2. Bosch驾驶辅助功能谱系与SOTIF验证对象
在Bosch驾驶辅助系统的SOTIF工程中,第一步不是写测试用例,而是把“功能谱系”翻译成“验证对象”。同一个AEB,在高速直道与地库通道里,其ODD边界、性能局限和触发条件完全不同,对应的SOTIF验证范围也必须分开定义。本节围绕AEB、ACC、LKA、APA、TJA五类典型功能,建立从功能定义到验证范围的映射关系。
功能定义与ODD边界
AEB(自动紧急制动)的核心定义是:在碰撞风险不可回避时,通过制动降低碰撞速度或避免碰撞。其ODD通常限定为:自车速度约8~80 km/h(城市工况)、目标为车辆或行人、路面附着良好、非急弯。性能局限包括:对横穿目标的最晚触发时刻受传感器FOV与制动建压时间约束;对静止金属板、井盖等易产生误触发;对逆光、雨雾下的行人识别距离显著缩短。
ACC(自适应巡航)的定义是:按设定车速行驶,并与前车保持时距。ODD边界为:封闭高速或城市快速路、曲率半径大于约250 m、目标为同向车辆。性能局限体现在:对切入车辆的响应存在约0.3~0.8 s的识别延迟;对静止车辆通常不响应(需AEB接管);弯道中可能丢失前车或误锁相邻车道车辆。
LKA(车道保持辅助)的定义是:通过转向干预使车辆保持在车道内。ODD要求车道线清晰、曲率适中、车速约60 km/h以上。性能局限包括:车道线磨损、阴影、施工改道时可能退出;对路面接缝、旧标线可能误识别;在急弯中转向力矩不足。
APA(自动泊车辅助)的定义是:在低速下自动完成泊入/泊出。ODD为:车速低于约10 km/h、车位尺寸满足最小要求、超声波/环视传感器可覆盖。性能局限:对低矮障碍物(如地锁、路沿)探测不稳定;对悬空障碍物(如消防箱)可能漏检;雨雪覆盖传感器时性能下降。
TJA(交通拥堵辅助)的定义是:在拥堵工况下同时实现纵向跟车与横向车道保持。ODD为:车速低于约60 km/h、车道线可识别、前车存在。性能局限:前车突然切出时可能加速过猛;对加塞车辆识别延迟;车道线丢失时横向控制退出,需驾驶员接管。
触发条件与验证范围的映射
触发条件是SOTIF验证的“入口”。以AEB为例,触发条件可拆为三类:目标出现(行人横穿、前车急刹)、自车状态(车速进入ODD、制动系统就绪)、环境条件(光照、天气、路面)。每一类条件对应不同的验证场景。例如“逆光+行人横穿”属于已知不安全场景,需在验证中覆盖;“井盖+金属板”属于误触发场景,需验证误制动率低于可接受阈值。
ACC的触发条件重点在“目标切入”与“前车切出”。切入时,雷达与摄像头融合的目标航迹需要约0.3~0.8 s确认,这段时间内ACC可能尚未减速,验证时需测量实际时距与设定时距的偏差。前车切出后,ACC若将相邻车道更远车辆误认为前车,可能产生非预期加速,验证需覆盖“切出后本车道无车”与“切出后本车道有更远车”两种子场景。
LKA的触发条件集中在车道线质量。验证时需构造车道线磨损、阴影遮挡、施工改道、旧标线残留等场景,观察LKA是否在应该退出时及时退出,以及退出前是否给出清晰的接管请求。APA的触发条件则与车位尺寸、障碍物类型、传感器污染程度相关,验证需覆盖地锁、路沿、悬空消防箱、雨雪覆盖等场景。TJA的触发条件最复杂,因为它同时依赖纵向跟车与横向车道保持,验证需覆盖“前车切出+车道线丢失”的复合场景。
从功能谱系到验证对象的工程化方法
实际工程中,建议按以下方式建立映射表:每一行是一个功能,列包括ODD边界、性能局限、触发条件、验证场景集、关键指标、通过准则。以AEB为例,ODD边界写“8~80 km/h,直道/缓弯,干燥路面”;性能局限写“逆光行人识别距离缩短至约15 m”;触发条件写“行人横穿、前车急刹、金属板误触发”;验证场景集写“逆光行人、雨雾行人、井盖、隧道出口”;关键指标写“TTC触发一致性、误制动率”;通过准则写“误制动率低于1/10万公里,TTC偏差小于0.1 s”。
示例参数说明:上述TTC偏差、误制动率、识别距离等数值为教学示例中的合理假设,用于说明映射表的填写方式,并非Bosch实际标定值。实际项目中应以功能安全概念阶段确定的ODD与性能指标为准。
需要特别注意的是,SOTIF验证范围不是功能定义的简单复述,而是对“已知不安全场景”和“未知不安全场景”的主动搜索。已知不安全场景来自功能定义与性能局限的交叉分析,例如AEB对逆光行人的识别距离缩短,就对应“逆光+行人+车速接近ODD上限”的场景。未知不安全场景则需要通过场景变异、参数扰动、边界扫描来发现,例如将行人换成穿深色衣服的行人、将路面从干燥改为湿滑、将光照从白天改为黄昏。
验证范围的分层与优先级
五类功能的验证范围可按“安全影响”与“触发概率”分层。AEB与TJA涉及纵向控制,误触发或漏触发直接关联碰撞风险,优先级最高;LKA涉及横向控制,误转向可能导致车道偏离,优先级次之;ACC与APA相对温和,但ACC的静止车辆不响应问题在拥堵尾部可能演变为追尾,APA的悬空障碍物漏检可能导致刮擦,同样需要覆盖。
在验证资源有限时,建议优先覆盖“高安全影响+高触发概率”的场景,例如AEB的逆光行人、TJA的加塞、LKA的施工改道。对于“高安全影响+低触发概率”的场景,如APA的悬空消防箱,可通过仿真与封闭场地测试结合的方式覆盖。对于“低安全影响+低触发概率”的场景,可纳入回归测试集,定期抽检。
最终,功能谱系与SOTIF验证对象的映射应形成一份可追溯的矩阵:每个功能对应一组ODD边界、一组性能局限、一组触发条件、一组验证场景、一组指标与准则。这份矩阵既是验证计划的输入,也是后续场景库建设、测试用例生成、覆盖率评估的基础。只有把“功能是什么”翻译成“验证什么”,SOTIF工程才真正开始。