在電動化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化的技術(shù)發(fā)展大背景下，預(yù)期功能安全(Safety Of The Intended Functionality，以下簡稱SOTIF)成為汽車安全領(lǐng)域一個很熱門的概念。ISO 21448中，將自動駕駛汽車行駛時面臨的場景分為四類：已知安全場景1、已知不安全場景2、未知安全場景3以及未知不安全場景4。SOTIF標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)為：盡最大可能擴(kuò)大自動駕駛汽車相關(guān)系統(tǒng)在運(yùn)行時所面臨的已知安全場景1和未知安全場景4的范圍，盡最大可能減小已知危險(xiǎn)場景2和未知危險(xiǎn)場景3。

圖1 ISO 21448的四類場景

作為功能安全的補(bǔ)充，預(yù)期功能安全針對系統(tǒng)或組件的性能受限，導(dǎo)致預(yù)期功能不可達(dá)或系統(tǒng)的可預(yù)見人為誤操作的場景，通過規(guī)范化的流程，期望從系統(tǒng)層面做到功能設(shè)計(jì)完備。

/ ISO 21448標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展情況 /

ISO 21448是最有影響力的SOTIF標(biāo)準(zhǔn)，它由負(fù)責(zé)功能安全標(biāo)準(zhǔn)ISO 26262的工作組TC22/SC32/WG8編寫，在2016年2月啟動了ISO 21448 "Road Vehicles — Safety of the Intended Functionality"（《道路車輛-預(yù)期功能安全》）標(biāo)準(zhǔn)的研究工作，于2018年正式立項(xiàng)并啟動制定，于2019年1月份發(fā)布了PAS（可公開獲得的規(guī)范）版：ISO/PAS 21448:2019，提出了基于假設(shè)場景的風(fēng)險(xiǎn)解決邏輯和SOTIF總體分析驗(yàn)證流程。2020年11月，ISO發(fā)布DIS版草案，征集各國建議。2021年11月，ISO發(fā)布國際標(biāo)準(zhǔn)最終草案/FDIS 21448:2021，對該標(biāo)準(zhǔn)做了進(jìn)一步的完善和擴(kuò)充。ISO 21448標(biāo)準(zhǔn)于2022年6月正式發(fā)布。

作為一個年輕標(biāo)準(zhǔn)，ISO 21448必將帶領(lǐng)汽車安全領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)入一個全新的階段。

表1 ISO 21448發(fā)展情況

/ SOTIF相關(guān)專利申請態(tài)勢 /

標(biāo)準(zhǔn)和專利的關(guān)系是相互作用、相互影響相互促進(jìn)的，ISO 21448標(biāo)準(zhǔn)用于指導(dǎo)功能設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和確認(rèn)工作。從專利角度來看，SOTIF相關(guān)專利的技術(shù)方案同樣是圍繞功能設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和確認(rèn)工作。接下來讓我們通過“全球汽車專利大數(shù)據(jù)平臺AutoPat”，一起探索SOTIF相關(guān)專利目前的布局狀況。

圖2 SOTIF相關(guān)專利申請態(tài)勢

SOTIF相關(guān)專利處于技術(shù)萌芽期。專利申請數(shù)量較少，截至2022年9月27日，可以查詢到的公開專利共182件。自2016年開始有相關(guān)專利被申請，SOTIF相關(guān)專利申請量持續(xù)穩(wěn)定上漲，2021年達(dá)到60件，因有部分2021年和2022年申請的專利沒有被公開，預(yù)計(jì)未來上述專利得到釋放后，申請量會進(jìn)一步增多。

自動駕駛汽車SOTIF研究目前尚處于探索階段，因此該領(lǐng)域有較多技術(shù)空白點(diǎn)，具有較好的發(fā)展前景。

圖3 SOTIF相關(guān)專利頭部申請人

德國申請人占據(jù)優(yōu)勢，國內(nèi)申請人以高校及研究機(jī)構(gòu)為主。頭部申請人中，零部件供應(yīng)商博世、ZF分別位列第一和第二，日本電裝排名第三，國內(nèi)申請人中高校和研究機(jī)構(gòu)的表現(xiàn)較好，清華大學(xué)蘇州汽車研究院、清華大學(xué)技術(shù)儲備豐富，此外，國內(nèi)傳統(tǒng)車企江淮、東風(fēng)也在頭部申請人之列。

/ SOTIF相關(guān)典型專利 /

無論是系統(tǒng)層面還是組件層面，在感知、決策和執(zhí)行中的設(shè)計(jì)不足、功能局限以特定場景（極端天氣或特定道路和交通條件下）作為觸發(fā)條件，會導(dǎo)致汽車安全風(fēng)險(xiǎn)。

功能局限或功能不足包括傳感器監(jiān)測范圍不夠高、未探測到、控制器算力不足、不能計(jì)算出正確的軌跡、執(zhí)行器受到扭矩限制、不能正確實(shí)現(xiàn)控制等。

人為誤操作這一觸發(fā)條件則包括：1、操作人員對系統(tǒng)給出的信息不理解或理解錯誤；2、操作人員錯誤的判斷，無意導(dǎo)致的系統(tǒng)的停用、錯誤啟動和解除系統(tǒng)；3、操作人員錯誤的動作，例如對其它系統(tǒng)錯誤操作導(dǎo)致本系統(tǒng)無意地停用等。

SOTIF相關(guān)專利主要圍繞自動駕駛預(yù)期功能的設(shè)計(jì)開發(fā)、基于已知/未知危害場景的測試、驗(yàn)證/確認(rèn)進(jìn)行布局。

本文列出如下四個典型專利，分別涉及SOTIF安全評估和驗(yàn)證、誤/漏識別仿真測試、自適應(yīng)巡航預(yù)期功能安全保障和具體場景下傳感器性能局限。

表2 SOTIF相關(guān)典型專利

典型專利一  驗(yàn)證方法專利

典型專利二  風(fēng)險(xiǎn)評估專利

典型專利三  容錯方法專利

典型專利四  基于具體場景的專利

從上述專利可以看出，SOTIF安全評價(jià)體系、測試體系、場景庫、數(shù)據(jù)庫都具備較高的研究價(jià)值。受到場景驗(yàn)證次數(shù)局限，仿真驗(yàn)證以及對其的量化評價(jià)在SOTIF的研究中扮演了越來越重要的角色。

目前我國國家層面相繼出臺的多項(xiàng)政策和規(guī)劃，已將SOTIF技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)研究上升至國家戰(zhàn)略層面。為加快推動功能安全和預(yù)期功能安全（SOTIF）技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)在國內(nèi)應(yīng)用和實(shí)施，全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會汽車電子與電磁兼容分技術(shù)委員會（SAC/TC114/SC29）下設(shè)的道路車輛功能安全標(biāo)準(zhǔn)研究制定工作組，制定了“中國功能安全(Functional Safety)和預(yù)期功能安全(SOTIF) 技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)研究中長期規(guī)劃(2020-2025)”、“中國功能安全(Functional Safety)和預(yù)期功能安全(SOTIF)技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)體系”。

安全是傳統(tǒng)車企和造車新勢力都繞不開的話題，我們認(rèn)為，未來對于自動駕駛汽車SOTIF的研究熱度會只增不減。該技術(shù)也值得更多高校、研究機(jī)構(gòu)和車企給予關(guān)注，在研究深度和研究廣度上進(jìn)行進(jìn)一步擴(kuò)展。相信伴隨著SOTIF的指導(dǎo)，自動駕駛汽車的安全性能會跨上一個新的臺階。

作者：葉曉雪