研究数据表明,近94%的致命车祸与驾驶员直接相关,例如疲劳、超速或其他违法行为,智能驾驶被视为可以显著降低事故率。
随着系统复杂性的不断提升,新技术将会引入新的安全风险,Uber自动驾驶汽车2018年3月在美国意外撞击致死一名行人,2016-2020四年间特斯拉三次因摄像头识别局限性撞向白色卡车,2020年3月沃尔沃向全球市场发出大规模召回通告,数量达70万辆,涉及9款在售车型,召回的原因是此前沃尔沃在丹麦进行的一项关于XC60的安全测试中,发现自动紧急制动系统(Autonomous Emergency Braking, AEB)没有按预期在发生碰撞时及时刹停车辆。无论是关于消费者购买自动驾驶车辆的决定因素调查,还是各国发布的自动驾驶车辆标准,“安全”始终是最受关注的焦点。
智能驾驶带来的安全问题越来越多,不管是交通事故还是召回事件,究其原因也不全是由于E/E系统故障失效而导致的;在自动驾驶系统中即使系统不发生故障,也可能因为复杂智能算法的不确定性导致功能的偏离、传感器或系统性能限制、驾驶员对车辆功能的误用,造成交通伤害。智能驾驶事故频发,公众的信心下降,对于智能驾驶的未来我们不禁会有这样的疑问:我还有机会吗?
我们知道ISO26262 功能安全旨在避免由E/E系统功能失效导致的不可接受的风险,主要是针对系统性失效/随机硬件失效导致的风险的进行分析和控制,然而传感器和感知算法(e.g. machine learning, neural networks),在没有出现电子电器系统失效时,由于设计的局限性也会导致风险,但此部分并不属于ISO 26262的范畴。为了弥补ISO 26262的局限,预期功能安全(Safety of the intended functionality,SOTIF)应运而生。
2019年1月,ISO/PAS 21448:2019 Road vehicles — Safety of the intended functionality发布,同年5月ISO 21448工作组草案(WD)中已将该国际标准的范围拓展至L1-L5自动驾驶车辆系统。
SOTIF定义为不存在不可接受的由功能设计不足或者可预见的驾驶员误操作风险,主要为了消除以下两类风险:
🔹 Performance limitation 例如:恶劣环境条件下,传感器无法探测到物体
🔹 Misuse 例如:人机界面设计差,导致驾驶员误用自动驾驶功能
智能网联车辆对于不同的危害事件原因,会有相应标准覆盖。
SOTIF从已知性和安全性两个维度将场景分为4类:
SOTIF的目的就是评估Area 2和Area 3,通过一系列技术措施将两区域减小,并同时提供证据证明这两个域已经足够小,剩余的残余危害是可接受的。在此过程中Area 1通常是增加的。
尽管ISO 26262和ISO 21448处理的是安全的不同方面,但这两个过程都需要用于实现预期功能的可靠安全性论证。两个标准之间活动的一致性有助于在系统设计的早期发现问题并进行修改,同时各活动之间是交互进行的,产品开发阶段通常需要多次迭代,以生成最终的功能和系统规范。
🔹 Part5 系统规范和设计与 Item Definition 并行
🔹 Part6 危害识别和风险评估与 HARA 并行
🔹 Part7 触发条件识别和评估与 FSC/TSC 并行
🔹 验证和确认与 ISO 26262的 V模型右半边并行
🔹 SOTIF的发布与功能安全评估并行
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功能规范 Functional description
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方案设计 system design and architecture
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已知的系统组件约束 -
环境条件和可预见的误操作
首先从安全目标得出功能要求,然后从已识别的故障得出较低级别的功能要求。随后在单独的安全概念(TSC /SOTIF概念)中细化为技术要求(TSR)和性能要求(SOTIF)。添加额外SOTIF安全机制对架构进行改进,例如:提高传感器性能/精度、传感器算法改进、选用合适的传感器技术、改变传感器位置、传感器干扰检测,并触发报警和降级策略、运行设计域(ODD)退出的检测等。