遠程遙控泊車輔助系統(tǒng)功能安全整車級測試方法研究

王 宇， 張宏偉， 張 通， 劉 磊， 秦孔建， 郭魁元

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

1 引言

車輛智能化的發(fā)展趨勢預示著智能化電子電氣系統(tǒng)承擔著越來越多的安全職責。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雜，由此帶來的風險概率也逐漸增加。智能化輔助系統(tǒng)一旦發(fā)生失效，將會造成非常嚴重的交通事故，后果不堪設(shè)想。為此，全國汽車標準化技術(shù)委員會在2017年頒布實施了GB/T 34590《道路車輛 功能安全》標準，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：自動泊車輔助 （APA，Auto Parking Assist）系統(tǒng)、遠程遙控泊車輔助 （RPA，Remote Parking Assist）系統(tǒng)、自動代客泊車 （AVP，Automated Valet Parking） 系統(tǒng)［2］。本文針對更具智能化的RPA系統(tǒng)進行功能安全分析與討論，設(shè)計其整車級測試評價方法，并進行試驗驗證。

2 功能安全簡述

GB/T 34590《道路車輛 功能安全》中對功能安全的定義是：不存在由電子電氣系統(tǒng)的功能異常表現(xiàn)引起的危害而導致不合理的風險［1］。安全是未來汽車發(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行過程中的安全，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行。功能安全標準提供了一個包括管理、開發(fā)、生產(chǎn)、運行、服務等汽車全生命周期過程，國內(nèi)外主流車企、零部件供應商均已將功能安全要求嵌入到其研發(fā)生產(chǎn)過程當中，并且功能安全得到越來越多的重視［3］。

3 RPA測試方法研究

3.1 RPA系統(tǒng)簡述

RPA系統(tǒng)是在自動泊車技術(shù)的基礎(chǔ)之上發(fā)展而來的，該技術(shù)的誕生能夠很好地解決停車后難以打開自車車門的場景。車載傳感器主要由12個超聲波傳感器、4個環(huán)視攝像頭組成，車內(nèi)RPA控制器將超聲波信號和攝像頭信號進行融合，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APP采用藍牙、WIFI或4G等不同通信方式進行通信［4~5］。RPA系統(tǒng)的硬件組成架構(gòu)如圖1所示。

圖1 手機APP式RPA硬件架構(gòu)

3.2 功能安全分析

進行RPA系統(tǒng)測試評價方法研究的前提是對RPA系統(tǒng)進行功能安全相關(guān)的分析。對RPA系統(tǒng)進行危害分析和得出安全目標的過程遵循了GB/T 34590《道路車輛 功能安全》標準要求，主要有相關(guān)項定義、危害分析、危害事件、風險評估和整車級安全目標5個過程［6］。最終設(shè)計得出能夠確認車輛是否滿足安全目標的測試方法。

通過進行功能安全相關(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 測試方法設(shè)計

3.3.1 RPA持續(xù)遙控功能丟失

3.3.1.1 測試場景

采用置于兩輛相互平行、同向放置的車輛中間的車位進行試驗。車位的長度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 測試方法

圖2 RPA持續(xù)遙控功能丟失場景

表2 RPA持續(xù)遙控功能丟失試驗場景

1）RPA持續(xù)遙控功能丟失測試試驗場景如圖3所示，當測試車輛結(jié)束車位掃描并停車后，測試人員在遙控距離有效范圍內(nèi)應用遙控裝置啟動泊車功能，啟動方式按照系統(tǒng)設(shè)計要求進行，觀察車輛是否能夠正常實現(xiàn)泊車功能。

圖3 RPA持續(xù)遙控功能丟失測試示意圖

2）當測試車輛結(jié)束車位掃描并停車后，測試人員在遙控距離有效范圍內(nèi)應用遙控裝置啟動泊車功能，啟動方式按照系統(tǒng)設(shè)計要求進行，在此過程中，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)正常實現(xiàn)泊車功能，且遙控故障注入后，系統(tǒng)報警、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 測試場景

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

表4 RPA持續(xù)遙控功能誤用場景

3.3.2.2 測試方法

1）試驗場景如圖4所示。當測試車輛已結(jié)束車位掃描并停車后，測試人員在遙控距離6m內(nèi)應用遙控裝置啟動泊車功能，觀察車輛能否正常啟動。

2）當測試車輛已結(jié)束車位掃描并停車后，測試人員應用遙控裝置分別在垂直A、B、C3點6.1m處啟動泊車功能并控制泊車。車輛長度為L，B點為車輛外沿中點。

圖4 RPA遙控功能誤用測試示意圖

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

4 實車測試驗證

為保證RPA測試評價方法的有效性和合理性，需要與行業(yè)專家進行討論研究，另外也需要對在售車輛進行實車測試驗證。本文挑選了市場上具備RPA系統(tǒng)的2種車型X、Y，在中汽中心園區(qū)試驗場進行了相關(guān)驗證測試，2種車型的試驗結(jié)果如表5、表6所示。

試驗結(jié)果表明，車型X、Y試驗結(jié)果的表現(xiàn)形式不同，并且能夠檢測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)計的該RPA測試評價方法具備合理性和可實施性。

5 結(jié)論

本文通過對RPA系統(tǒng)進行硬件架構(gòu)分析，進行功能安全危害分析，并結(jié)合實際的運行場景確定整車級危害。最后，在以上對RPA系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，為了驗證不同車輛能否達到功能安全要求，設(shè)計了相應的測試方法及故障注入方式，并選取了市售的車型X、車型Y進行測試驗證，驗證了測試方法的合理性和可實施性，為RPA系統(tǒng)的功能安全開發(fā)及測試驗證提供了指導依據(jù)。

表5 車型X試驗結(jié)果列表

表6 車型Y試驗結(jié)果列表