預期安全系統架構
關注創建者：匿名 創建時間：2021-12-08
預期安全系統架構的視頻教程
預期安全系統架構的實例教程
然而，由于近期無人駕駛事故頻發，安全性能令人擔憂。為了解決安全問題，提出了一種智能駕駛安全系統。該系統針對智能汽車感知、決策和控制方面的預期問題，實時提供安全分析和監控服務模塊。基于預期功能安全的概念，對駕駛場景和系統安全進行分析和評估，以提高智能駕駛的安全性，有助于智能駕駛的發展。
1.介紹
智能駕駛汽車的駕駛行為高度依賴于操作系統的穩定性、智能性、安全性。
安全風險主要來源于以下三類：
硬件安全
與傳統汽車相比，智能駕駛汽車不要求駕駛員直接控制車輛，而是將部分或者是全部的控制權限交由自動控制系統。硬件架構設置是否科學合理；各無人計算控制單元和控制器的設置是否完善；無人駕駛的傳感器是否完善；車輛能夠快速準確地獲取道路環境信息，車輛運動感知和信息融合功能在無人駕駛車輛中起著決定性作用。
軟件安全
與傳統汽車相比，自動駕駛汽車的開發時間較短，技術開發仍不成熟，軟件系統仍需要長期的可靠性分析。例如，著名的無人駕駛汽車制造商谷歌已經在無人駕駛汽車平臺上進行了9年的封閉式測試，但測試時間不夠，因素也相對很簡單。因此，其安全性和穩定性仍需要長期監測。
環境安全
在人工智能算法的基礎上，智能駕駛汽車能夠實現自動避障和完成自動駕駛在一些較為復雜的道路上。然而，無人駕駛汽車仍然需要其他的交通參與者的正確駕駛來駕駛。只有當其他駕駛員做出正確駕駛的判斷時，無人駕駛汽車的測試才會相應做出正確、合理的判斷。
該論文在對無人駕駛事故和安全隱患的分析基礎上，提出了自動駕駛汽車的預期安全系統。該系統可以進行監督、預測和保證智能駕駛車輛的駕駛狀態，從感知、決策和控制等方面提高智能駕駛的安全性。
2.系統架構
智能駕駛離不開幾項關鍵技術。
展開 導致危害的因素
所需的安全技術
車輛因素
電子電氣系統的故障
功能安全
電子電氣系統功能的局限性
預期功能安全
環境因素
環境干擾
網絡攻擊
信息安全
系統功能限制
主要原因是設計開發過程中的系統功能定義不能完全滿足目標市場的使用要求。對目標場景的考慮不全面，導致系統無法準確識別環境要素；功能仲裁邏輯不合理，導致系統決策錯誤；執行機構響應不足，導致運動控制偏離預期。
環境干擾
自動駕駛受到路況、周邊事物、環境天氣等諸多因素的影響。如何克服環境干擾，可靠地執行環境工作行車識別、駕駛決策和運動控制是確保安全駕駛的關鍵。預期安全系統源于預期功能安全(SOTIF)的概念，旨在為智能駕駛的感知、決策和控制系統(執行響應)設計一種安全監管系統，以克服環境干擾，改善智能駕駛系統的局限性。建議的安全系統架構如下圖所示。
該安全系統預計將分為三個基本模塊：感知數據的處理、決策信息的確定和執行器響應的檢測。
展開 因為，觸發機制隱蔽、觸發源往往不是獨立要素（涉及到復合場景）、觸發條件與所產生的危害對應關系不明（作用過程是連續的）
依據上述分析可知：針對環境感知系統分析觸發條件是比較可行的；我們采用了基于事件鏈的分析框架，結合觸發源本體模型進行推演，取得了一定的效果。然而，針對決策規劃系統，想要提出類似的系統性分析方案則非常困難；對于L3+或及復雜場景下的自動駕駛系統而言，上述問題尤甚（注：對于簡單環境中，執行簡單行駛任務的自動駕駛系統而言，尚可進行一定程度的分析）。
由此引出了本文的關鍵問題：如何有效地針對決策規劃系統進行預期功能安全分析與測試？
2 綜述：面向SOTIF的決策規劃系統仿真測試方法
由于決策規劃系統的輸入輸出都是信息和信號，相對于整車在環或場地實車測試而言，系統在環仿真測試是對其進行測試的最主要手段（等效性高、測試效率高、成本低）。此外，在測試過程中，一般將決策規劃系統視為“黑箱”處理。
以下繼續圍繞第一部分留下的關鍵問題，將現有的相關測試方法做分析和梳理，希望明確其中較為可行的仿真測試方法及其適用性。
在此借用一下哈貝馬斯（Habermas）哲學分析理論里的兩個概念：系統（System）與生活世界（Life world）；前者是人為設計的、規范的，而后者是自然發生的。
展開 因為，觸發機制隱蔽、觸發源往往不是獨立要素（涉及到復合場景）、觸發條件與所產生的危害對應關系不明（作用過程是連續的）
依據上述分析可知：針對環境感知系統分析觸發條件是比較可行的；我們采用了基于事件鏈的分析框架，結合觸發源本體模型進行推演，取得了一定的效果。然而，針對決策規劃系統，想要提出類似的系統性分析方案則非常困難；對于L3+或及復雜場景下的自動駕駛系統而言，上述問題尤甚（注：對于簡單環境中，執行簡單行駛任務的自動駕駛系統而言，尚可進行一定程度的分析）。
由此引出了本文的關鍵問題：如何有效地針對決策規劃系統進行預期功能安全分析與測試？
2 綜述：面向SOTIF的決策規劃系統仿真測試方法
由于決策規劃系統的輸入輸出都是信息和信號，相對于整車在環或場地實車測試而言，系統在環仿真測試是對其進行測試的最主要手段（等效性高、測試效率高、成本低）。此外，在測試過程中，一般將決策規劃系統視為“黑箱”處理。
以下繼續圍繞第一部分留下的關鍵問題，將現有的相關測試方法做分析和梳理，希望明確其中較為可行的仿真測試方法及其適用性。
在此借用一下哈貝馬斯（Habermas）哲學分析理論里的兩個概念：系統（System）與生活世界（Life world）；前者是人為設計的、規范的，而后者是自然發生的。
展開 對于一個系統，架構設計通常決定了該系統的整體性能表現，而功能安全標準對架構設計的要求及安全分析方法論引用比較復雜，如何在系統設計之初，合理并充分的考慮其安全設計成為了當前很多同行在做安全設計的一個難點。
筆者從事功能安全領域工作八年有余，有過多家外企合資企業的三電系統，ADAS系統相關產品的安全開發設計經驗。此次受SESETECH安全技術論壇邀請，結合個人經驗分享一下對系統安全架構設計的淺薄理解，希望能夠解決部分同行對于安全架構設計的痛點。限于個人認知，此文僅供各位同行交流討論，不針對任何企業或者產品安全提出設計建議。
內容框架：
安全架構設計必須了解的術語及安全方法說明
E-GAS三層架構的理解及使用約束
ADAS系統安全架構設計及安全等級的分解
02
安全架構設計必須了解的
術語及安全方法說明
在ISO 26262的第三部分，第四部分及第九部分，提到了很多關于系統或者相關項的安全術語，包括故障類型判斷，安全分解策略，故障控制/避免措施，等。如何正確地理解并應用這些術語及背后的方法論，對于安全架構設計尤為重要。本文主要針對涉及到系統安全架構設計的必要術語進行一些系統性闡述，幫助大家理解其中關系。
故障控制措施（Fault control）
和故障避免措施（Fault avoidance）
在功能安全標準或者一些教學中，經常會提到系統性失效和隨機硬件失效兩個概念作為電子電氣系統的兩大失效來源。
展開 
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本文原刊登于Ansys.com：《Blueprint for Innovation: The Importance of System Architecture Models》
作者：Caty Fairclough | Ansys市場傳播經理
編輯整理：傅金泉 | Ansys首席應用工程師
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原文信息
原文標題：“Optical telescope with Cassegrain metasurfaces”
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經緯恒潤車端信息安全解決方案整合了 MCU 端以及 MPU 端的信息安全解決方案
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