制真空保溫杯、小夜燈、餐具套裝、手機支架、話費等精美紀念品！此外，在此系列網(wǎng)絡研討會結束后，ANSYS將官方抽取1名幸運者，TA將獲得華為最新發(fā)布的Mate 30 1臺（報名多場幾率疊加）！
本期直播主題
仿真技術之自動駕駛感知視界-ANSYS傳感器仿真（攝像頭和激光雷達）
日期/時間
2019年11月26日
20:00 – 21:00
課程受眾
所有自動駕駛相關的行業(yè)人士（汽車整車廠，傳感器供應商）
講師簡介
周錚
ANSYS SBU光學產品高級應用工程師，熟悉自動駕駛行業(yè)攝像頭和激光雷達的系統(tǒng)性應用。目前負責ANSYS自動駕駛業(yè)務開發(fā)和仿真技術咨詢工作，對ANSYS自動駕駛平臺產品和方案應用有全面的了解。
課程簡介
自動駕駛是未來的趨勢，國內外知名企業(yè)競相投入相關智能技術研發(fā)探索。當前，從L2向L3-L5演進，把車輛控制權更多的交給了機器，對安全性提出了更高要求，同時也使得系統(tǒng)開發(fā)驗證的難度和投入加大。如何在預算有限的條件下，更好地滿足安全性要求，突破技術障礙，對安全分析技術、系統(tǒng)開發(fā)和驗證方法、車輛駕駛環(huán)境以及傳感器仿真的真實度都提出了更高要求。
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