集成式E/E架构下汽车功能安全建模与多目标优化分析方法

为满足用户对舒适性、安全性、可靠性和低价格的要求，汽车设计不断增加新的功能，这使汽车整车电子系统复杂度增加，整车成本不断升高，汽车安全问题变得日益突出。通过对"汽车功能安全"的理论、方法和技术的研究有望解决这一难题。本课题在集成式E/E架构下，采用MBE方法，研究汽车功能安全与非功能安全组件开发模型的集成方法，利用标准公开的建模语言，根据汽车功能安全需求，扩展建模语言的语义，在此基础上建立整车E/E架构模型。同时，利用多目标优化方法，在集成式E/E架构解空间约束条件下研究汽车功能安全ASIL确定和分配的新方法，并在相同E/E架构模型框架下对算法进行建模，基于该模型完成汽车整车电子系统的功能安全分析过程，可望为未来汽车整车电子系统的功能安全和非功能安全组件的集成方法探索一种可行的研究思路，同时丰富分布嵌入式复杂系统的功能安全设计理论和分析方法。

近几年，汽车的电子化趋势加剧，汽车电子技术已成为汽车产品水平的重要标志，随着新能源汽车和电动汽车相关技术的日臻成熟，整车电子化及其复杂程度不断增加，汽车功能安全的理论、方法和技术得到了广泛的重视，并在整车生产中得到越来越多的应用。.项目组针对整车E/E架构下的车用电子系统功能安全建模与分析方法进行了研究。针对基于MBE方法的汽车功能安全建模与集成问题，项目组参照ISO 26262国际标准，按照汽车功能安全生命周期要求对汽车功能安全的开发过程进行建模，研究了系统功能安全与非功能安全集成和测试的方法，提出了基于ISO 26262的LDWS三层监控框架设计方法，较好地解决了系统功能安全与非功能安全组件的集成问题。项目组基于MBE方法，采用VRML建模语言在3D空间对道路车辆LDWS进行了完整性建模，研究了汽车功能安全的全生命周期建模及算法优化分析方法，通过增量迭代方法建立了完整仿真模型（环境模型和整车模型），在仿真环境下对LDWS控制算法进行了验证和优化研究，该开发过程和方法对于整车E/E架构下的车用电子设备的建模和仿真研究具有一般性。针对复杂行驶条件下的道路车辆LDWS功能安全算法，项目组着重对基于视觉的三维测量、道路环境适应性、自适应变权预测等算法进行了研究，并对所提算法在仿真环境中进行了验证。.此外，项目组在开展理论研究工作的同时，还针对所提功能安全建模和分析方法完成了对道路车辆LDWS的嵌入式原型系统开发和实车试验平台的构建工作，建立了从功能安全建模、算法优化设计、车辆仿真研究、算法移植和实车验证的全功能安全生命周期的开发方法，对符合功能安全要求的汽车整车电子系统的设计开发具有很好的借鉴意义。