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ADAS和自動駕駛的初衷都是安全

來源:智匯工業

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所屬頻道:新聞中心

關鍵詞:ADAS 自動駕駛

    ?3.15臨近時,特斯拉也是想來個大的廣告效應,國內外驚險大片不斷上演,看看幾次撞入白色大貨的最近一次,能起作用的功能只剩下了后尾燈在提示后車別靠近。這么先進豪華的車,那些主動安全功能——FCW(前車防撞預警系統)、AEB(自動制動輔助系統)都哪里去了?不管出事故時Autopilot系統是否開啟,也不管駕駛者踩幾次剎車,也不應該屢屢車毀人傷。


    有分析后臺數據的(另一起失控事故,特斯拉服務中心稱“所有系統都是正常運行,沒有出現失控或剎車問題”),有解讀攝像頭很難分辨目標類型的,還有說電動汽車剎車與燃油車感覺不同的…… 其實車輛功能安全意識的缺失才是特斯拉的致命傷。


    汽車功能安全怎能形同虛設?


    一方面,在三電技術、整車制造、數據能力和輔助駕駛方面高度創新,被譽為引領行業進步的頭部車企;另一方面,特斯拉的問題也很突出。一言以蔽之,截止目前特斯拉出現的各種問題是多而雜。仔細觀察卻不難發現其類型有四:其一,整車制造工藝粗糙,產品缺乏一致性;其二,車內零部件易損;其三,不同國家和地區均出現“自燃”、“剎車失靈、突然加速”故障;其四,輔助駕駛安全事件不少。


    前兩類問題屬于非安全性的產品工藝或質量問題,可能是蘿卜快了不洗泥,利益驅動急于擴大產能所致,只要廠商正常保修,一般消費者還可以接受;后兩類屬于車輛安全問題,往往造成嚴重后果,如果不斷出現,消費者和監管層都不會置若罔聞。


    早在2012年,歐盟就規定2014年生產的新車必須配備AEB系統。以日本和歐盟為首的40個國家希望從2022年開始所有新車和輕型商用車配備AEB系統。中國的表現似乎還可以,調查表明,2020年中國乘用車市場AEB系統裝配率達到33.9%,同比增長近一倍。


    早在2017年,特斯拉就為所有購買或沒有購買Autopilot巡航輔助升級包的車型配備了AEB系統。但是,該功能只有車速在144.8公里/小時(高速路限速最高120公里/小時)才可使用,這是不是有點忽悠人。


    什么是汽車功能安全?


    ISO26262《道路車輛功能安全》國際標準于2005年11月開始制定,經歷6年時間于2011年11月正式頒布,中國也制定了相應國標。ISO26262基于IEC61508(電氣/電子系統功能安全通用標準),更適用于汽車行業。


    ISO26262是汽車系統設計的關鍵要素,也是主機廠需要遵循的功能安全要求。目前,歐洲所有主機廠都必須符合功能安全要求;美國主機廠也在研究如何實施功能安全;亞洲主機廠(豐田、現代、吉利等)也已經明確要求汽車功能安全。


    為了更好地適應不斷更新的技術需求,2018年底發布的第二版ISO26262國際標準增加了車輛使用和環境條件,要求可預見駕駛員使用和濫用情況、車輛系統之間的交互行為,并評估每個識別出的危險情景——(Severity,嚴重程度)、(Exposure,暴露率)和(Controllability,可控性)。很顯然,作為一家豪華汽車品牌的特斯拉高檔車還沒有具備這樣的能力,這不能不說是一種悲哀。


    專家解讀汽車功能安全


    汽車為什么需要功能安全?汽車進步使然。今天的汽車電子系統越來越復雜,由電氣/電子系統故障導致的風險也越來越高;龐大的汽車數量和高頻率的使用,也對電氣/電子系統提出了更高的要求。


    一般的汽車有上萬個零部件,100多個ECU(俗稱汽車電腦)。如何將這這么多零部件與ECU有序集成,實現不斷增長的舒適駕駛需求,是汽車行業十分嚴峻的挑戰。其中任何一個零部件、ECU的失效,都可能導致不可挽回的危害。因此,如何量化評估汽車功能是否安全,如何減少、規避風險,如何做到汽車功能安全等問題變得十分突出。


    一些行業專家為我們講解了汽車功能安全的重要性,令人茅塞頓開,但并非針對特斯拉。


    數據量今非昔比


    應該說,特斯拉掌握的數據比誰都多。SAE(國際自動機工程師學會)全球地面車輛標準總監Jack Pokrzywa回顧說:“早在上世紀90年代初,我們就利用諸如事件數據記錄器或汽車‘黑匣子’之類的設備從汽車上收集到了數據,可以發現車輛碰撞前后的運行信息。現在的技術已經遠遠超過了當時,功能包括捕捉位置、天氣和交通狀況等外部信息;而車內傳感器可以收集乘客數據,以便在發生事故時提供有用的信息。此外,生物特征信息也已不在話下,傳感器還可以跟蹤駕駛者眼球運動,檢測其注意力,從而確定司機是否在開車時打盹或看手機。”


    他也指出,任何運行在軟件上的設備都可能出現問題,要解決這些問題,就需要行業內,特別是主機廠及供應鏈之間的高度知識共享,還需要一個全球性的整體方法。


    用整體方法解決汽車安全問題


    安全是一個分層體系


    Aptiv高級副總裁、首席技術官兼總裁Glen De Vos問道:“多年來,汽車的設計都是安全第一。但是,當汽車本身被改造的時候,安全性會怎樣呢?”


    他表示:“在重新設計創建車輛架構的方法時,也要重新設計安全系統,以便在架構組件之一出現故障時確保駕駛員的安全。我們開發了一個三層故障操作設計,將彈性嵌入所有三層(計算、網絡、電源)。這意味著,在系統出現部分或全部故障時,車輛仍然能夠安全停車。”


    他介紹了所有三個層次的安全機制:


    一是計算:在嚴重計算機故障中不依賴于一個集中的計算節點,在架構中加入了足夠的冗余計算能力,就能使車輛安全停下來;


    二是網絡:如果車輛內的網絡連接出現故障,雖然車內空間有限,不能創建一個完整的冗余網絡,但利用創新的雙環拓撲系統,即靈活性和可承受性的交叉點,每個節點連接到另外兩個節點,形成一個連續的環,信號通過每個節點,效率遠優于傳統星型拓撲結構,可更好地處理重負載,并以一種負擔得起的方式實現所需冗余;


    三是電源:軟件定義的汽車能像傳統汽車那樣只依靠一個動力源嗎?最近許多人都在說“不”。智能車輛架構解決方案采用了智能雙環電源和智能熔斷器,能夠以合理的價格提供故障操作性能。


    被動安全和主動安全的區別


    特斯拉可是軟件定義汽車的急先鋒,做的非常超前。而在自動駕駛汽車的研究到原型車,再到上路實車的進程中,它是否遵循了ISO26262標準呢?


    BlackBerry QNX認證部門軟件開發工程師Chris Hobbs認為:“在某些行業,系統故障會給人類生命和財產造成嚴重損失,因此功能安全始終是一項必須滿足的要求。”


    他的說法與Glen De Vos如出一轍,為使系統真正安全,需要設置不同的功能安全級別。這反映在許多功能安全標準中,例如ISO26262、IEC61508、EN50128等。這些標準通常包含系統、硬件和軟件部分。通常,當硬件發生故障時,軟件可以避免災難性后果的出現。例如,空客A320發現引擎硬件失靈,在飛行控制軟件的幫助下,可以成功迫降。這就“功能安全”的有趣定義。


    那么,功能安全與其他類型的安全有什么區別呢?他舉例說,如果有人拆掉某臺通信設備的光纖來觀察激光發射器,那么他的眼睛很可能會受傷。為避免此類問題,可以將激光發射器朝下安裝在靠近地面的位置,人們的視線就不會直視激光發射器;還可以開發一個能檢測到光纖是否被拆的軟件,并在光纖拆下后5毫秒內關閉激光。這兩種方法都能提高安全性。前者并沒有依賴任何手段來保持功能正常,進而確保系統安全,是被動安全的做法。后者才是功能(主動)安全的做法。


    被動安全與安全帶等部件有關,而功能安全或主動安全則與ADAS(高級駕駛員輔助系統)有關。如果將系統比作一個巧克力蛋糕,那么功能安全絕不是蛋糕烘焙好之后添加上去的點綴,而是混合在蛋糕配料中的糖——是在最初就已加入的原料之一,并且是在蛋糕放進烤箱之前很久就已加入的。有誰會在蛋糕烘焙好之后再用注射器把糖注進去呢?那種“你可以立即構建這一功能嗎?我稍后會確認一下我們是否有ASIL(汽車安全完整性等級),之后你再將安全等級添加進去”的做法是行不通的。


    由于車輛系統變得越來越復雜,功能也越來越豐富,在構造之初就已考慮功能安全的部件幾乎已成為一種必需。這類組件包括微控制器、微處理器、其他硬件外圍設備、操作系統、中間件以及協議棧,有時甚至是整個解決方案。


    安全文化至關重要


    QNX產品經理Zheng Yi認為,安全文化是安全產品獲得成功的首要因素。對許多工程師來說,把握安全文化絕非易事。從根本上講,任何缺失安全文化的企業都無法創建一個安全的系統。ISO26262對安全文化的積極和消極特征進行了描述。例如,將重點放在產品開發結束時的測試,而不是在開發周期的早期進行設計分析、設計形式論證或者其他工作,就是消極的安全文化。


    她強調說:“一家公司遵循ISO26262,并不意味著它就擁有安全文化。當開始選擇功能安全時,你可能會發現各家公司都有自己的獨門配方。你需要自己選擇最適合你的功能。到目前為止,對于選擇與安全性相關的產品,我們給出了三個主要需要考慮的因素:公司是否擁有安全文化?遵守標準的嚴格程度如何?產品是否有有效的功能安全?”


    她總結道,在考慮安全性時要記住:首先,安全文化是基礎,沒有安全文化,就無法生產出安全的產品。其次,構建你相信可以打造出安全產品的系統,然后嘗試將其與標準對標,并查看存在哪些差距。第三,安全狀況報告是開發的重要組成部分,必須在整個開發過程中隨時遵循,而不是用作開發結束的標簽。


    ADAS和自動駕駛的初衷都是安全


    時至今日,ADAS遠未普及,其功能的升級未必可以達到高級自動駕駛。出于道路安全考慮,當務之急仍是做好和普及ADAS。毫無疑問,現在推進ADAS的初衷是為了安全,也是無人駕駛的關鍵落地點。目前歐美日均已將ADAS列入汽車安全法規,中國尚未納入。


    主動安全系統是現代汽車輔助駕駛系統的重要組成部分。特斯拉曾在2019年第4季安全報告中信心滿滿地指出:自動駕駛系統或許遠比我們想象中要更加可靠。特斯拉售出車輛的事故數據表明,第4季在使用Autopilot自動駕駛功能情況下,平均每494萬公里發生一次事故;未使用Autopilot但有主動安全系統情況下,平均每338萬公里發生一次事故;兩者皆無平均每264萬公里就會發生一次事故。從這一點看,自動駕駛(ADAS)在作為駕駛輔助之余,對削減事故還是很有用的。現在看,其可信度會大打折扣。


    未來的自動駕駛(主動安全系統)應該在車輛出現故障或事故時可以把車開到安全地帶,甚至將受傷的人員送到醫院,那的確是未來的事情。


    要不要舍命陪君子?


    “果粉”也就算了,“特粉”可是在舍命陪君子。yieldHUB業務開發經理Andre van de Geijn在討論芯片安全性時的說法很能說明問題:“這取決于芯片用在汽車的哪個部分。如果用在娛樂系統,可以使用與數百萬部手機相同的組件,你可以信任這些組件。如果你的手機故障率很高,立即可以換一個。許多主機廠說,這只是一個組件,我可以取出模塊,換上一個新的模塊。但如果是汽車管理控制單元,那就完全不同了。”


    為確定是否恰當地選擇了某個產品,你需要清楚地了解該產品究竟可以為你帶來什么:如何使用該產品,可以用該產品做什么或不能用它來做什么。就像特斯拉剛推出Autopilot時稱之為“自動駕駛系統”而誤導了消費者,屢屢付出生命代價之后才更名為“自動輔助駕駛系統”。


    Zheng Yi解釋說,安全產品常使用一些不同的名稱,導致了購買時的混亂情況。消費者需要對將要購買的產品建立清晰的認識,這一點非常重要。你必須多問幾個問題。


    關于產品安全的幾個問題


    安全才是第一位


    說一千道一萬,安全法規,哪個造車的、買車的、開車的不懂?為了市場利益置安全于不顧,至少是不夠重視,實屬不該;反觀買車的就沒有責任嗎?已經明知道這車不夠安全,為什么還要掏錢呢?


    (審核編輯: 智匯小新)

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