王 宇， 張宏偉， 張 通， 劉 磊， 秦孔建， 郭魁元

（1.中汽研汽車檢驗(yàn)中心 （天津）有限公司，天津 300300；2.中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司，天津 300300）

1 引言

車輛智能化的發(fā)展趨勢(shì)預(yù)示著智能化電子電氣系統(tǒng)承擔(dān)著越來(lái)越多的安全職責(zé)。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的快速發(fā)展促使車輛所具備的智能化輔助功能日益復(fù)雜，由此帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)概率也逐漸增加。智能化輔助系統(tǒng)一旦發(fā)生失效，將會(huì)造成非常嚴(yán)重的交通事故，后果不堪設(shè)想。為此，全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)在2017年頒布實(shí)施了GB/T 34590《道路車輛 功能安全》標(biāo)準(zhǔn)，旨在提高道路車輛電子電氣系統(tǒng)的可靠性［1］。

智能輔助系統(tǒng)按車輛的行駛狀態(tài)可分為行車功能和泊車功能。目前國(guó)內(nèi)已量產(chǎn)的車輛具有的泊車輔助功能主要有3類，分別為：自動(dòng)泊車輔助 （APA，Auto Parking Assist）系統(tǒng)、遠(yuǎn)程遙控泊車輔助 （RPA，Remote Parking Assist）系統(tǒng)、自動(dòng)代客泊車 （AVP，Automated Valet Parking） 系統(tǒng)［2］。本文針對(duì)更具智能化的RPA系統(tǒng)進(jìn)行功能安全分析與討論，設(shè)計(jì)其整車級(jí)測(cè)試評(píng)價(jià)方法，并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

2 功能安全簡(jiǎn)述

GB/T 34590《道路車輛 功能安全》中對(duì)功能安全的定義是：不存在由電子電氣系統(tǒng)的功能異常表現(xiàn)引起的危害而導(dǎo)致不合理的風(fēng)險(xiǎn)［1］。安全是未來(lái)汽車發(fā)展的首要因素，而功能安全的最終目的就是確保車輛在運(yùn)行過(guò)程中的安全，即便車輛的電子電器系統(tǒng)出現(xiàn)故障，依然可以保證車輛能夠安全地運(yùn)行。功能安全標(biāo)準(zhǔn)提供了一個(gè)包括管理、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、運(yùn)行、服務(wù)等汽車全生命周期過(guò)程，國(guó)內(nèi)外主流車企、零部件供應(yīng)商均已將功能安全要求嵌入到其研發(fā)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，并且功能安全得到越來(lái)越多的重視［3］。

3 RPA測(cè)試方法研究

3.1 RPA系統(tǒng)簡(jiǎn)述

RPA系統(tǒng)是在自動(dòng)泊車技術(shù)的基礎(chǔ)之上發(fā)展而來(lái)的，該技術(shù)的誕生能夠很好地解決停車后難以打開(kāi)自車車門的場(chǎng)景。車載傳感器主要由12個(gè)超聲波傳感器、4個(gè)環(huán)視攝像頭組成，車內(nèi)RPA控制器將超聲波信號(hào)和攝像頭信號(hào)進(jìn)行融合，做出判斷，控制車輛行駛。RPA系統(tǒng)一般使用遙控鑰匙或手機(jī)APP作為車輛的遙控裝置，遙控鑰匙與車輛之間采用LF/RF射頻通信；手機(jī)APP采用藍(lán)牙、WIFI或4G等不同通信方式進(jìn)行通信［4~5］。RPA系統(tǒng)的硬件組成架構(gòu)如圖1所示。

圖1 手機(jī)APP式RPA硬件架構(gòu)

3.2 功能安全分析

進(jìn)行RPA系統(tǒng)測(cè)試評(píng)價(jià)方法研究的前提是對(duì)RPA系統(tǒng)進(jìn)行功能安全相關(guān)的分析。對(duì)RPA系統(tǒng)進(jìn)行危害分析和得出安全目標(biāo)的過(guò)程遵循了GB/T 34590《道路車輛 功能安全》標(biāo)準(zhǔn)要求，主要有相關(guān)項(xiàng)定義、危害分析、危害事件、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和整車級(jí)安全目標(biāo)5個(gè)過(guò)程［6］。最終設(shè)計(jì)得出能夠確認(rèn)車輛是否滿足安全目標(biāo)的測(cè)試方法。

通過(guò)進(jìn)行功能安全相關(guān)分析，綜合考慮危害事件的危害程度和泊車場(chǎng)景兼顧等多方面，挑選出以下幾種典型的危害事件。危害事件如表1所示。

表1 危害事件列表

3.3 測(cè)試方法設(shè)計(jì)

3.3.1 RPA持續(xù)遙控功能丟失

3.3.1.1 測(cè)試場(chǎng)景

采用置于兩輛相互平行、同向放置的車輛中間的車位進(jìn)行試驗(yàn)。車位的長(zhǎng)度X0=5.3m，寬度Y0=2.4m，RPA持續(xù)遙控功能如圖2、表2所示。

3.3.1.2 測(cè)試方法

圖2 RPA持續(xù)遙控功能丟失場(chǎng)景

表2 RPA持續(xù)遙控功能丟失試驗(yàn)場(chǎng)景

1）RPA持續(xù)遙控功能丟失測(cè)試試驗(yàn)場(chǎng)景如圖3所示，當(dāng)測(cè)試車輛結(jié)束車位掃描并停車后，測(cè)試人員在遙控距離有效范圍內(nèi)應(yīng)用遙控裝置啟動(dòng)泊車功能，啟動(dòng)方式按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，觀察車輛是否能夠正常實(shí)現(xiàn)泊車功能。

圖3 RPA持續(xù)遙控功能丟失測(cè)試示意圖

2）當(dāng)測(cè)試車輛結(jié)束車位掃描并停車后，測(cè)試人員在遙控距離有效范圍內(nèi)應(yīng)用遙控裝置啟動(dòng)泊車功能，啟動(dòng)方式按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，在此過(guò)程中，注入遙控故障。RPA故障形式如表3所示。

表3 RPA故障形式表

若車輛能夠在遙控距離6m內(nèi)正常實(shí)現(xiàn)泊車功能，且遙控故障注入后，系統(tǒng)報(bào)警、功能退出/暫停、車輛剎停，則能保證系統(tǒng)的安全措施滿足了安全要求。

3.3.2 RPA遙控功能誤用

3.3.2.1 測(cè)試場(chǎng)景

采用置于兩輛相互平行、同向放置的車輛中間的車位進(jìn)行試驗(yàn)。車位的長(zhǎng)度X0=5.3m，寬度Y0=2.4m，RPA遙控功能誤用場(chǎng)景如表4所示。

表4 RPA持續(xù)遙控功能誤用場(chǎng)景

3.3.2.2 測(cè)試方法

1）試驗(yàn)場(chǎng)景如圖4所示。當(dāng)測(cè)試車輛已結(jié)束車位掃描并停車后，測(cè)試人員在遙控距離6m內(nèi)應(yīng)用遙控裝置啟動(dòng)泊車功能，觀察車輛能否正常啟動(dòng)。

2）當(dāng)測(cè)試車輛已結(jié)束車位掃描并停車后，測(cè)試人員應(yīng)用遙控裝置分別在垂直A、B、C3點(diǎn)6.1m處啟動(dòng)泊車功能并控制泊車。車輛長(zhǎng)度為L(zhǎng)，B點(diǎn)為車輛外沿中點(diǎn)。

圖4 RPA遙控功能誤用測(cè)試示意圖

若車輛能夠在遙控距離6m內(nèi)正常實(shí)現(xiàn)泊車功能，且A、B、C三點(diǎn)3次試驗(yàn)中，泊車功能均未開(kāi)啟，則能保證系統(tǒng)的安全措施滿足了安全要求。

4 實(shí)車測(cè)試驗(yàn)證

為保證RPA測(cè)試評(píng)價(jià)方法的有效性和合理性，需要與行業(yè)專家進(jìn)行討論研究，另外也需要對(duì)在售車輛進(jìn)行實(shí)車測(cè)試驗(yàn)證。本文挑選了市場(chǎng)上具備RPA系統(tǒng)的2種車型X、Y，在中汽中心園區(qū)試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行了相關(guān)驗(yàn)證測(cè)試，2種車型的試驗(yàn)結(jié)果如表5、表6所示。

試驗(yàn)結(jié)果表明，車型X、Y試驗(yàn)結(jié)果的表現(xiàn)形式不同，并且能夠檢測(cè)出不同車輛在故障注入后的不同表現(xiàn)，能夠判斷不同車型是否滿足安全要求。這很大程度上表明設(shè)計(jì)的該RPA測(cè)試評(píng)價(jià)方法具備合理性和可實(shí)施性。

5 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)RPA系統(tǒng)進(jìn)行硬件架構(gòu)分析，進(jìn)行功能安全危害分析，并結(jié)合實(shí)際的運(yùn)行場(chǎng)景確定整車級(jí)危害。最后，在以上對(duì)RPA系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，為了驗(yàn)證不同車輛能否達(dá)到功能安全要求，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的測(cè)試方法及故障注入方式，并選取了市售的車型X、車型Y進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證，驗(yàn)證了測(cè)試方法的合理性和可實(shí)施性，為RPA系統(tǒng)的功能安全開(kāi)發(fā)及測(cè)試驗(yàn)證提供了指導(dǎo)依據(jù)。

表5 車型X試驗(yàn)結(jié)果列表

表6 車型Y試驗(yàn)結(jié)果列表