现行之智能汽车安全防护的相关标准解读

 

车子是人们日常生活中不可或缺的一部分，不管是代步或是出游，大众运输系统或是个人用车；而车辆产业在过去多年来，一直就是传统产业与制造业的代表，连带着许多零组件的产业也一起蓬勃发展。随着车辆逐渐渗透至大众的生活中，且车辆本身的功能性也日渐复杂，许多以往未曾使用过的电子零组件都出现在现今的车辆上，豪华舒适不再是人们对车辆的唯一选择，行车的安全保障也逐渐为大众所重视。未来的车子提供的将是以往所未能达到的许多功能，例如：主动式安全系统、自动驾驶系统、实时车流导航信息系统等；有别于传统汽车中，是一种结合汽车、半导体、电子、物联网、信息通讯与光电等科技于一身的车辆，透过不同的物联网传感器、雷达、与无线通信等装置，来提供人们所需的功能。过去对车辆安全的认知，是透过许多技术以提高车子本身的安全性；未来的科技将更进一步的在事故可能发生前即产生动作，也因为如此，对于安全防护相关的标准制定就显得非常重要。

本文先针对制定汽车安全主要的标准组织进行概略性的介绍，进而列举整理制订中或是现行之智能汽车安全防护的相关标准供读者参考。 一、国际重要标准组织1、IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineer, Inc)美国电子电机工程师协会 该协会成立于1963年，在工业界所定义的标准有着极大的影响，主要領域包括电能、能源、生物技术和保健等。现有会员约426,000，下辖39个技术社群(Technical Society)以及6个技术委员会(Technical Council)，并有一个约50-60成员的标准协会(Standard Association)来制定相关标准。IEEE是主要的国际标准机构，现行约有1100项有效标准正在使用。 2、ISO (International Organization for Standardization)国际标准化组织 ISO于1947年2月23日成立于瑞士的日内瓦，是一个具代表性且由许多来自不同国家标准组织所组成的标准设立单位，同时也是全球最具规模的国际标准的出版及研发机构。ISO并非为政府组织，但其设立的标准却经常为各国制定法规时所引用或参考，也因此成为与各国政府保持着紧密联系关系的非政府组织。 3、IEC(International Electro-technical Commission)国际电工委员会 IEC 于 1906 年10 月在伦敦正式成立，是世界上最早成立的国际标准化团体，其负责制订电气和电子领域的国际标准。IEC现已成立了82个技术委员会、1个无线电干扰特别委员会(CISPR)、 1个IEC／ISO联合技术委员会(JICI)、127个分技术委员会和700个工作小组。 4、SAE International自动机工程学会 该学会在1905年成立于美国纽约，前称为 Society of Automotive Engineers，是一个致力发展移动技术之工程和科学的国际性组织，拥有多达121,000位会员，会员涵盖97个国家。近年来更致力于混合动力和电动车标准，其制定的相关充电等标准，使得电动车的充电更安全及更有效率，已为一般大众接受。 5、UL (Underwriter Laboratories Inc.) 保险商试验所 UL 于1894年成立，总公司在美国的伊利诺伊州。是一个独立的、非营利的、为公共安全做试验的专业机构。经过近百年的发展，UL已成为具有世界知名度的认证机构，其自身具有一整套严密的组织管理体制、标准开发和产品认证程序。 二、功能安全控制与防碰撞相关标准 随着车载信息通讯技术的发达，在可预见的未来里，驾驶人可以透过远距离通讯的技术存取不同地点的数据文件来参与在线会议的讨论；而车上行车计算机也会自动根据其他车辆或系统发送出来的信息，建议驾驶人进行适当的反应以避免发生交通事故。种种的技术演进中又以行车安全相关议题最受关注，因此这也促成车载环境无线存取（Wireless Access in Vehicular Environments，WAVE）/DSRC相关国际规范的诞生。在车辆通讯中，短距车间(V2V)与车路(V2R)通讯中，欧、美兩大阵营各自提出自己的通讯标准，用以抢夺汽车通讯市场这块大饼，其中在美国的DSRC的标准为IEEE802.11p与IEEE1609/WAVE系列；欧洲则由车间通讯聯盟(Car-to-Car Communication Consortium，C2C-CC) 來规范欧洲的DSRC标准，欧洲的标准大部份皆是參考IEEE 802.11p再修改成适用于欧洲的版本。 主要的相关安全标准介绍如下： 1、IEC 61508电器电子可编程电子安全相关系统的功能安全 用于工业领域的国际标准，由国际电工委员会(IEC)发布，其目的要建立一个可应用于各种工业领域的基本功能安全之标准，针对所有透过复杂的电子科技构成之相关产品中的安全功能，提出一套评估及检测该安全功能水平的架构。 安全完整性等级（Safety Integrity Level，SIL）是机能安全的一部份，其定义为由于安全机能所降低风险的相对水平，或是风险降低后，风险的相对水平。依照欧盟的机能安全标准，定义有4种SIL，分别是 SIL 1、SIL 2、SIL 3及SIL 4，数字越大表示等级越高，机能安全越可靠。IEC 61508将SIL依其要求项目分为二大类：硬件安全完整性（hardware safety integrity）及系统安全完整性（systematic safety integrity）。设备或系统若要达到特定的SIL等级，需同时符合该等级二大类完整性的要求项目。 2、ISO 26262 道路车辆功能安全 基本上ISO 26262标准是以IEC 61508标准为基础来建构，ISO 26262将IEC 61508延伸到车辆的电机/电子系统的安全标准，特别以汽车产业为应用目标。 ISO 26262约于2005年开始发展，其草案版本于2009年推出，2011年11月发行正式版本，其适用范围为3.5T以下的客车所搭载之电子/电机系统。目前全球的车用零组件厂等开发厂商皆已于系统开发过程中导入ISO 26262，使其产品符合相关要求。ISO 26262之执行主要是依据安全生命周期，此周期涵盖了整个产品的生命周期，从管理、开发、制程、经营与服务维修等，皆有相对应的执行方法与步骤。ISO 26262亦采用汽车安全完整性等级(ASIL)来评断需要符合之功能安全程度，以ASIL A(最低)至ASIL D(最高)来衡量系统的安全等级。 透过完整详实的系统分析工具进行设计评估，在开发阶段即导入功能安全的高标准要求，确保ISO 26262可完整实践在终端设计上，避免产生系统性故障问题。  3、IEEE 1609 乃针对无线接取技术应用于车载环境无线存取(WAVE)时，所定义出的通讯系统架构及一系列标准化的服务和接口。其主要目的为制定车与车(V2V)间、车与基础设施(V2I)间之标准无线通信协议，并借此提供行车环境下，包括汽车安全性、增强导航、交通管理、自动收费等应用情境所需之通讯协议标准。 4、IEEE 802.11p 这个通讯协议主要用在车用电子的无线通信上。设定上是从IEEE 802.11扩充延伸，来符合智能型运输系统（ITS）的相关应用。应用的层面包括高速率的车辆之间以及车辆与5.9千兆赫（5.85-5.925千兆赫）波段的标准ITS路边基础设施之间的数据数据交换。前述IEEE 1609标准则是以IEEE 802.11p通讯协议为基础的高层标准。 5、SAE J2735 小范围通讯信息设置 J2735标准目的为规范专用短程通讯(DSRC/WAVE)中所传送的应用层讯息格式。其定义了讯息集、数据讯框、基本数据等单元，目的是为了让所有基于DSRC通讯技术下传递讯息的应用程序，透过这些标准化的讯息格式来相互沟通。 J2735标准将车载应用依照情境需求分类，并定义各种不同的讯息格式，其中基本安全讯息(Basic Safety Message，BSM)主要被广泛应用在各种行车安全的应用上，如十字路口发生碰撞警告，此讯息将会周期的广播给邻近的车辆。 6、SAE J2980功能安全标准 针对ISO 26262之ASIL来提供更明确的指示内容。 7、SAE J3016 / SAE J3018 自动驾驶相关标准 J3016将车子的自动驾驶分为0-5级，而J3018则针对SAE J3016的3-5级提供行驶道路的安全准则。 8、SAE J2945 SAE J2945/1目前的进展已经进行至2.0版草稿，主要内容包含:(1)定义车载机的系统需求；(2)定义车载机系统效能要求，无线电波端效能要求，讯息格式的正确性；(3)建议一些不在标准内的要求，如安全性；(4)新定义了标准设置档(Standard profile) 9、UL 991安全控制固态组件标准/ UL 1998安全控制软件标准 主要是针对与产品安全性相关的控制软硬件之测试与评估标准。在电子控制技术逐渐成熟而且低成本的情况下，透过电子控制避免失效，将有效降低安全的成本。但电子控制本身也可能出现失效而导致安全的问题，UL 991与UL 1998就是针对控制安全的电子软硬件进行评估的标准。 智能汽车产业仍属于刚起飞的阶段，不论是其商业模式或是技术标准都还处于发展中的阶段，我们厂商如果有意愿要参与未来新标准技术的制订，现在是很好的时机。