汽车功能安全(ISO 26262)系统阶段开发:技术安全需求(TSR)
什么是TSR
总体而言,技术安全需求(TSR: Technical Safety Requirement)是为满足安全目标SG或功能安全需求(FSR),由功能安全需求(FSR)在技术层面派生出的可实施的安全需求。
那到底什么是由FSR派生出的技术安全需求呢?
根据ISO 26262的定义,技术安全要求(TSR)应该明确功能安全需求在各自层级的技术实现; 考虑相关项定义和系统架构设计,解决潜在故障的检测、故障避免、安全完整性(即满足ASIL等级)以及产品生产和服务方面的必要安全问题。
技术安全需求(TSR) = 由FSR技术化的安全需求 + 安全机制 + Stakeholder需求
由FSR技术化的安全需:
将FSR进一步技术化,得到可以实施的技术安全需求,是TSR的重要来源,但它只是TSR其中一个组成部分。
所谓FSR技术化的安全需求就是,基于系统架构中组件分配得到的FSR,根据该组件内部以及对外的依赖关系和限制条件,将FSR定义的逻辑功能需求进行技术性转化和体现。
这部分技术需求属于相对基础的TSR,不涉及深层次的探测,显示,控制或减轻系统出现故障的安全措施,所以并不能保证系统功能安全。它的主要的目的是为后续相关安全机制的开发或者需求的提出奠定技术基础。
例如,由FSR技术化的安全需求包括,定义逻辑功能需求中所涉及的软件组件,硬件组件(传感器,控制单元,执行单元),组件接口技术信息(如信号名称,来源等),传输方式(CAN总线等),计算周期,软件组件不同平台复用配置需要的标定数据,硬件组件指标要求等。
安全机制
安全机制(Safety Mechanism)目的在于探测,显示和控制故障,属于功能安全事后补救措施,是TSR非常重要的组成部分,是实现功能安全,防止安全目标SG或者功能安全需求FSR违反的重要技术实现手段之一。
安全机制应该包含:
检测系统性及随机硬件故障的措施。例如,针对系统I/O,总线信号范围检查,冗余校验,有效性检测,逻辑计算单元数据流及程序流监控,控制器硬件底层软件监控等。
显示故障。例如,对驾驶员进行声音,不同类型及颜色的指示灯,提示文字等预警,增加驾驶员对车辆的可控性。
控制故障的措施。例如,Fail to safe: 将系统在指定的故障容错时间间隔(FTTI)导入安全状态,包括降级,故障仲裁,故障记录等。如果不能,还需要定义紧急运行时间间隔及运行状态。或者Fail to operational,通过并行冗余系统,当一个系统失效后,进入另外一个并行系统继续提供全部或部分功能。少。
Stakeholder需求
Stakerholder需求主要包括车辆使用,法律法规,生产和服务方面相关的安全需求。一般都是以具体技术细节直接进行呈现,所以会直接并入TSR之中。
例如,车辆发生碰撞后,相关项应该采取的哪些应对措施,可能是转矩输出非使能,高压系统断电等。
此外,针对TSR,还需要注意以下几点:
1、技术安全要求和非安全要求不能互相矛盾。
2、对于使相关项达到或保持安全状态的每个安全机制,应指定以下内容: 切换到安全状态的条件,时间间隔(FTTI),必要的话,紧急运行状态及时间间隔。
3、对于ASIL(A)、(B)、C 和 D 等级的技术安全需求,应该制定防止故障潜伏安全机制。
4、对于 ASIL(A)、(B)、C和 D 等级的TSR: 用于防止双点故障变成潜伏故障的安全机制的开发应符合以下ASIL安全等级要求:
a) ASILB(对于分配为ASILD的技术安全要求);
b) ASILA(对于分配为ASILB和ASILC的技术安全要求);
c) QM(对于分配 ASILA的技术安全要求)。
这个就是安全机制的安全机制ASIL等级的约束,该约束的本质是对TSR对应ASIL等级的分解,主要是为防止由安全机制失效导致的双点故障潜伏。(我后面在安全机制的本质会细聊)
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