基于_LTE-V2X预警类应用的功能安全分析_34页_3mb

基于 LTE-V2X 预警类应用的功能安全分析总结

核心内容

本研究基于 LTE-V2X 直连通信技术，对三种典型的 V2X 预警类应用进行了功能安全分析，包括前向碰撞预警（FCW）、交叉路口碰撞预警（ICW）和闯红灯预警（RLW）。研究以 ISO 26262（GB/T 34590）为方法论基础，分析了这些场景中的潜在危害、风险评估及相应的功能安全要求。

主要观点

• 功能安全分析扩展：传统功能安全分析方法主要针对单车系统，而随着 V2X 技术的发展，需要将功能安全分析扩展至多车协同系统。
• 安全类与效率类应用区分：V2X 应用分为安全类和效率类，其中安全类应用与功能安全相关性更高，因此本研究重点分析了三类安全类预警应用。
• QM 等级适用性：研究指出，QM 级别的功能安全设计能够满足 V2X 预警类应用的安全需求。
• 可控性分析：由于 V2X 预警类应用不涉及车辆控制，而是通过提示驾驶员采取行动，因此可控性等级普遍较低，为 C0 或 C1。
• 系统组件重要性：V2X 预警类应用中，TxV（发送方）和 RSU（路侧单元）的可靠性尤为重要，因其故障可能影响多辆车辆的安全。
• 多源信息融合：在功能安全要求中，建议融合 V2X 信息与 ADAS 传感器数据，以提高预警的准确性和安全性。

关键信息

1. 研究范围

• 本研究聚焦于基于 LTE-V2X 的预警类应用，不涉及车辆控制。
• 选取的典型应用场景包括：
  • 前向碰撞预警（高速度差追尾）
  • 交叉路口碰撞预警
  • 闯红灯预警

2. 功能安全分析方法论

• 本研究基于 GB/T 34590 框架，包含以下步骤：
  • 相关项定义
  • 危害分析和风险评估
  • 功能安全概念分析
• 每一阶段均遵循 ISO 26262 的标准术语和逻辑。

3. 预警类应用场景

3.1 前向碰撞预警（FCW）

• 场景描述：RxV 与 TxV 同车道行驶，中间存在其他车辆遮挡，RxV 接收 TxV 发送的 BSM 消息并发出预警。
• 危害分析：
  • 漏报警：无功能安全要求
  • 误报警：QM
• 功能安全要求：
  • 保证消息的准确性和及时性
  • 提供冗余机制以应对硬件或软件故障
  • 融合 V2X 信息与 ADAS 传感器数据以确认预警
  • 设置 MA（Misbehaviour Authority）以处理错误信息

3.2 交叉路口碰撞预警（ICW）

• 场景描述：RxV 直行，TxV 横穿路口，RxV 接收 V2X 消息并发出预警。
• 危害分析：
  • 漏报警：无功能安全要求
  • 误报警：QM
• 功能安全要求：
  • 保证 V2X 消息的兼容性
  • 确保接收与发送的稳定性
  • 融合 V2X 信息与 ADAS 数据以确认预警
  • 设置 MA 机制以处理错误消息

3.3 闯红灯预警（RLW）

• 场景描述：RxV 驶向配有信号灯的路口，RSU 发送 MAP/SPAT 消息，RxV 根据消息判断是否闯红灯。
• 危害分析：
  • 漏报警：无功能安全要求
  • 误报警：无功能安全要求 ~ QM
• 功能安全要求：
  • 确保 RSU 消息的准确性与及时性
  • 提供冗余机制以应对消息丢失或错误
  • 融合 V2X 信息与 ADAS 数据以确认预警
  • 设置 MA 机制以处理错误信息

4. ASIL 分析

• 漏报警危害：无功能安全要求
• 误报警危害：QM 级别功能安全要求
• QML 等级适用性：QM 级别的设计能够满足 V2X 预警类应用的安全需求

5. 可控性分析

• 驾驶员始终是控制主体，因此可控性等级较低，通常为 C0 或 C1。
• 即使发生误报警，驾驶员可通过观察和判断及时修正操作。

6. 推荐发展方向

• 方法论拓展：建议将 GB/T 34590 的功能安全方法论拓展至 V2X 系统，以系统化地指导 V2X 预警类应用的安全分析。
• 重点在发送端：由于 V2X 消息由 TxV 或 RSU 发送，其准确性和及时性对系统安全至关重要，因此功能安全分析应优先关注发送端。

总结

本研究对三种典型的 V2X 预警类应用进行了功能安全分析，得出以下结论：

1. 功能安全设计适用性：QM 级别的功能安全设计能够满足 V2X 预警类应用的安全需求。
2. 安全目标定义：对于漏报警，无需定义安全目标；对于误报警，需定义安全目标并采用 QM 级别功能安全措施。
3. 可控性分析：由于驾驶员始终掌握控制权，因此可控性等级较低，危害可控。
4. 系统分析建议：在 V2X 功能安全分析中，应优先关注 TxV 和 RSU 的发送端可靠性，以确保信息的准确性和及时性。
5. 方法论适用性：本研究的分析过程及结论适用于所有 LTE-V2X 预警类应用，为 V2X 系统的功能安全分析提供了方法论参考。

参考文献

1. 全国汽车标准化技术委员会. GB/T 34590.3-2022 道路车辆功能安全第3部分：概念阶段[S]. 2022.
2. 5GAA. Safety Treatment in Connected and Automated Driving Functions Report [R]. 2019
3. 中国汽车工程学会. T/CSAE 53-2020 合作式智能运输系统 车用通信系统应用层及应用数据交互标准（第一阶段）[S]. 2020.
4. 中国智能网联汽车产业创新联盟. 智能网联汽车预期功能安全前沿技术研究报告[R]. 2023.

致谢

• 责任编辑：李俨、陈书平、殷悦
• 核心贡献单位：
  • 高通：李俨、陈书平、殷悦、韩文淏
  • 中信科智联：张学艳、周哲人
  • 星云互联：王易之、吴宇涵
  • 国汽智联：王俊明、纪蕴家
  • 方库：陈平
  • 是德科技：封翔
  • 江淮：朱陈伟
  • 一汽：孙博逊
  • 小米汽车：李璇
  • 宝马：张图南
  • 大众：邓棋文
  • 丰田：姜美尧
  • 蔚来：刘建行
  • 通用：丛飞宇
  • 福特：李翊飞
  • 博世：钦立坚、傅靖江
  • 西安电子科技大学：刘子烨、陈晨
  • 移远：侯海燕、崔伟
  • 宸芯：余霞、徐畅
  • 高新兴网联：刘晓青、曾少旭
  • 东软：马健超
  • 安富科技：王晓东
  • 上研智联：汪大明
  • 华砺智行：任学锋、黄峰
  • 上汽零束：侍兴华、王雪亚
  • 摩栗科技：王皓、陈山虎、王龙