Как да проектираме диагностична система за съответствие с ASIL - D
Като доставчик наASIL-D Функционална безопаснострешения, разбирам критичната важност на проектирането на диагностична система, която отговаря на строгите изисквания на ASIL - D (Automotive Safety Integrity Level D). ASIL - D представлява най-високото ниво на интегритет на безопасност в автомобилната индустрия и съответствието е от съществено значение за системи, при които повреда може да доведе до животозастрашаващи ситуации, като напр.Автономно спиранеиКитайско интелигентно шаси Sci - tech.
Разбиране на изискванията за ASIL - D
За да се проектира диагностична система за съответствие с ASIL - D, първо трябва да имате задълбочено разбиране на изискванията на ASIL - D. Тези изисквания са определени в ISO 26262, международен стандарт за функционална безопасност на пътните превозни средства. ASIL - D изисква изключително ниски вероятности от опасни повреди. Например, вероятността за едноточкова повреда, водеща до опасно събитие, трябва да бъде по-малка от 10⁻⁹ на час, а вероятността за латентна повреда, водеща до опасно събитие, трябва да бъде по-малка от 10⁻⁸ на час.
Един от ключовите аспекти на ASIL - D е необходимостта от цялостно диагностично покритие. Това означава, че диагностичната система трябва да може да открива и изолира грешки във всички критични компоненти на системата. Освен това диагностичната система трябва да може да реагира на неизправности своевременно, или чрез активиране на безопасно състояние, или чрез предоставяне на предупреждение на водача или други съответни системи.
Проектиране на системна архитектура
Архитектурата на диагностичната система играе решаваща роля за постигане на съответствие с ASIL - D. Често срещан подход е да се използва излишна архитектура, при която множество независими канали се използват за изпълнение на една и съща функция. Например, в автономна спирачна система, два независими сензора могат да се използват за измерване на разстоянието до превозното средство отпред. Ако един сензор се повреди, другият може да продължи да предоставя необходимата информация на контролния блок.
В допълнение към хардуерното резервиране може да се приложи и софтуерно резервиране. Това може да включва използване на различни алгоритми или езици за програмиране за изпълнение на една и съща функция в различни софтуерни модули. Ако един модул се повреди, другият може да поеме управлението, осигурявайки непрекъсната работа на системата.
Друг важен аспект на системната архитектура е комуникацията между различните компоненти. В система ASIL - D комуникационната мрежа трябва да бъде високо надеждна и устойчива на грешки. Това може да се постигне чрез използване на излишни комуникационни връзки и техники за коригиране на грешки.
Откриване и изолиране на неизправности
Откриването на неизправност е първата стъпка в диагностичния процес. Има няколко техники, които могат да се използват за откриване на грешки в ASIL - D система. Една от най-разпространените техники е използването на сензори за наблюдение на физическите параметри на системата, като температура, налягане и напрежение. Ако датчик открие стойност, която е извън нормалния диапазон, това може да означава повреда.
Друга техника е използването на механизми за самотестване в компонентите. Например микроконтролерът може да извърши самотест на своята вътрешна памет и логически схеми при стартиране и по време на работа. Ако бъде открита повреда, микроконтролерът може да я докладва на диагностичната система.
След като бъде открита повреда, следващата стъпка е да се изолира повредата. Това включва определяне кой компонент или подсистема причинява повредата. Изолирането на грешките може да бъде постигнато чрез използване на комбинация от диагностични алгоритми и анализ на дървото на грешките. Диагностичните алгоритми могат да анализират данните от сензора и друга системна информация, за да идентифицират източника на повредата, докато анализът на дървото на повредата може да помогне да се идентифицират всички възможни причини за определена повреда.
Диагностичен анализ на покритието
Анализът на диагностичното покритие е съществена част от процеса на проектиране на диагностична система ASIL - D. Този анализ включва определяне на процента на грешките, които диагностичната система може да открие и изолира. За съответствие с ASIL - D е необходимо високо диагностично покритие, обикновено над 99%.
За извършване на анализ на диагностично покритие може да се проведе тест за инжектиране на грешка. При този тест грешките се въвеждат умишлено в системата и диагностичната система се оценява, за да се види дали може да открие и изолира тези грешки. Въз основа на резултатите от теста за инжектиране на неизправност, диагностичната система може да бъде подобрена, за да се увеличи нейното диагностично покритие.
Механизми за безопасност и реакция при повреда
В допълнение към откриването и изолирането на неизправности, диагностичната система трябва също така да може да реагира на неизправности по безопасен начин. Това включва активиране на механизми за безопасност, за да се предотврати възникването на опасното събитие. Например, в автономна спирачна система, ако бъде открита повреда в сензора, който измерва разстоянието до автомобила отпред, системата може да активира функция за аварийно спиране, за да спре автомобила, преди да настъпи сблъсък.
Механизмите за безопасност могат да бъдат базирани на хардуер или софтуер. Базираните на хардуер механизми за безопасност включват неща като резервни захранвания, аварийни превключватели и релета за безопасност при повреда. Базираните на софтуер механизми за безопасност включват неща като процедури за аварийно изключване и алгоритми за преконфигуриране.
Времето за реакция при повреда също е критичен фактор в системата ASIL - D. Диагностичната система трябва да може да открива и реагира на грешки в много кратък период от време. Стандартът ISO 26262 определя специфични изисквания за времето за реакция при повреда в зависимост от естеството на опасното събитие.
Валидиране и проверка
След като диагностичната система е проектирана, тя трябва да бъде валидирана и проверена, за да се гарантира, че отговаря на изискванията на ASIL - D. Валидирането включва тестване на системата в реална среда, за да се гарантира, че работи според очакванията. Проверката включва проверка дали проектът на системата отговаря на определените изисквания.
Тестването за валидиране може да включва неща като пътни тестове, стендови тестове и симулационни тестове. Пътните тестове включват тестване на системата в реално превозно средство на тестова писта или обществени пътища. Стендовите тестове включват тестване на отделни компоненти или подсистеми в лабораторна среда. Симулационните тестове включват използване на компютърни модели за симулиране на поведението на системата при различни условия.
Проверката може да се извърши с помощта на различни техники, като преглед на кода, статичен анализ и динамичен анализ. Прегледите на кода включват ръчна проверка на изходния код на софтуера, за да се гарантира, че няма грешки и отговаря на определените изисквания. Статичният анализ включва използването на инструменти за анализиране на изходния код, без действителното му изпълнение. Динамичният анализ включва изпълнение на софтуера и анализ на поведението му.
Заключение
Проектирането на диагностична система за съответствие с ASIL - D е сложна и предизвикателна задача. Изисква задълбочено разбиране на изискванията на ASIL - D, добре проектирана системна архитектура, ефективни техники за откриване и изолиране на грешки, високо диагностично покритие, надеждни механизми за безопасност и задълбочено валидиране и проверка.
Като аASIL-D Функционална безопасностдоставчик, ние имаме експертизата и опита, за да ви помогнем да проектирате и внедрите диагностична система, която отговаря на най-високите стандарти за безопасност. Ако се интересувате да научите повече за нашите решения или искате да обсъдите конкретен проект, препоръчваме ви да се свържете с нас за обсъждане на обществени поръчки.
Референции
- ISO 26262 - Пътни превозни средства - Функционална безопасност.
- Автомобилна безопасност - Проектиране на критични системи: Методи и техники за пътни и извънпътни превозни средства.
- Доклади на Международната конференция за функционална безопасност в автомобилните системи.