2. 功能安全与SOTIF基础

在Mobileye EyeQ这类面向自动驾驶与高级驾驶辅助系统(ADAS)的SoC开发中,安全讨论通常从两个标准同时展开:ISO 26262(功能安全,Functional Safety,FuSa)与ISO 21448(预期功能安全,Safety of the Intended Functionality,SOTIF)。两者不是替代关系,而是从不同“失效来源”出发,共同覆盖系统安全。理解它们的核心概念、术语、适用范围以及在EyeQ开发中的关系与差异,是后续所有验证活动的前提。

一、两个标准各自回答什么问题

ISO 26262的核心问题是:当系统发生故障(fault)时,能否把风险控制在可接受范围内?它关注的是电子电气系统的随机硬件失效与系统性失效,例如寄存器位翻转、总线通信错误、电源异常、软件逻辑缺陷等。其基本逻辑是:识别危害 → 评估ASIL等级 → 制定安全目标 → 分解安全需求 → 设计安全机制 → 验证与确认。

ISO 21448的核心问题则是:当系统没有发生故障,但功能本身的能力边界或场景理解不足时,是否仍可能产生不合理风险?它关注的是“无故障但功能不足”导致的危害,例如感知算法在逆光、雨雾、异形车辆、隧道出口等场景下漏检或误检。其基本逻辑是:定义预期功能 → 识别功能不足与触发条件 → 评估危害行为 → 定义改进措施 → 验证剩余风险。

一句话区分:ISO 26262管“坏了怎么办”,ISO 21448管“没坏但不够好怎么办”。

二、关键术语对照

两个标准共享一部分安全语言,但侧重点不同。下表给出在EyeQ开发中最常出现的术语对照,便于在需求、架构、测试用例中统一口径。

维度ISO 26262(FuSa)ISO 21448(SOTIF)
危害来源故障(fault / failure)功能不足 + 触发条件
核心对象E/E系统、硬件、软件预期功能、感知/决策/执行链路
风险度量ASIL A~D(严重度×暴露率×可控性)危害行为 + 场景覆盖 + 剩余风险
关键活动安全目标、安全机制、FMEDA、DFA场景分析、触发条件识别、ODD边界验证
验证重点故障注入、诊断覆盖率、安全机制有效性场景测试、边缘案例、剩余风险论证
典型输出安全案例(Safety Case)SOTIF论证与剩余风险评估

三、适用范围与边界

ISO 26262适用于道路车辆中由E/E系统实现的与安全相关的功能,覆盖概念、系统、硬件、软件、生产运行、支持过程等全生命周期。它不适用于机械、液压等非E/E部分,也不直接处理“功能本身设计不足”的问题。

ISO 21448适用于那些“没有故障但可能因功能不足而产生危害”的驾驶自动化功能,尤其是依赖感知、融合、决策的功能。它不替代ISO 26262,也不覆盖纯机械失效或明显违反交通法规的误用。两者在ODD(运行设计域)边界、场景库、危害分析上存在大量交集。

四、在EyeQ开发中的关系与差异

EyeQ作为感知与计算平台,同时承载FuSa与SOTIF活动。其关系可以概括为:FuSa保证“平台在故障下仍可控”,SOTIF保证“平台在无故障时对场景理解足够充分”。两者在开发流程中并行推进,但在分析对象、证据形式和验证方法上有明显差异。

例如,EyeQ内部的安全岛、锁步核、ECC、看门狗、总线保护等属于FuSa范畴;而感知算法在夜间、逆光、雨雾、遮挡、异形目标下的漏检/误检分析,则属于SOTIF范畴。FuSa关注“故障是否被检测并进入安全状态”,SOTIF关注“功能在真实场景中的表现是否满足预期”。

EyeQ开发中 ISO 26262 与 ISO 21448 的关系与差异 ISO 26262 · 功能安全(FuSa) 关注:故障(fault)导致的风险 • 安全目标 / ASIL 等级 • 安全机制:锁步、ECC、看门狗 • FMEDA / DFA / 故障注入 • 输出:安全案例(Safety Case) • 目标:故障下进入安全状态 ISO 21448 · 预期功能安全(SOTIF) 关注:功能不足 + 触发条件导致的风险 • 预期功能 / ODD 边界 • 触发条件:逆光、雨雾、异形目标 • 场景分析 / 边缘案例测试 • 输出:SOTIF 论证与剩余风险 • 目标:无故障时功能表现足够好 Mobileye EyeQ 平台 感知 · 融合 · 决策 · 安全机制 FuSa 与 SOTIF 并行承载 故障可控性 场景充分性 FuSa 证据 诊断覆盖率 · 安全机制有效性 SOTIF 证据 场景覆盖 · 剩余风险论证 两者互补:FuSa 覆盖故障风险,SOTIF 覆盖功能不足风险,共同构成 EyeQ 安全论证

五、开发中的协同要点

在EyeQ项目中,FuSa与SOTIF并非各自独立。危害分析与风险评估(HARA)会同时识别故障类危害与功能不足类危害;安全需求会同时包含“故障检测与响应”和“场景性能边界”;验证活动会同时包含故障注入与场景测试。差异在于:FuSa的证据更偏向“机制是否有效”,SOTIF的证据更偏向“场景是否覆盖、剩余风险是否可接受”。

实践提示:在EyeQ需求文档中,建议为每条安全需求标注来源(FuSa / SOTIF / 两者),并明确对应的验证方法。例如“感知在逆光下漏检率”属于SOTIF,“感知模块通信CRC错误检测”属于FuSa。这样可以避免在评审时把两类问题混为一谈。

常见误区:认为“通过了ISO 26262就安全了”。实际上,ISO 26262无法覆盖感知算法在真实场景中的功能不足。EyeQ的感知链路必须同时开展SOTIF活动,否则会出现“无故障但误判”的风险缺口。

总结来看,ISO 26262与ISO 21448在EyeQ开发中分别对应“故障安全”与“功能充分”两条主线。前者以ASIL和故障注入为核心,后者以场景和触发条件为核心。两者共享危害分析与安全论证框架,但在分析对象、证据形式和验证方法上各有侧重。只有把两者放在同一安全案例中协同论证,才能形成对EyeQ平台完整的安全覆盖。