新一代汽车嵌入式系统功能安全的建模与算法研究

Ensuring the functional safety is an important requirement for automotive embedded systems development. New generation automotive embedded systems are complicated "heterogeneous distributed embedded systems" from a computation perspective. This project aims to study the functional safety issues of new generation automotive embedded systems from a distributed computing perspective. Automotive functional safety and automotive safety integrity level (ASIL) will be studied from seducability, real-time, and reliability, respectively, on the basis of the heterogeneous distributed integrated architecture and parallel and distributed computing methods. The main contents include some theories and methods of computation, namely, modeling of automotive embedded systems, end-to-end schedulability analysis of distributed functions, real-time computing of multi-functional mixed-criticality systems, fault-tolerant computing of reliable embedded systems, and functional safety computing for ASIL. We aim to consummate the theories and methods of ASIL using distributed computing, and then to improve and enhance the functional safety of new generation automotive embedded systems by studying this project.

确保功能安全是汽车嵌入式系统开发的一项重要需求。从计算的视角看，新一代汽车嵌入式系统是一个复杂的“异构分布式嵌入式系统”。本项目旨在从分布式计算的角度研究新一代汽车嵌入式系统中的功能安全问题。以异构分布式集成体系结构和并行与分布式计算方法为基础，分别从可调度性、实时性和可靠性等三个方面研究汽车嵌入式系统的功能安全和汽车安全完整性等级。主要研究内容包括汽车嵌入式系统建模，分布式功能的端到端可调度性分析，多功能混合关键级系统的实时计算，可靠嵌入式系统的容错计算，面向汽车安全完整性等级的功能安全计算等计算理论与方法。通过本项目的研究，用分布式计算完善汽车安全完整性等级基础理论与方法，改善和提升新一代汽车嵌入式系统的功能安全。

本项目面向新一代汽车嵌入式系统功能安全，研究其建模与算法。研究内容包括：1）功能安全分析；2）功能安全保障；3）安全关键的多功能调度；以及4）构造了低成本高安全的汽车嵌入系统功能安全设计理论与应用，最终实现如下目标：1）通信时延边界可安全确定；2）安全目标可一次确认；3）自适应系统易于开发。基于本项目，我们共发表（含录用）论文42篇，其中IEEE/ACM Transactions期刊论文32篇，包括针对汽车功能安全设计方法的综述论文1篇，针对车载网络安全入侵检测的综述论文1篇。这些成果在目前国际上系统深入地研究汽车嵌入式功能安全与信息安全方面具有领先前沿性，为一类安全关键的嵌入式系统抽象出了若干共性理论、方法、工具与环境，并提供了使用途径，为智能汽车嵌入式功能安全保障与平台的研发提供了科学的理论依据与应用基础。基于本项目在AUTOSAR自适应平台的领先研究成果，研发了联合汽车电子有限公司产学研项目，部分成果已在实际应用中产生成效。在该项目的资助下，主办国内外研讨会3次，邀请国内外专家来校9次并组织讲座16次，组织研究生参加会议或去企业交流10次；已培养博士毕业生8名，硕士毕业生11名。