在汽車中采用電子系統(tǒng)已經(jīng)有幾十年的歷史，它們使汽車安全、節(jié)能與環(huán)保方面的性能有大幅度的提高。隨著研究的深入，許多系統(tǒng)需要共享和交換信息，為了節(jié)省線纜，就形成了依賴于通信的分布式嵌入系統(tǒng)。目前，世界上90%的都采用基于CAN總線的系統(tǒng)。FlexRay是下一代通信協(xié)議事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，它的功能安全性如何是至關(guān)重要的。

1 IEC61508功能安全的要求

目前車控系統(tǒng)正在向線控技術(shù)(xbywire)過渡，例如線控轉(zhuǎn)向與線控剎車。線控系統(tǒng)最終目標(biāo)是取消機(jī)械后備，因?yàn)槿∠@些后備可以降低成本，增強(qiáng)設(shè)計(jì)的靈活性，擴(kuò)大適用范圍，為以后新添功能創(chuàng)造條件。但是取消機(jī)械后備就對(duì)電子系統(tǒng)的可信賴性(dependability)要求大為提高。車是一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體，處于運(yùn)動(dòng)的環(huán)境之中，它因故障可能傷及自身及別人。取消機(jī)械后備，就將電子系統(tǒng)由今天的故障靜默(failsilent)要求提升到故障仍工作(failoperational)的要求。

國際上對(duì)工業(yè)應(yīng)用的功能安全要求已制定了標(biāo)準(zhǔn)IEC61508，它主要關(guān)心被控設(shè)備及其控制系統(tǒng)的安全。雖然它也適用于汽車，但汽車不僅有上述功能安全問題，而且要關(guān)心由于功能變化造成的整車系統(tǒng)安全，所以汽車業(yè)內(nèi)正在制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)ISO26262。汽車的功能安全等級(jí)分為4級(jí)，要求最高的是 ASILD，相應(yīng)的失效概率<10-8/h，它相當(dāng)于IEC61508的SIL3。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分配給通信的失效概率<10-10/h。有關(guān)這方面的介紹可參見參考文獻(xiàn)。

現(xiàn)在安全攸關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)的范圍有所擴(kuò)大，以前不算在內(nèi)的一些系統(tǒng)現(xiàn)在都要算了。例如安全預(yù)先動(dòng)作系統(tǒng)(presafe)中座椅調(diào)整子系統(tǒng)、剎車輔助系統(tǒng)中的燈光控制子系統(tǒng)、碰撞后telematic自動(dòng)呼叫求援的子系統(tǒng)，都將視為安全攸關(guān)系統(tǒng)。

1.1 引起系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)的通信故障

通信故障有5種表現(xiàn)形式，第1種是造成值域的錯(cuò)誤。第2種是造成時(shí)域的錯(cuò)誤，這是工業(yè)不同于民用的部分。一條消息不能在預(yù)定的時(shí)限前送達(dá)就失去了實(shí)用意義，例如與安全氣囊引爆有關(guān)的傳感器消息不能在數(shù)ms內(nèi)送達(dá)就引起安全問題。在多播或廣播通信中還有第3種錯(cuò)誤：數(shù)據(jù)完整性錯(cuò)(拜占庭錯(cuò))，即各節(jié)點(diǎn)收到的結(jié)果不一致。它會(huì)引起系統(tǒng)性的失效，應(yīng)對(duì)的策略必須將所有有關(guān)節(jié)點(diǎn)同時(shí)考慮。第4種是系統(tǒng)崩潰，除硬件失效外，也有干擾或軟件引起的，例如饒舌錯(cuò)(babbling idiot)阻止通信。第5種是丟幀，短時(shí)間失效，例如可恢復(fù)的離線或bug引起的等效離線狀態(tài)，又如小集團(tuán)錯(cuò)。

1.2 通信的容許失效率

在通信故障對(duì)系統(tǒng)安全影響的分析上，參考文獻(xiàn)提供了一種方法，根據(jù)瞬態(tài)干擾出現(xiàn)的可能長度，計(jì)算通信失效的時(shí)段長，在假定的通信失效率下，推出系統(tǒng)的失效率。在該實(shí)例中，路段上電場超100 V/m的區(qū)間有可能引起通信失