深圳市东一思创电子有限公司

新闻中心

News
地址:深圳南山区科技园宝深路
科陆大厦A座7层1室
电话:13537693631
微信号:
News 新闻详情

自动驾驶的安全考量

日期: 2019-11-29
浏览次数: 10014

  大部分汽车创新和特性相关新闻中都开始提及全球三大趋势——汽车的互联化、电气化和自动化。这三大趋势塑造着当前大环境,在创新和财务回报方面为企业提供了千载难逢的机遇,更重要的是,这些趋势还创造了一项重大的使命——

  类似最初在瑞典提出的“Vision Zero”等项目旨在减少因交通事故造成的伤亡,并在全球多个辖区作为一种模式进行推广。另一个类似的项目是由美国国家安全委员会提出的“Road To Zero”,旨在将每年130万的道路交通死亡人数降至零。

  互联化和自动化技术为保障安全无忧出行奠定了基础 (National Safety Council, 2018)。

一、汽车安全的技术挑战

  让车辆成为“车轮上的服务器”,这不仅关系到新型车辆的车载计算水平,而且还关系到车辆与车辆外部各种系统间的连接。最基本的系统之一就是全球导航卫星系统(GNSS),包括GPS定位、DSRC或基于移动网络的车辆对车辆(V2V)和车辆对基础设施(V2I)技术,它们允许车辆与其他车辆和基础设施通信,如用于状况感知的交通信号灯以及用于信息娱乐的数据连接。互联性对于软件维护和更新也十分重要。美国的普通驾驶员平均每天在车里待1个小时 (AAA Foundation for Traffic Safety, 2019),在车里的大部分时间里,互联性对于提供娱乐和效用来说必不可少。

  一个安全的系统需要可靠的设备,以防因设备故障发生事故;需要功能安全,以防因系统故障导致事故;还需要安全防护,以防因系统遭到黑客攻击发生事故。这些功能的有机结合有效防范了人为错误,从而提高了车辆的总体安全性。  

自动驾驶的安全考量

    安全防护对于互联车辆和自动驾驶车辆来说不可或缺,否则其功能安全性就会受到损害。自2015年以来,已发生超过25起车辆黑客事故,最严重的一次公开事故影响了140万辆汽车 (Drozhzhin, 2015)。到2030年,汽车所产生数据估值将达到7500亿美元 (McKinsey & Company, 2016)。汽车系统十分复杂,每辆车有100多个ECU和1亿多行代码,高复杂性可能会造成更多无法预见的漏洞,就像大规模召回的情况一样。随着无线接口的广泛应用,允许不对车辆进行物理访问即可修复安全漏洞。

  与其他非汽车应用的安全嵌入式电子系统类似,业内通过在汽车设计中采用先进的核心安全原则来解决这些安全性挑战。  汽车的外部接口不但需要抵御物理攻击,还需要保持通信的完整性和保密性。这就需要安全的域隔离,并且系统也需要能够抵御逻辑攻击。车辆内部通信,以及各种ECU和汽车MCU的软件操作,都需要得到保障。  需要车辆网关来安全可靠地互连和处理这些异构车载网络中的数据。  网关提供物理隔离和协议转换,用于在功能域(动力传动、底盘与安全系统、车身控制、信息娱乐、远程信息处理、ADAS)之间路由数据。功能域通过共享数据实现新功能。通过网关,工程师可设计出更稳健、功能性更强的车载网络,从而增强驾驶体验 (Simacsek, 2019)。

自动驾驶的安全考量

  车辆制造商(OEM)积极致力于研发新功能,以期从竞争中脱颖而出。自动驾驶需要安全连接和功能域ECU之间的高带宽通信,因此要想实现自动驾驶,网关必不可少。  网关作为车载网络的核心,也非常适合用来支持全车范围的应用,如无线(OTA)更新和车辆数据分析,以及与OEM服务器(云)的安全通信。

自动驾驶的安全考量

    机器学习(ML)技术在自动驾驶系统中的应用创造了其他潜在的攻击手段。系统需要能够避免机器学习模型可能被盗的情况,或者提供识别被盗机器学习模型的方法。系统需要防止用户生物识别信息等与隐私相关的信息丢失,如果车辆具有用户识别功能,那就可以用对抗性的方法保护系统免受这些系统的欺骗。机器学习还可以通过检测异常情况来防范这些攻击,或用于建立更强大的防御机制。

二、汽车安全的标准考量

  安全性是一种法律责任,因此对于汽车市场来说至关重要。用户需要能够相信他们的车辆会做它应该做的事情。安全性还可以实现平台合并和系统一致性。随着自动化等级超过SAE 2级(L2),持续监控驾驶环境的责任也从人类驾驶员转移到了自动驾驶系统。 

自动驾驶的安全考量

  传统的汽车安全,如ISO 26262等标准的功能安全定义,根据风险的严重性、暴露率和可控性提供汽车安全完整性等级(ASIL)。这项标准还定义了V开发模型,要求完全指定组件特性及其相应的规范和可追踪性,按照其规范所做的修改也应可检测。利用数据库训练机器学习模型,累积的训练会违背初始时组件特性均已指定的假设。此外,自动驾驶系统利用机器学习时,将软件组件的层级架构实施成端到端的解决方案,这违背了ISO 26262标准的模块化方案 (Salay & Czarnecki, 2018)。 

  自动驾驶系统的安全性不仅要注重传统的功能安全性,还要考虑行为安全性。作为驾驶策略的一部分,自动驾驶系统需要学习与非自动车辆和行人交互。它们需要学习预测其他参与方的行为,还需要预测危险和安全关键的情况,即便是边缘情况也不例外。自动驾驶系统需要防范周围动态环境可能带来的风险,即使是在硬件或软件无故障的情况下。

  汽车安全专家正在开发ISO/PAS 21448标准,即预期功能安全(SOTIF),用于涵盖ISO 26262未涉及的场景。对于某些场景来说,为开发ISO/PAS 21448 SOTIF所进行的大量工作并未有效覆盖边缘情况以及不安全的未知条件。对于自动驾驶市场的其他场景来说,这项标准可能会限制或扼杀创新,特别是它关系到自动驾驶领域机器学习的使用。

三、实现自动驾驶的安全

为了实现安全无忧的自动驾驶,系统需要具备以下特性: 

  • 可靠:超低故障率(汽车级品质)

  • 安全:强大的故障检测能力(ISO 26262 ASIL D)

  • 可用:正确操作准备就绪(能够区分安全相关和非安全相关的故障)

  • 容错:即便在发生故障时,也可以继续操作(降低性能/功能,仅可继续操作重要功能)

  • 可信赖:故障预测功能能够提前检测故障(离线测试)

    自动驾驶的安全考量

  SAE自动驾驶分类较低级别中的大部分辅助功能都是“故障防护”系统,这意味着一旦发生故障,系统将会进入安全模式。在L0、L1自动驾驶功能的情况下,系统依靠驾驶员对车辆继续进行安全操作。在当前的L2和L3系统中,我们期望系统能够具备更高级的可用性,能够识别故障并以降低性能的模式继续运行,仅在部分情况下依赖驾驶员。预计L4和L5系统将可以在发生故障后继续运行,这意味着当系统检测到故障后,系统内置足够的冗余来容错,以便继续全面运行足够长的时间,直到系统将车辆恢复到安全状态。 

  当出现故障时,切换到人类驾驶员是L0至L3系统的一个关键部分。要实现从自动驾驶系统到人类驾驶员的切换,需要进行大量研究工作。Eriksson和Stanton的研究发现,在非紧急情况下,完成切换所需时间从2至26秒不等,如果驾驶员收到切换请求时正在进行其他任务,所需的时间会更长。请记住,车辆在高速公路上自动驾驶时,高速行驶下的速度超过每秒25米。在最快的反应时间下,车辆需要行驶半个足球场的路程才能完成切换,在最慢的反应时间下,车辆则需要行驶将近6个足球场的路程才能完成切换。在紧急情况下,驾驶员的反应会比较慢,并且人类驾驶员可能会做出错误的决策,造成交通事故 (Eriksson & Stanton, 2017)。基于这种情况,恩智浦认为实现安全无忧出行需要L2甚至更高级的自动驾驶系统,才能使其在发生故障后继续运行,至少能够安全停车。

  当争论被表述为安全的自动驾驶系统要始终遵守交通规则时,我们在现实世界中却会观察到与严格的规则相应、有时候甚至是相反的某些场景,存在社会规范可以使大多数复杂的系统进行更高效的运作。这些社会规范允许在某些情况下违反交通规则,比如在即将驶入车道时,绕过抛锚车辆或被拦下的车辆。有时,违反交通规则并不是故意为之,而是避免交通事故的必要措施。自动驾驶系统需要配有决策矩阵,从而选择可接受的违反交通规则的方式,以实现更安全、高效的驾驶。

  

自动驾驶汽车需要确保采取的任何措施都不会危及生命安全。这给安全工程师验证车辆安全性带来了很大的压力,然而并没有令人满意的方法来验证自动驾驶汽车永远安全运行。 

自动驾驶系统架构分为两个功能域:

1) 建模域,对环境进行监控和建模;

2) 规划域,用于制定行为策略和规划,并进行路径选择。

系统分为两个功能域,每个功能域由多种设备组成,使其具有更优的可扩展性和异质性,每个功能域还可根据特定的应用要求提供高效的计算架构匹配。如果不了解系统的决策机制,那就无法保证其安全性。这就是大型端到端系统处理感知和规划时所涉及的问题。配有接收传感器输入和提供驱动指令输出的封闭式黑盒方法很难进行验证和调试,而且也很难扩展到新的算法、传感器解决方案和计算。

  世界上大多数汽车制造商都在研发自动驾驶技术,到2050年,自动驾驶市场估值将达到7万亿美元。安全性和防护性是辅助驾驶和自动驾驶系统成功为消费者部署并采用的基石。

  恩智浦认为ISO 26262和ISO/PAS 21448(SOTIF)在定义安全自动驾驶系统方面互为补充且不可或缺。ISO 26262可解决因电子系统故障造成的安全风险,ISO/PAS 21448 SOTIF为设计验证和确认任务提供指导,以检测因定义或设计缺陷导致的功能行为故障。

  能够放松身心、处理邮件或看看喜欢的节目,而不是真正的开车上下班,这是某些驾驶员梦想的便利场景。我们真正的目标是确保您通过安全连接充分享受这些功能,同时通过系统内置的安全无忧出行技术为您和周围的驾驶员提供更高的安全性。






  

  

News / 推荐新闻 More
2021 - 04 - 19
莫仕代理商在同类型代理市场当中依靠实力备受大众推崇,其为顾客供应的各种类型各种参数的产品性价比更高,作为长期的固定合作对象来说是更加可靠的明智之选,想要从复杂的代理市场中选择好的Molex莫仕代理商应注意哪些问题?1.产品品质及使用安全性备受大众信赖的Molex莫仕代理商供应产品更有保障,除了对供应产品的品质及质量拥有保障之外,在供应产品生产制作技术与制作材料的安全性上也更有保障,能依靠实力来保障产品拥有良好的性能与较长的使用期限,避免频繁的产品更换频率而造成顾客更大的损失。2.产品技术及使用便利性哪有Molex莫仕代理商供应的产品技术更加先进,并且在产品使用及正确连接上能够更加便利,能避免顾客因不具备相关知识而无法使用的尴尬现象出现,在进行产品选购时顾客可以向可靠的代理商寻求应用方法的帮助,让性能好的产品能够高效率的为顾客提供服务。3.产品价格及服务全面性代理商在对顾客供应产品时价格标准...
2021 - 04 - 15
借助易于使用的连接器代理厂家可以很好的帮助消费者在一些操作连接方面提供帮助,因为现在的工作都是通过网络或是现实上进行的而连接工作就显得尤为重要,因为这是比较系统的操作所以需要由专门人士来完成,那么连接器代理厂家的服务模式都主要存在哪几点。1.人工模式通过人工操作是连接器代理厂家所提供的主要服务模式因为这种模式使用起来比较快捷,而且许多用户都希望得到的模式操作现在的大部分工作都是通过人工智能完成的,真正通过人工的实力及影响力操作就显得尤为重要,人工模式的好处就在于可以直接和人员进行对话,向自己想要修改的部分或是要重点连接的地方进行特别标记都可以很好的灵活操作。2.智能模式现在随着智能产品的逐渐增多也可以看出在连接器代理厂家中比较常用的还包含智能模式,这种模式的操作比较全面能够很好的为消费者所使用而且整个过程只需要设定输入相应的程序即可,就可以按照原先既定的内容随时进行连接但是性能方面如果要分...
2021 - 04 - 07
用户都会搜索哪里的连接器代理厂家比较好这个话题可以从这里直接购买产品而投放使用,能够很好的帮助人们的场景使用效果而且还可以保持稳定的使用状态,所以越来越多的人都喜欢使用该产品,连接器代理厂家所提供的主要服务内容基于哪几个方面。1.各类产品提供因为连接器代理厂家内部的各种产品比较齐全,所以一些经销商或是代理人员多希望一下子在这里那产品这里的产品进行能方面比较有保障,而且品种齐全能够很好的满足人们的日常生活所需,特别是在产品品质方面有较高要求的用户也能够调整到合适自己的产品,借助外部力量形成较好的使用和合理所以选择与连接器代理厂家合作的人员也在逐渐增多,从这里获得产品使用的人士也在逐渐加大。2.安装连接操作因为有些连接操作是需要有专门人员开展活动的所以这时候就需要派出,连接器代理厂家的工作人员到现场去进行实地操作但是有时候用户为了考虑自己的安全性和操作性的特点,也会提前了解该如何操作找到连接其...
2021 - 04 - 06
据市场调研研究表明随着市场对于电子连接器的极速上涨,许多电子连接器代理商更是加班加点制作了大量的电子连接器。其中某些好的电子连接器代理商更是精心挑选高品质的材料用于制作IC脚座以及电源插头等电子连接器,现在就电子连接器更适宜采用哪些材质制作作简要阐述:1. LCP、NYLON以及PBT等绝缘体材料现今已有大批电子连接器代理商选用绝缘体材料制作电子连接器。比如LCP、NYLON以及PBT等工程塑胶材料,这些工程塑胶材料具有线膨胀系数较小、注塑成型收缩率低以及弹性模量等多重应用优势,采用这种绝缘体材料制作电子连接器是非常合适的。2. 磷铜、黄铜等导体材料据电子连接器代理商分享反馈表明某些特殊的电子连接器还可以采用导体材料制作。比如磷铜、黄铜等,这些导体材料的延展性与耐疲劳性要高于其它合金材料,部分导体材料更是具有较高的腐蚀性与耐磨损性,这大大有利于提升电子连接器的实际应用性能。3. PPS、P...
公司地址:深圳市南山区科技园北区宝深路科陆大厦A座7楼701

Copyright ©2019 - 2021 深圳市东一思创电子有限公司
犀牛云提供企业云服务