分析了基于场景的方法在依据ISO 26262标准开发自动驾驶系统过程中的可行性.doc
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1、分析了基于场景的方法在依据ISO 26262标准开发自动驾驶系统过程中的可行性本文作者讨论了功能安全标准中不同开发流程对场景描述的需求,根据不同的需求将场景划分为三个抽象级别并介绍了各级别场景的转化关系。虽然本文是从功能安全标准对场景描述的需求出发,但其提出的场景标准化方法以及场景与测试用例的转化方式,可以被应用到一般的自动驾驶系统测试与验证中。(公众号后台回复:IV2018测试,即可下载PDF论文。)摘要:2016年更新的ISO 26262标准,引入了涉及车辆安全的关键电气/电子系统开发与测试的最新进展,可以应用于高级驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶系统的开发和验证。标准规定了基于V型开发
2、模式的各个阶段所要求的工作内容和输出产品。在V型开发模式的各个阶段,均可应用基于场景的方法,来获得相应的工作输出产品。在应用基于场景的方法时,不同开发阶段对场景细节程度的需求存在矛盾。本文作者讨论了ISO 26262标准中不同阶段对场景描述的要求,提出了满足一致性的场景描述方法,并演示了如何系统建立满足不同阶段需求的场景。一、 需求:基于场景的设计与测试过程场景可以应用到标准的整个开发过程中以得到各中间产物,从概念阶段到产品开发,再到系统验证和测试。而在整个开发周期中,要求在不同抽象级别上对所用场景有一致性表述。本节分析了基于场景的方法在ISO 26262标准定义的开发过程中的可行性,以及各流
3、程对场景的需求。1概念阶段的场景在标准第3部分的概念阶段,该标准对项目进行了定义,进行了危险分析和风险评估,并引出功能安全概念。项目定义包括功能定义、系统边界、操作环境、法规需求以及对其他项目的依赖关系的描述。基于这些信息,可以派生出可能的操作场景。此过程中的操作场景应以较抽象的方式描述,并以一种易于理解的方式表示。危险分析和风险评估包括两个步骤:首先分析出所有故障行为,并描述导致危险事件的所有操作场景,将操作场景和故障行为加以组合从而得到危险场景;然后依据汽车安全完整性级别(ASIL)对所有危险场景进行评级。现有对危险场景的分析由专家进行,因此为了便于专家之间的沟通理解,应使用自然语言来表述
4、,并需要一个统一的术语表,以半正式*的方式组织起来。综上,在标准提出的概念阶段,场景必须满足以下需求:1.1:人类专家应该能够用自然语言来描述该场景。1.2:场景应以半正式的方式表示。*译者注:结合上下文,此处应指非格式化的自然语言和格式化的术语组织方式的结合应用2系统开发阶段的场景一旦分析了危险场景,就会形成功能安全概念。为了实现功能安全,须提出安全需求。与功能需求不同,安全需求描述了可量化的条件。例如,保持与其他交通参与者的安全驾驶距离的安全需求通过以米为单位的距离来确定。因此,每个危险场景都必须从半正式的自然语言表述转换为利用状态量表述的方式。为了减少场景的数量,可以给定状态量的取值范围
5、,或者可以进一步划分有效/无效的取值范围,即安全/不安全的取值,从而明确系统边界。场景的详细表述确保了能以可验证的方式制定开发项目的需求。综上,在系统开发阶段,场景必须满足以下需求:2.1:场景应包括用于场景表示的状态量的参数范围。2.2:场景应为每项参数指定一个标记,以支持自动处理。3测试阶段的场景在测试阶段,将验证系统是否满足了前述流程中指定的需求。这一过程,测试必须依据标准,系统地计划、制定、执行、评估和记录。测试用例生成的一个难点在于输入数据的规范性,包括每个参数的时间序列。概念阶段已经给出了系统的操作环境和可能的操作场景,这是为测试用例派生一致的输入数据的基础。在安全需求的制定过程中
6、对场景进行了详细说明,包括系统如何对可能影响安全目标的外部影响做出反应,以及满足系统安全需求的参数范围。为了生成测试用例的输入数据,必须从指定场景的连续参数范围中选择离散参数值。此外,还必须将场景转换为正式表达,以确保之后测试用例的可执行性及可复现性。具体而言,必须通过不同的测试方法(如模拟或场地测试),确定用于执行基于场景的测试用例所需的所有参数,并从基于术语的半正式表达转换为基于系统状态值参数的正式表达。最终,系统地导出参数化场景,作为被测系统的一致输入参数,用于验证系统功能。综上,在系统测试阶段,场景必须满足以下需求:3.1:场景应该通过具体的状态值来描述,以确保其可执行性和可复现性。3
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