Jak zaprojektować system diagnostyczny zgodny z ASIL - D

Jako dostawcaBezpieczeństwo funkcjonalne ASIL-Drozwiązań, rozumiem kluczowe znaczenie zaprojektowania systemu diagnostycznego spełniającego rygorystyczne wymagania ASIL - D (Poziom integralności bezpieczeństwa samochodowego D). ASIL - D reprezentuje najwyższy poziom integralności bezpieczeństwa w przemyśle motoryzacyjnym, a zgodność jest niezbędna w przypadku systemów, w których awaria może prowadzić do sytuacji zagrażających życiu, takich jakAutonomiczne hamowanieIChińskie inteligentne podwozie Sci - tech.

Zrozumienie wymagań ASIL - D

Aby zaprojektować system diagnostyczny pod kątem zgodności z ASIL - D, należy najpierw dogłębnie zrozumieć wymagania ASIL - D. Wymagania te są określone w ISO 26262, międzynarodowej normie dotyczącej bezpieczeństwa funkcjonalnego w pojazdach drogowych. ASIL - D wymaga bardzo niskiego prawdopodobieństwa wystąpienia niebezpiecznych awarii. Na przykład prawdopodobieństwo wystąpienia usterki jednopunktowej prowadzącej do zdarzenia niebezpiecznego musi być mniejsze niż 10⁻⁹ na godzinę, a prawdopodobieństwo usterki ukrytej prowadzącej do zdarzenia niebezpiecznego musi być mniejsze niż 10⁻⁸ na godzinę.

Jednym z kluczowych aspektów ASIL-D jest potrzeba kompleksowego pokrycia diagnostycznego. Oznacza to, że system diagnostyczny musi być w stanie wykryć i wyizolować usterki we wszystkich krytycznych elementach systemu. Ponadto system diagnostyczny musi być w stanie w odpowiednim czasie reagować na usterki, aktywując stan bezpieczny lub ostrzegając kierowcę lub inne odpowiednie systemy.

Projekt architektury systemu

Architektura systemu diagnostycznego odgrywa kluczową rolę w osiągnięciu zgodności z ASIL - D. Powszechnym podejściem jest zastosowanie architektury redundantnej, w której do wykonywania tej samej funkcji wykorzystuje się wiele niezależnych kanałów. Na przykład w autonomicznym układzie hamulcowym można zastosować dwa niezależne czujniki do pomiaru odległości od pojazdu poprzedzającego. Jeśli jeden czujnik ulegnie awarii, drugi może nadal dostarczać niezbędne informacje do jednostki sterującej.

Oprócz redundancji sprzętowej można zastosować także redundancję programową. Może to obejmować użycie różnych algorytmów lub języków programowania do wykonywania tej samej funkcji w różnych modułach oprogramowania. W przypadku awarii jednego modułu, drugi może go przejąć, zapewniając ciągłość pracy systemu.

Kolejnym ważnym aspektem architektury systemu jest komunikacja pomiędzy różnymi komponentami. W systemie ASIL - D sieć komunikacyjna musi być wysoce niezawodna i odporna na awarie. Można to osiągnąć poprzez zastosowanie redundantnych łączy komunikacyjnych i technik korekcji błędów.

Wykrywanie i izolowanie usterek

Wykrywanie usterek jest pierwszym krokiem w procesie diagnostycznym. Istnieje kilka technik, które można zastosować do wykrywania usterek w systemie ASIL - D. Jedną z najbardziej powszechnych technik jest zastosowanie czujników do monitorowania parametrów fizycznych układu, takich jak temperatura, ciśnienie i napięcie. Jeśli czujnik wykryje wartość wykraczającą poza normalny zakres, może to wskazywać na usterkę.

Inną techniką jest wykorzystanie mechanizmów samotestujących w komponentach. Na przykład mikrokontroler może przeprowadzić autotest swojej pamięci wewnętrznej i obwodów logicznych podczas uruchamiania i podczas pracy. W przypadku wykrycia usterki mikrokontroler może zgłosić ją do systemu diagnostycznego.

Następnym krokiem po wykryciu usterki jest jej wyizolowanie. Obejmuje to określenie, który komponent lub podsystem powoduje usterkę. Izolację usterek można osiągnąć poprzez zastosowanie kombinacji algorytmów diagnostycznych i analizy drzewa usterek. Algorytmy diagnostyczne mogą analizować dane z czujników i inne informacje o systemie w celu zidentyfikowania źródła usterki, natomiast analiza drzewa usterek może pomóc w zidentyfikowaniu wszystkich możliwych przyczyn konkretnej usterki.

Analiza zasięgu diagnostycznego

Analiza pokrycia diagnostycznego jest istotną częścią procesu projektowania systemu diagnostycznego ASIL - D. Analiza ta polega na określeniu procentu usterek, które system diagnostyczny jest w stanie wykryć i wyizolować. Aby zapewnić zgodność z ASIL - D, wymagany jest wysoki zakres diagnostyki, zwykle większy niż 99%.

Aby przeprowadzić analizę pokrycia diagnostycznego, można przeprowadzić test wstrzykiwania usterek. Podczas tego testu usterki są celowo wprowadzane do systemu, a system diagnostyczny jest oceniany pod kątem możliwości wykrycia i wyizolowania tych usterek. Na podstawie wyników testu wtrysku usterek można ulepszyć system diagnostyczny, zwiększając jego zasięg diagnostyczny.

Mechanizmy bezpieczeństwa i reakcja na usterkę

Oprócz wykrywania i izolowania usterek, system diagnostyczny musi także być w stanie bezpiecznie reagować na usterki. Wiąże się to z uruchomieniem mechanizmów bezpieczeństwa, które mają zapobiec wystąpieniu niebezpiecznego zdarzenia. Na przykład w autonomicznym układzie hamulcowym, jeśli zostanie wykryta usterka czujnika mierzącego odległość od pojazdu poprzedzającego, system może włączyć funkcję hamowania awaryjnego, aby zatrzymać pojazd przed kolizją.

Mechanizmy bezpieczeństwa mogą być oparte na sprzęcie lub oprogramowaniu. Sprzętowe mechanizmy bezpieczeństwa obejmują takie elementy, jak redundantne zasilacze, wyłączniki awaryjne i przekaźniki odporne na awarie. Mechanizmy bezpieczeństwa oparte na oprogramowaniu obejmują takie elementy, jak procedury wyłączania awaryjnego i algorytmy rekonfiguracji.

Czas reakcji na błąd jest również krytycznym czynnikiem w systemie ASIL - D. System diagnostyczny musi być w stanie wykryć usterki i zareagować na nie w bardzo krótkim czasie. Norma ISO 26262 określa szczegółowe wymagania dotyczące czasu reakcji na błąd, w zależności od charakteru zdarzenia niebezpiecznego.

Walidacja i weryfikacja

Po zaprojektowaniu systemu diagnostycznego należy go zwalidować i zweryfikować, aby upewnić się, że spełnia wymagania ASIL - D. Walidacja polega na przetestowaniu systemu w rzeczywistym środowisku, aby upewnić się, że działa zgodnie z oczekiwaniami. Weryfikacja polega na sprawdzeniu, czy projekt systemu spełnia określone wymagania.

Testy walidacyjne mogą obejmować testy drogowe, testy laboratoryjne i testy symulacyjne. Testy drogowe polegają na testowaniu systemu w prawdziwym pojeździe na torze testowym lub drogach publicznych. Testy laboratoryjne obejmują testowanie poszczególnych komponentów lub podsystemów w środowisku laboratoryjnym. Testy symulacyjne polegają na wykorzystaniu modeli komputerowych do symulacji zachowania systemu w różnych warunkach.

Weryfikację można przeprowadzić przy użyciu różnych technik, takich jak przeglądy kodu, analiza statyczna i analiza dynamiczna. Przeglądy kodu polegają na ręcznym sprawdzeniu kodu źródłowego oprogramowania, aby upewnić się, że jest on wolny od błędów i spełnia określone wymagania. Analiza statyczna polega na użyciu narzędzi do analizy kodu źródłowego bez jego faktycznego wykonywania. Analiza dynamiczna polega na uruchomieniu oprogramowania i analizie jego zachowania.

Wniosek

Zaprojektowanie systemu diagnostycznego pod kątem zgodności z ASIL - D jest zadaniem złożonym i wymagającym. Wymaga głębokiego zrozumienia wymagań ASIL - D, dobrze zaprojektowanej architektury systemu, skutecznych technik wykrywania i izolowania usterek, wysokiego zasięgu diagnostycznego, niezawodnych mechanizmów bezpieczeństwa oraz dokładnej walidacji i weryfikacji.

jakoBezpieczeństwo funkcjonalne ASIL-Ddostawcą, posiadamy wiedzę i doświadczenie, które pomogą Państwu zaprojektować i wdrożyć system diagnostyczny spełniający najwyższe standardy bezpieczeństwa. Jeżeli są Państwo zainteresowani dodatkowymi informacjami na temat naszych rozwiązań lub chcieliby Państwo omówić konkretny projekt, zachęcamy do kontaktu w celu rozmów zakupowych.

Referencje

• ISO 26262 – Pojazdy drogowe – Bezpieczeństwo funkcjonalne.
• Bezpieczeństwo samochodowe - projektowanie systemów krytycznych: metody i techniki dla pojazdów drogowych i terenowych.
• Materiały z Międzynarodowej Konferencji na temat Bezpieczeństwa Funkcjonalnego w Systemach Motoryzacyjnych.