汽车功能安全——智能化与电动化的要求 原书第2版

本书的内容是博世集团安全总监汉斯-莱奥·罗斯，在汽车功能安全领域多年专业经验的总结和方法的系统梳理，本书翻译自德文版第2版，本书的论述基于ISO26262:2018，内容包括移动出行的安全基础、安全和功能安全、安全和系统工程、系统工程和安全、系统安全方法、系统层面的产品开发和系统安全工程的应用示例。本书内容贴合汽车产品开发实践，适合汽车行业从事设计、测试、安全等专业的工程师，尤其是汽车电子开发工程师阅读使用，也适合高等院校车辆工程及相关专业师生参考阅读。

汉斯-莱奥·罗斯自2019年起在博世公司负责车辆安全。从2015年到2018年，他在博世工程有限公司担任项目经理，主要负责汽车和航空项目的安全活动，并为高度自动化的驾驶功能开发了初步的安全概念。从2014年到2015年间，他负责曼多欧洲的基础设施建设，支持欧洲研发活动。在他的领导下，符合最新安全标准和Autosar标准的未来ESP系统和电子驻车制动器的基础软件被开发出来。在此之前，他在大陆公司工作了十年，负责功能安全的引入，并协调所有跨业务领域的安全活动。在这一期间，他还领导了德国ISO 26262标准制定工作组，并代表公司在国际委员会中发言。他还曾临时担任过产品开发流程、方法和工具部门的负责人。在普瑞萨格诺埃尔气体技术公司工作时，他计划并实施了对天然气工业具有重要意义的安全相关设施和系统。在HIMA公司，他最初负责英国及北欧和东欧地区的安全控制系统销售，后来转任产品经理一职。 汉斯-莱奥·罗斯在帕德博恩大学完成了电气工程专业的本科学位，研究重点方向是通信技术。在职期间，他还在巴塞尔大学获得了工商管理和市场营销的高级研究硕士。

中文版前言 前言 作者简介 第1章?移动出行的安全 基础1 1.1　本书中的注释2 1.2　安全作为社会权益3 1.3　汽车相关法律4 1.3.1　德国道路交通法 （StVG）4 1.3.2　《道路交通法》的由来5 1.3.3　道路交通法适应全球化 趋势7 1.3.4　修改《道路交通法》以 适应未来的出行解决 方案8 1.3.5　日内瓦和维也纳道路交通 公约10 1.4　欧盟指令11 1.4.1　欧盟道路交通指令11 1.4.2　欧盟车辆类别12 1.4.3　欧盟新型燃料指令12 1.5　许可标准13 1.6　美国许可法规15 1.7　联合国/欧洲经委会法规与 美国许可法规的协调16 1.8　法律与未来的机动性18 1.9　德国的产品责任18 1.10　中国的法律法规21 第2章　安全和功能 安全24 2.1　为什么道路车辆需要功能 安全？24 2.2　风险、安全和功能安全25 2.2.1　危险的来源26 2.2.2　IEC 61508中的风险和 完整性定义29 2.2.3　ISO 26262中的风险 定义36 2.3　质量管理体系38 2.3.1　从ISO 26262角度观察 质量管理体系43 2.3.2　先期质量计划45 2.3.3　流程模型46 2.3.4　V模型47 2.3.5　瀑布模型51 2.3.6　螺旋模型52 2.4　汽车和安全生命周期54 2.4.1　汽车安全生命周期56 2.4.2　ISO 26262的安全生命 周期57 2.4.3　安全与安全生命周期60 第3章?安全性和系统 工程63 3.1　安全性是新出行概念的基本 要求63 3.1.1　自动驾驶作为未来的出行 方式63 3.1.2　运行安全67 3.1.3　自动驾驶的运行安全 概念68 3.2　汽车未来安全生命周期的 拓展70 3.2.1　处于被定义好的环境中的 车辆70 3.2.2　危害和风险分析71 3.2.3　验证和确认措施72 3.2.4　相关法律领域的审查72 3.2.5　关键数据和参数73 3.2.6　自动驾驶功能的运行 安全74 3.2.7　获得自动驾驶汽车公共道 路上驾驶许可的方法76 3.2.8　涉及自动运输系统的机械 工程标准80 3.2.9　扩展的安全生命周期82 3.3　系统安全86 3.3.1　历史和哲学背景86 3.3.2　可靠性、技术和安全性89 3.3.3　技术可靠性90 3.3.4　可靠性和安全性94 第4章?系统工程和 安全98 4.1　架构开发的视角98 4.1.1　架构的利益相关者100 4.1.2　架构视图104 4.1.3　水平抽象层107 4.1.4　层级和架构115 4.2　需求和架构开发116 4.2.1　需求和设计规范118 4.2.2　功能架构和验证120 4.3　开发需求和架构的系统 工程122 4.3.1　功能分析126 4.3.2　作用链分析127 4.3.3　软件开发和架构131 4.4　车辆安全134 4.4.1　车辆安全的历史概况135 4.4.2　车辆安全基础138 4.4.3　NCAP—“新车评估 计划”139 4.4.4　电池安全139 4.4.5　电动汽车的车辆安全 架构142 第5章?系统安全 方法145 5.1　通过危害和风险分析制定 要求145 5.1.1　安全完整性中的危害和 风险分析149 5.1.2　根据ISO 26262进行危 害分析和风险评估151 5.1.3　安全目标158 5.2　安全概念160 5.2.1　功能安全概念165 5.2.2　技术安全概念174 5.2.3　微控制器安全概念178 5.3　系统分析182 5.3.1　系统分析方法183 5.3.2　ISO 26262的安全 分析189 5.3.3　错误传播196 5.3.4　横向和纵向的错误 传播201 5.3.5　归纳法安全分析205 5.3.6　演绎法安全分析207 5.3.7　定量安全分析211 5.3.8　架构指标214 5.3.9　顶端错误指标218 5.3.10　传感器或其他组件的 错误度量222 5.3.11　晶振的ISO 26262 度量223 5.3.12　相关故障分析227 5.4　安全生命周期中的安全 分析233 5.5　开发过程中的验证239 5.6　验证要求240 5.7　基于ARP 4761的分析 过程242 第6章?系统层面的产品 开发245 6.1　组件级别的产品开发250 6.1.1　机械开发252 6.1.2　电子开发253 6.1.3　软件开发258 6.2　功能安全和时间限制264 6.2.1　错误响应时间间隔的安全 视角264 6.2.2　安全视角和实时系统265 6.2.3　时序和确定性267 6.2.4　调度视角268 6.2.5　硬实时系统中的混合 临界性270 6.2.6　程序的顺序控制以及控制 与数据流监控机制272 6.2.7　汽车操作系统274 6.2.8　安全计算环境275 6.2.9　预测性状态监控276 6.3　产品实现中的系统工程277 6.4　系统集成280 6.5　验证和测试281 6.5.1　基于安全分析的验证284 6.5.2　测试方法286 6.5.3　技术要素的集成287 6.6　确认288 6.7　释放291 6.7.1　流程释放291 6.7.2　量产生产的释放292 6.8　功能安全的确认293 6.8.1　评审以确认符合标准293 6.8.2　功能安全过程分析294 6.8.3　安全活动的验证294 6.8.4　功能安全的评估296 6.9　安全证书297 6.10　基于模型的开发298 6.10.1　功能安全模型301 6.10.2　模型基础303 6.10.3　基于模型的安全 分析305 6.10.4　建模以降低复杂性305 第7章?系统安全工程的 应用示例308 7.1　云中的安全性309 7.1.1　空中固件下载309 7.1.2　来自基础设施的车辆 控制信息311 7.1.3　高度可用的安全架构313 7.1.4　云的安全性术语314 7.2　安全和保护功能317 7.2.1　名义性能317 7.2.2　作为风险根源识别或措施 的冗余机制324 7.2.3　可用性和安全性326 7.2.4　L3自动驾驶334 7.3　保护等级和障碍336 7.3.1　错误和风险金字塔336 7.3.2　降低风险的多??样性339 7.3.3　人工智能和安全342 7.3.4　多级保护344 7.4　自动驾驶安全功能348 7.4.1　交通区域防护348 7.4.2　交通空间和态势感知351 7.4.3　交通区域信息采集352 7.4.4　自动驾驶的作用链353 7.4.5　在网格上测量周围 环境354 7.5　进一步的出行概念展望356