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本書(shū)對(duì)各國(guó)智能網(wǎng)聯(lián)汽車預(yù)期功能安全的相關(guān)政策、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、專利等前沿動(dòng)態(tài)進(jìn)行了調(diào)研與分析, 介紹了中國(guó)特色智能網(wǎng)聯(lián)汽車預(yù)期功能安全場(chǎng)景庫(kù)建設(shè)思路與建設(shè)現(xiàn)狀, 探索了感知算法、決策算法、感知系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、HMI 系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的性能局限和功能不足觸發(fā)條件、評(píng)價(jià)體系與測(cè)試方法等, 總結(jié)了針對(duì)具備典型的高、中、低速自動(dòng)駕駛功能的高速巡航系統(tǒng)、城市巡航系統(tǒng)、自主代客泊車系統(tǒng)的功能定義與危害分析、量化評(píng)價(jià)、測(cè)試方法等內(nèi)容。本書(shū)對(duì)于促進(jìn)我國(guó)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車預(yù)期功能安全方面的研究和智能網(wǎng)聯(lián)汽車行業(yè)的發(fā)展、培養(yǎng)汽車安全相關(guān)的專業(yè)人才具有重要的意義。
本書(shū)可供汽車行業(yè)、交通行業(yè)等行業(yè)人士參考閱讀, 也適合在校本科、研究生、博士生及相關(guān)學(xué)歷的從業(yè)者使用。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車已成為全球汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要戰(zhàn)略方向。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的出現(xiàn)將對(duì)提升行車安全、改善交通環(huán)境效率、實(shí)施低碳出行產(chǎn)生巨大作用。回顧發(fā)展自動(dòng)駕駛的初衷是降低94%駕駛?cè)藶槭д`導(dǎo)致的交通事故, 然而自動(dòng)駕駛汽車在發(fā)展過(guò)程中仍存在感知、度量以及驗(yàn)證技術(shù)方面的難題, 又為人類帶來(lái)新的交通事故。近年來(lái)多次嚴(yán)重交通事故暴露了預(yù)期功能安全問(wèn)題的嚴(yán)峻性。自2016 年5 月以來(lái), 已經(jīng)發(fā)生多起車輛在輔助駕駛模式下與白色貨車相撞的事故, 其中一種可能原因是感知系統(tǒng)錯(cuò)將白色車廂識(shí)別成了天空。此外, 近年來(lái)多次出現(xiàn)的輔助駕駛幽靈感知事件(如進(jìn)入隧道后感知到旁邊有公交車駛過(guò)、在無(wú)人墓地感知到周圍有行人走動(dòng)等), 以及2021 年發(fā)生的車輛在城市領(lǐng)航狀態(tài)下與高速公路養(yǎng)護(hù)車的碰撞事故。諸如此類, 均由于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的性能局限與功能不足及合理可預(yù)見(jiàn)的人員誤用, 屬于典型的預(yù)期功能安全問(wèn)題。智能汽車的預(yù)期功能安全問(wèn)題如同新能源電動(dòng)汽車的電池著火問(wèn)題, 對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)安全至關(guān)重要。
當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車預(yù)期功能安全的研究尚處于起步階段, 主要集中在討論研究范疇及對(duì)內(nèi)涵的理解, 本書(shū)主要介紹了智能網(wǎng)聯(lián)汽車、預(yù)期功能安全的基本概念以及預(yù)期功能安全的研究現(xiàn)狀, 并重點(diǎn)闡述了我國(guó)對(duì)算法級(jí)、部件級(jí)以及整車級(jí)預(yù)期功能安全測(cè)試評(píng)價(jià)進(jìn)行的探索與研究, 本書(shū)的主要內(nèi)容如下圖所示。
本書(shū)主要基于中國(guó)智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟智能網(wǎng)聯(lián)汽車預(yù)期功能安全工作組的工作內(nèi)容進(jìn)行的擴(kuò)展, 在此感謝清華大學(xué)、國(guó)汽(北京) 智能網(wǎng)聯(lián)汽車研究院有限公司、公安部道路交通安全研究中心、中國(guó)汽車工程研究院股份有限公司、公安部交通管理科學(xué)研究所、電子科技大學(xué)、北京地平線機(jī)器人技術(shù)研發(fā)有限公司、中汽研汽車檢驗(yàn)中心(天津) 有限公司、吉林大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、上海交通大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、中國(guó)一汽集團(tuán)、合肥工業(yè)大學(xué)、浙江吉利汽車研究院有限公司、清華大學(xué)蘇州汽車研究院、紐勱科技(上海) 有限公司、上海禾賽科技有限公司、禾多科技(北京) 有限公司、東風(fēng)汽車集團(tuán)有限公司、長(zhǎng)安汽車股份有限公司、上海測(cè)迅汽車科技有限公司、廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院、千尋位置網(wǎng)絡(luò)有限公司、安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司、上海機(jī)動(dòng)車檢測(cè)認(rèn)證技術(shù)研究中心有限公司、華為技術(shù)有限公司、國(guó)汽智控(北京) 科技有限公司、上海智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)中心有限公司、重慶大學(xué)、北京理工大學(xué)、北京汽車股份有限公司、泛亞汽車技術(shù)中心有限公司、中國(guó)信息通信研究院、上海淞泓智能汽車科技有限公司、ANSYS 中國(guó)、北京航跡科技有限公司為本書(shū)的編寫(xiě)做出的貢獻(xiàn)。
編　者

李駿，中國(guó)工程院院士，清華大學(xué)教授，中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)。1989年畢業(yè)于吉林工業(yè)大學(xué)（現(xiàn)吉林大學(xué)），同年進(jìn)入中國(guó)一汽集團(tuán)長(zhǎng)春汽車研究所工作，2000年后歷任中國(guó)一汽技術(shù)中心總工程師、技術(shù)中心主任、集團(tuán)公司副總工程師、中國(guó)一汽股份有限公司總工程師職務(wù)， 2018年3月入職清華大學(xué)車輛學(xué)院工作。曾獲得國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，中國(guó)汽車工業(yè)科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)3項(xiàng)、一等獎(jiǎng)2項(xiàng)，國(guó)家機(jī)械工業(yè)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，省部級(jí)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，2012年榮獲何梁何利科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng),2018年獲FISITA杰出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)。

王長(zhǎng)君，公安部道路交通安全研究中心主任，研究員，博士生導(dǎo)師，道路交通集成優(yōu)化與交通安全國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室主任。1985年畢業(yè)于南京工學(xué)院（現(xiàn)東南大學(xué)）無(wú)線電工程系，進(jìn)入公安部交通管理科學(xué)研究所工作，1990年至1991年公派加拿大安大略省運(yùn)輸部進(jìn)修學(xué)習(xí)，2020年調(diào)至公安部道路交通安全研究中心工作。兼任中國(guó)道路交通安全協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)、中國(guó)智能交通協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)。

程洪，電子科技大學(xué)機(jī)器人研究中心教授，人機(jī)智能技術(shù)與系統(tǒng)工程研究中心主任，國(guó)家萬(wàn)人計(jì)劃科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才。主要研究領(lǐng)域?yàn)槿斯ぶ悄芘c機(jī)器人，主持國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目共計(jì)10余項(xiàng)，編寫(xiě)教材與學(xué)術(shù)專著3部，發(fā)表論文120篇（其中SCI論文50余篇），授權(quán)專利80項(xiàng)，吳文俊人工智能科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)。

王紅，清華大學(xué)車輛與運(yùn)載學(xué)院副研究員、智能出行所副所長(zhǎng)，入選2020年中國(guó)科協(xié)青年人才托舉工程。長(zhǎng)期致力于自動(dòng)駕駛決策與預(yù)期功能安全領(lǐng)域的研究工作，近五年在汽車領(lǐng)域高水平學(xué)術(shù)期刊及會(huì)議發(fā)表論文六十余篇。近年來(lái)主持或作為骨干參與研究項(xiàng)目十余項(xiàng)。目前擔(dān)任CAICV-智能網(wǎng)聯(lián)汽車預(yù)期功能安全工作組執(zhí)行副組長(zhǎng)及中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)青年工作委員會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)職務(wù)，主要學(xué)術(shù)兼職包括IEEE Transactions on Vehicular Technology副主編，IEEE Transactions on Intelligent Vehicles副主編,Engineering 青年通訊專家、Automotive Innovation科學(xué)編輯等。

張玉新，吉林大學(xué)汽車仿真與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副教授。主要研究方向?yàn)橹悄苓\(yùn)載工具安全系統(tǒng)工程，尤其是自動(dòng)駕駛功能安全和預(yù)期功能安全。吉林大學(xué)系統(tǒng)工程博士后，合作導(dǎo)師為陳虹教授；吉林大學(xué)與加州大學(xué)伯克利分校車輛工程聯(lián)合培養(yǎng)博士，師從郭孔輝院士與 Karl J Hedrick院士。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO26262/21448/3450X 工作組成員， SAE J3187/UL4600/OpenX 標(biāo)準(zhǔn)工作組技術(shù)代表， SAE 自動(dòng)駕駛安全技術(shù)委員會(huì)委員/論文主席/編委。依托國(guó)家自然科學(xué)基金、工信部及企業(yè)合作等項(xiàng)目，開(kāi)展高級(jí)別自動(dòng)駕駛系統(tǒng)安全領(lǐng)域的研究和實(shí)踐。

陳君毅，博士，同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院講師，碩士生導(dǎo)師。主要研究領(lǐng)域?yàn)樽詣?dòng)駕駛系統(tǒng)仿真測(cè)試、自動(dòng)駕駛汽車預(yù)期功能安全、自動(dòng)駕駛汽車智能性和舒適性評(píng)價(jià)。主持和參與的國(guó)家十三五和十四五重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、國(guó)家自然基金項(xiàng)目，省部級(jí)項(xiàng)目及企業(yè)合作項(xiàng)目共計(jì)20余項(xiàng)，發(fā)表論文30余篇，申請(qǐng)發(fā)明專利20余件。

李紅，國(guó)家智能網(wǎng)聯(lián)汽車創(chuàng)新中心預(yù)期功能安全部部長(zhǎng)，工學(xué)博士，高級(jí)工程師。主要研究領(lǐng)域?yàn)橹悄芷嚢踩{駛分析、開(kāi)發(fā)、測(cè)試驗(yàn)證等技術(shù)，承擔(dān)或參與、省市級(jí)重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目多項(xiàng)，發(fā)表論文10余篇，申報(bào)專利10余項(xiàng)，成果轉(zhuǎn)化多項(xiàng)，為中國(guó)智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟預(yù)期功能安全工作組秘書(shū)長(zhǎng)及國(guó)內(nèi)外多家期刊審稿人。

前　言
第1 章概　述
1. 1　智能網(wǎng)聯(lián)汽車簡(jiǎn)介/ 001
1. 1. 1　智能網(wǎng)聯(lián)汽車的基本概念/ 001
1. 1. 2　智能網(wǎng)聯(lián)汽車安全基礎(chǔ)/ 004
1. 2　智能網(wǎng)聯(lián)汽車預(yù)期功能安全基礎(chǔ)概論/ 005
1. 2. 1　預(yù)期功能安全活動(dòng)基本流程/ 005
1. 2. 2　預(yù)期功能安全研究面臨的挑戰(zhàn)/ 007
第2 章預(yù)期功能安全國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
2. 1　相關(guān)政策與標(biāo)準(zhǔn)/ 010
2. 1. 1　政策與法規(guī)/ 010
2. 1. 2　標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范/ 012
2. 2　預(yù)期功能安全測(cè)試評(píng)價(jià)相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀/ 013
2. 2. 1　預(yù)期功能安全分析及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估/ 013
2. 2. 2　預(yù)期功能安全驗(yàn)證與確認(rèn)/ 016
2. 2. 3　預(yù)期功能安全測(cè)試評(píng)價(jià)/ 023
第3 章中國(guó)特色預(yù)期功能安全場(chǎng)景庫(kù)研究
3. 1　預(yù)期功能安全場(chǎng)景架構(gòu)/ 025
3. 1. 1　預(yù)期功能安全場(chǎng)景總體架構(gòu)設(shè)計(jì)/ 025
3. 1. 2　預(yù)期功能安全靜態(tài)場(chǎng)景七層架構(gòu)/ 026
3. 1. 3　預(yù)期功能安全動(dòng)態(tài)場(chǎng)景架構(gòu)/ 029
3. 2　預(yù)期功能安全場(chǎng)景庫(kù)建設(shè)思路/ 030
3. 2. 1　預(yù)期功能安全場(chǎng)景庫(kù)建設(shè)方法/ 031
3. 2. 2　預(yù)期功能安全場(chǎng)景庫(kù)場(chǎng)景管理/ 031
3. 2. 3　預(yù)期功能安全場(chǎng)景庫(kù)用途/ 033
3. 3　預(yù)期功能安全場(chǎng)景庫(kù)建設(shè)現(xiàn)狀/ 033
3. 3. 1　分地域中國(guó)特色預(yù)期功能安全場(chǎng)景收集/ 033
3. 3. 2　預(yù)期功能安全測(cè)試用例生成/ 03
第4 章算法級(jí)與部件級(jí)智能網(wǎng)聯(lián)汽車預(yù)期功能安全測(cè)試評(píng)價(jià)研究
4. 1　感知系統(tǒng)預(yù)期功能安全探索與實(shí)踐/ 036
4. 1. 1　感知系統(tǒng)預(yù)期功能安全研究現(xiàn)狀/ 037
4. 1. 2　感知系統(tǒng)局限性與觸發(fā)條件分析/ 048
4. 1. 3　感知系統(tǒng)預(yù)期功能安全評(píng)價(jià)體系研究/ 069
4. 1. 4　感知系統(tǒng)預(yù)期功能安全測(cè)試方法研究/ 082
4. 1. 5　感知系統(tǒng)性能局限改進(jìn)措施研究/ 091
4. 2　感知算法預(yù)期功能安全探索與實(shí)踐/ 093
4. 2. 1　感知算法局限性與觸發(fā)條件分析/ 093
4. 2. 2　感知算法評(píng)價(jià)體系研究/ 095
4. 2. 3　感知算法預(yù)期功能安全測(cè)試方法研究/ 098
4. 2. 4　感知算法性能局限改進(jìn)措施研究/ 101
4. 3　決策算法預(yù)期功能安全探索與實(shí)踐/ 102
4. 3. 1　決策算法局限性與觸發(fā)條件分析/ 103
4. 3. 2　決策算法測(cè)試評(píng)價(jià)場(chǎng)景研究/ 107
4. 3. 3　決策算法評(píng)價(jià)體系研究/ 112
4. 3. 4　決策算法預(yù)期功能安全測(cè)試方法研究/ 116
4. 4　定位系統(tǒng)預(yù)期功能安全探索與實(shí)踐/ 119
4. 4. 1　定位系統(tǒng)局限性與觸發(fā)條件分析/ 119
4. 4. 2　定位系統(tǒng)評(píng)價(jià)體系研究/ 123
4. 4. 3　定位系統(tǒng)預(yù)期功能安全測(cè)試方法研究/ 130
4. 4. 4　定位系統(tǒng)性能局限改進(jìn)措施研究/ 139
4. 5　HMI 系統(tǒng)預(yù)期功能安全探索與實(shí)踐/ 140
4. 5. 1　HMI 系統(tǒng)局限性與觸發(fā)條件分析/ 141
4. 5. 2　HMI 系統(tǒng)評(píng)價(jià)體系研究/ 150
4. 5. 3　HMI 系統(tǒng)預(yù)期功能安全測(cè)試方法研究/ 151
4. 5. 4　HMI 系統(tǒng)性能局限改進(jìn)措施研究/ 154
4. 6　控制系統(tǒng)預(yù)期功能安全探索與實(shí)踐/ 155
4. 6. 1　控制系統(tǒng)局限性與觸發(fā)條件分析/ 156
4. 6. 2　控制系統(tǒng)評(píng)價(jià)體系研究/ 161
4. 6. 3　控制系統(tǒng)預(yù)期功能安全測(cè)試方法研究/ 162
4. 6. 4　控制系統(tǒng)性能局限改進(jìn)措施研究/ 166
第5 章整車級(jí)智能網(wǎng)聯(lián)汽車預(yù)期功能安全測(cè)試評(píng)價(jià)研究
5. 1　城市巡航系統(tǒng)預(yù)期功能安全探索與實(shí)踐/ 168
5. 1. 1　功能定義與危害分析/ 169
5. 1. 2　典型場(chǎng)景選取/ 171
5. 1. 3　數(shù)據(jù)采集/ 174
5. 1. 4　量化評(píng)價(jià)體系/ 176
5. 1. 5　測(cè)試規(guī)程/ 177
5. 2　高速公路巡航系統(tǒng)預(yù)期功能安全探索與實(shí)踐/ 181
5. 2. 1　功能定義與危害分析/ 181
5. 2. 2　典型場(chǎng)景選取與采集/ 186
5. 2. 3　數(shù)據(jù)采集/ 187
5. 2. 4　量化評(píng)價(jià)體系/ 187
5. 2. 5　測(cè)試規(guī)程/ 189
5. 3　自主代客泊車系統(tǒng)預(yù)期功能安全探索與實(shí)踐/ 192
5. 3. 1　功能定義與危害分析/ 192
5. 3. 2　典型場(chǎng)景選取/ 199
5. 3. 3　數(shù)據(jù)采集/ 200
5. 3. 4　量化評(píng)價(jià)體系/ 202
5. 3. 5　測(cè)試規(guī)程/ 203
第6 章總結(jié)與展望 207
附　錄
　
附錄A　預(yù)期功能安全相關(guān)專利匯總/ 209
附錄B　靜態(tài)場(chǎng)景要素七層架構(gòu)具體信息/ 217
附錄C　預(yù)期功能安全共享場(chǎng)景庫(kù)部分測(cè)試用例展示/ 225
附錄D　感知系統(tǒng)觸發(fā)條件清單/ 232
附錄E　感知系統(tǒng)觸發(fā)條件與基礎(chǔ)場(chǎng)景/ 235
附錄F　感知系統(tǒng)預(yù)期功能安全測(cè)試用例清單/ 241
附錄G　城市巡航系統(tǒng)預(yù)期功能安全典型測(cè)試用例/ 244
常用縮寫(xiě)詞/ 251
參考文獻(xiàn)/ 253

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