11-6 AEB 产品系统需求详细解析

1. 智能汽车系统开发 V 模型

1.1 ASPICE  汽车软件过程改进与能力测定系统要求

ASPICE（Automotive Software Process Improvement and Capability Determination）汽车软件过程改进与能力测定，最初是由欧洲主要汽车制造商共同制定的面向汽车电子行业的软件流程评估模型，旨在改善和评估汽车电子控制器的系统和软件开发质量。过程能力等级一共分为5个等级，由低到高依次为已执行的过程级、已管理的过程级、已建立的过程级、可预测过程级和创新过程级。

 对于汽车行业来说，“安全”和“质量”永远都是不可忽视的两个重要因素，本章借助介绍AEB产品设计过程着重介绍系统过程组，另外软件过程组下一章节介绍。

1.2 文档目的

略

1.3 参考依据

1.3.1 国标 GB/T

a) GB/T38186-2019 商用车自动紧急制动系统（AEBS）性能要求及试验方法

b) GB/T39901-2021 乘用车自动紧急制动系统（AEBS) 性能要求及试验方法

1.3.2 ISO 标准

ISO 22839-2013 Intelligent transport system-forward vehicle collision migration system —operation, performance, and verification requirement（智能交通系统 — 前进的道路车辆碰撞缓冲系统操作,性能和检定要求）

SAE 标准: SAE J3087-2017 Automatic Emergency Braking (AEB) System Performance Testing (自动紧急制动系统性能测试)

欧盟规范: ECE R131 Uniform provision concerning the approval of motor vehicle with regard to the Advanced Emergency Braking System(AEBS)(关于车辆紧急制动系统的（AEBS）的统一规定)

1.3.3 C-NCAP/E-NCAP

a) CNCAP-2018 版- 第 6 章 车辆自动紧急制动系统（AEB）试验

b) CNCAP-2021 版- 第三章评价办法 3 主动安全部分

c) ENCAP-2023 版-VRU，SA 两部分

1.3.4 交通部标准

a) JT/T1242-2019 运营车辆自动紧急制动系统性能要求和测试规程

b) JT/T 883-2014 运营车辆行驶危险预警系统 及时要求和试验方法

1.4 名词释义

略

1.5 产品概述

略

1.6 外部接口

外部电器接口

外部机械接口

外部软件接口

1.7 产品需求总览

功能需求

性能需求

电气需求

机械需求

客户指定的软件需求

制造需求

诊断需求

环境需求

验证需求

质量需求

耐用性需求

售后服务需求

法规与监管需求

特殊要求

2. 感知需求

需求ID

需求名称或内容

功能安全等级

分析方法

分析执行人

需求状态

需求类型

问题状态

需求变更ID

需求分析内容

2.1 FOV 视场角

Field Of View，FOV 视场角，相机可以接收影像的角度范围，也可以常被称为视野。人眼可观察到部分的边缘与人眼瞳孔中心连线的夹角，包括水平视场角、垂直视场角、对角线视场角。未加特殊说明时指左右两个边缘与单个观察点的夹角，即水平视场角（注：默认为单眼视场角）。

视场角将镜头分类：

标准镜头：视角45度左右，使用范围较广。

远摄镜头：视角40度以内，可在远距离情况下拍摄。

广角镜头：视角60度以上，观察范围较大，近处图像有变形

鱼眼镜头： 视角接近180°

2.2 传感器安装位置

X Y Z

2.3 目标融合后信息

ID

类型

状态

位置

        横向位置

        纵向位置

        横向速度

        纵向速度

        横向加速度

        纵向加速度

        Head角度

目标信息

       ID

       类型

                识别目标种类：车辆、行人、自行车、摩托车、动物、静态物体。

        目标运动属性：静止的、可运动的

        状态：运动、静止

        位置：

                横向位置

                纵向位置

                Head角度

         速度

                横向速度

                纵向速度

        加速度

                横向加速度

                纵向加速度

        大小

        时间长度

        单V

        目标感知属性

                单雷达

                多雷达

                V+R

                L

                R+L

                V+L

                V+R+L

2.4 零部件需求

毫米波雷达需求

摄像头需求

激光雷达需求

2.5 传感器状态

内部故障

外部故障

        被遮挡

        通信丢失

        未标定

        标定失败

2.6 目标识别性能需求

类别精度99%

距离和速度的精度

        50m：要求精度达到99%

        100m：要求精度达到97%

        150m：要求精度达到95%

3. 执行器详细需求

3.1 ESC 车身电子稳定控制系统

Electronic Stability Controller，ESC 车身电子稳定控制系统是一种辅助驾驶者控制车辆的主动安全技术。

ESC是汽车防抱死制动系统（ABS）和牵引力控制系统（TCS）功能的进一步扩展。在原有基础上，增加了车辆转向行驶时横摆率传感器、侧向加速度传感器和方向盘转角传感器，通过ECU（电子控制单元）控制前后、左右车轮的驱动力和制动力，确保车辆行驶的侧向稳定性。

在ESC上可以看到ABS和TCS功能的影子，可以说是目前车辆安全电子设备的集大成者。

3.1.1 需求方

Brake Prefill

Brake Jerk

AEB

        Part Brake

        High Brake

        Full Brake

DBS IBA

        Part Brake

        High Brake

        Full Brake

3.1.2 握手需求

3.1.2.1 系统状态

OFF

ON

        Standby

        Active

Fault

ABS

ESC/DYC

HHC

HBA

TCS

HDC

3.1.2.2 系统请求

BrakePrefillReq 0/1

BrakeJerkReq 0/1

AEBReq 0/1

AEBDesValue 0.3 0.5 1g

AEBState

3.1.3 性能需求

响应时间

        0.5g：

                300ms EV

                600ms燃油车

        1g:

                400ms EV

                600ms燃油车

响应超调

        10%以内

稳态误差

        5%以内

稳定时间

       1s

3.2 人机交互 HMI

需求方

FCW

       前方显示目标-根据距离来做-根据车速查表

       TTC 3s放大危险提示的行人和车辆

       碰撞前放大危险提示

Brake Prefill

Brake Jerk

AEB

DBS IBA

开关输入

        默认开启

        单一一次关闭

图像预警

文字预警

声音预警

3.3 车身控制模块 BCM

车身控制模块 (Body Control Module，BCM) 通过 CAN 和 LIN 总线对车身电器进行控制，比如灯具、雨刮、洗涤、门锁、电动窗、天窗、电动后视镜、遥控等等，车身控制器正逐渐变成『车身控制域』。

车门、车灯、安全带状态信息；

车灯点亮请求；

在车速大于20Km/h时锁紧车门的功能

车速大于60Km/h时，如果天窗在开启状态，将天窗调整为翘尾状态，

自动开启大灯的功能，在晚上、车辆过隧道等环境变暗时具有自动开启车辆大灯的功能。

4. 功能需求详细解析

4.1 AEB 状态机

4.1.1 OFF

开关关闭

车辆下电

       高压电/发动机熄火

4.1.2 Standby/Passive

驾驶员踩刹车

油门踏板深度及变化率

方向盘转角及转角变化率

挡位PRN

轮速信号不正常

车轮前进方向

制动盘过热

制动主缸压力

Ibooster 

        ESC会判断驾驶员制动踏板是否踩下

ABS激活

ESC关闭、故障

       ESC DYC是否可用

       ESC DYC是否激活

EPB状态

       可用

       故障

       拉起

正在拉起

释放

TSC激活

HDC

YawRate过大

侧向加速度过大

纵向加速度过大

车门开启

        驾驶员门

        副驾门

        乘客门

前仓盖

后仓盖

安金带

        主驾

        副驾

        乘客

仪表HU

制动灯

双闪灯

车速 5kph

4.1.3 Active

Ready

Warning Level1 图像告警

Warning Level2 图像及声音告警

Warning Level3 点刹、制动预填充、安全带拉紧

AEB brake

       TTC

        车速

               >80kph 0.3g

                >50 0.5g

                < 1g

        Part Brake

        High Brake

        Full Brake

IBA brake

       Driving reaction

       AEB assist brake

4.1.4 Fault

感知故障

       通信丢失

       未标定

       标定超出范国

       被遮挡

       内部故障

控制器故障

       电压过大

       电压过小

       温度过大

       温度过低

执行器故障

4.2 驾驶员输入

4.2.1 开关

每一个点火周期默认开启

关闭AEB功能不能一次关闭

可以关闭告警和制动，可以只关闭制动，不能只关闭告警

车辆处于非驱动状态，AEB功能处于关闭，或者待机状态

（休眠、待机、正常、充电、诊断、运输、暂停）

       车辆处于非正常状态，AEB在待机状态时，不报任何故障

报警敏感度

       种类

       系统需要记忆驾驶员敏感度设置

       系统可以记录不同的驾驶员属性设置

4.2.2 方向盘

当方向盘角度>一定阈值 AEB 制动处于被抑制

当方向盘角度变化率>一定阈值AEB  制动处于被抑制

4.3.3 制动

驾驶员制动踏板深度>一定值，或者制动踏板深度变化率过大> 一定阈值AEB制动系统会被抑制，并HMI 提醒驾驶员

当驾驶员踩下刹车，但是无法避免碰撞，AEB系统主动刹车，避免碰撞

4.3.4油门

驾驶员制动踏板深度>一定阈值，或者制动踏板深度变化率过大>一定阈值 AEB 制动系统会被抑制，并HMI 提醒驾驶员

4.3.5 挡位

在 D 档，有前方碰撞时出发 FCW 和 AEB

在 D 档，有后方碰撞时出发 RCW和 AEB

4.3 传感器

需要在 FCW 报警时输出传感器识别目标的类型：

车辆

        轿车

        货车

        客车

行人

摩托车

自行车

动物

需要在 FCW 报警时输出传感器识别目标的位置信息

       横向

       纵向

传感器标定不正常时，需要将状态提醒给驾驶员，请联系4S 店

传感器遮挡的时候，需要提醒驾驶员请清理传感器附近区域

传感器故障，AEB 系统故障，及时联系 4S 店

传感器标定不正常时，AEB 系统不可用， 需要将状态提醒给驾驶员，请及时联系 4S 店

       标定成功

       标定失败

       标定进行中

       0-100%

       未标定

4.4 道路

参见本 11-4  算法原理及系统组成： ODD 设计章节。

4.5 车辆状态

4.5.1 车速

5-130kph

<5 AEB处于待机状态

>130 AEB处于待机状态

4.5.2 车身

在stabdy->active 状态中任何一个车身信号不满足，则功能被抑制

车门信号

车灯信号

安全带信号

4.5.3 底盘

在 stabdy->active状态中任何一个底盘信号不满足，则功能被抑制

ESC 状态

EPB 状态

SAS 状态

       未标定

       标定成功

       标定失败

方向盘转角

方向盘转角变化率

车速信号

轮速信号

车轮方向信号

IMU 信号

       纵向加速度

       横向加速度

       横摆角速度

4.5.4 动力

挡位状态

动力状态

4.6 ADAS 状态

4.6.1 HMI

功能状态的显示

       功能开启时，仪表有显示图标

       功能故障时，仪表有显示图标

       功能激活时，仪表有显示图标

目标状态显示

       在 AEB 一级报警的时候显示前方行人、车辆、自行车、摩托车、、有碰撞风险

       在 AEB 二级报警的时候，显示与前方请注意即将发生碰撞

       在 AEB 三级报警的时候，放大前方即将发生碰撞目标的显示，及显示危险图标，车辆进行点亮制动灯，点刹请求

        AEB触发，仪表显示碰撞目标图像

碰撞场景显示

        前方横穿报警和制动

        后方横穿报警和制动

        前方碰撞报警和制动

        后方碰撞报警和制动

        转向碰撞报警和制动

4.6.2 制动系统 ESC

点刹请求

预填充请求

制动请求

ADAS 输出

制动请求值

        0.3g

                80-120

        0.5g

                50-80

        1g -50

4.6.3 BCM

制动灯点亮请求

双闪灯点亮请求

5. 性能详细需求

预填充 150ms 内实现 0.05-0.3m/s^2 减速要求

预填充时间不能超过 200ms

制动超调不能超过请求减速度的 10%

       同一场景下，一致性必须满足

制动稳误差不能超过请求减速度的 5%

同一场景下，一致性必须满足

1g 制动延迟在达到请求值的 95% 不能超过 600ms 400ms

0.5g 制动延迟在达到请求值的 95% 不能超过 300ms 200ms

0.3g 制动延迟在达到请求值的 95% 不能超过 200ms 150ms

同一场景工况下制动性能不能相差过大，一般以制动后距离前方目标的距离判断，CCRs 要求距离前方 1m 左右

制动性能不能受外部环境温度的影响

ACC等舒适性功能不能抑制 AEB 安全类功能

车辆在运动过程中，如果无碰撞风险，车辆应该停止制动车辆应对任何前方有碰撞风险的运动目标进行制动，误制动次数要求 5 万公里不能超过一次

对于道路上任何注册的车辆，系统均应正常工作

对于道路上任何注册的自行车，系统均应正常工作

对道路上的行人、无论小孩( 0.8m 以上)、成人、男性、女性，从任何方向、无论目标穿戴如何均应该正常工作

车辆应检测到带着婴儿车、骑着儿童滑板车、骑着滑板、骑着滚轮、身高超过50厘米的非飞行动物的运动的人作为潜在行人。

对于行人和自行车、无论晚上是否有路灯、在车灯开启的状态下，均应该正常工作

车辆不得错误地将道路元素检测为行人 (如蹲下或躺下)，以避免错误的正面警告/制动。

系统需要对运动的目标和静止的目标分类

系统不得将树木、标志、阴影等识别成目标，

车辆刹停后，车辆应该满足 Hold 要求，只要是坡度在 20% 的以内

刹停后，系统应该及时发出接管请求，声光电等方式

FCW 和 AEB 触发时，其他车辆上的声音应该不影响 FCW 和 AEB 系统对驾驶员的提醒

6. 系统信号接口详细解析

6.1 信号输入

安全气囊碰撞数据

制动系统自动制动状态

       未激活

        激活

        被限制

        故障

四轮胎压信号

车辆移动信息

       运动

       静止

方向盘转角信号

方向盘标定信号

方向盘转角变化率

驾驶员手力矩

EPS 状态

驾驶员脱手状态-HOD

四轮轮速

       驱动轮

       从动轮

轮速有效性信号

四轮滚动方向

四轮滚动长度

横向加速度

横向加速度有效性

纵向加速度

纵向加速度有效性

横摆角速度

横摆角速度有效性

车速

车速有效性

泊车功能状态

发动机状态

车辆状态

变速箱挡位

变速箱状态

离合器状态

动力系统状态

车辆驾驶模式

危险报警灯状态

制动灯状态

转向灯状态

车门状态

       主-关闭、开、锁、未锁、故障

       副

       乘客

安全带状态

       主-未系、系、故障

       副

       乘客

前仓盖状态

       关闭、开、故障

后仓盖状态

       关闭、开、故障

油门深度

油门深度变化率

油门抑制状态

制动踏板深度

制动踏板深度变化率

Ibooster 状态

ABS 状态

       激活

       未激活

       可用

       故障

TCS 状态

ESC 状态

       激活

       未激活

       关闭

       可用

       故障

EPB 状态

       未拉起       

       拉起

       正在拉起

       正在释放

       未知

       可用

       故障

FCW 开关

AEB 开关

FCW 敏感度设置

       高中低

网关状态

雨刮状态

天气状态

雷达状态

摄像头状态

6.2 信号输出

FCW 状态

       关闭      

       故障

       待机

       抑制

       激活

FCW 报警类型

       前方碰撞

       横向穿越      

FCW 报警请求

       一级 图文

       二级 图文声音

       三级 图文声音刹车

点刹请求

      10-50 减速度值 响应多久

       50-80

       80-120

       120-150

FCW 敏感度状态

前方即将碰撞目标类型

       行人

       车辆

       自行车

       摩托车

       动物

       未知

前方即将碰撞目标纵向位置信息

前方即将碰撞目标横向位置信息

AEB 状态

       关闭      

       故障

       待机

       抑制

       激活

制动预填充请求

制动灯点亮请求

AEB 制动类型

AEB 制动请求

       前方碰撞

       前方穿越碰撞

AEB 制动减速度请求

危险双闪灯

7. 感知信号输出

7.1 1V 模式

ID

Age

类别

可信度

运动状态属性

物理状态属性

       长度

       宽度

       高度

       纵向位置

       横向位置

       纵向速度

       横向速度

       纵向加速度

       横向加速度

       航向角

       左侧角度信息

       右侧角度信息

       最近角度信息

       最远角度信息

车灯

       双闪

       转向

        制动

7.2 1R1V

7.2.1 1V

极坐标下点云信息

       范围

       距离变化率

       水平角度

       垂直角度

       功率

笛卡尔坐标下点云信息

ID

Age

运动状态属性

物体跟踪属性

物理属性

RCS

7.2.2 1R1V

ID

Age

物体跟踪属性

       无效的

       合成的

       新建的

       新更新的

       新沿用

       更新

       沿用

物体运动属性

       静止

       运动

                迎面来车运动

                同向行驶运动

       横穿转向

       横穿

物体历史运动状态属性

       静止

       迎面来车运动

       同向行驶运动

物理属性

       纵向位置

       横向位置

       纵向速度

       横向速度

       纵向加速度

       横向加速度

       航向角

       长

       宽

       高

融合类别

       1R

       1V

       1R1V

融合源头ID

类别

可信度

7.2.3 车灯

双闪

转向

制动

其他架构类推。

8. 控制器软件需求

下面通过介绍 AUTOSAR 软件架构来阐释控制器软件需求。

Foundation

Foundation 是 Classic Platform 和 Adaptive Platform 公共的部分，比如总线协议，方法论等

Classic Platform：CP

CP  平台是为硬实时和安全要求严格的嵌入式系统的提出的 AUTOSAR 解决方案。

Adaptive Platform：AP

AP 平台是为高性能计算的 ECU 提出的解决办法，用于高级驾驶辅助系统、自动驾驶等。

Acceptance Tests

AUTOSAR 验收测试是总线级和应用程序级的系统测试，用于验证与应用软件组件和通信总线相关的 AUTOSAR 堆栈的行为

Acceptance Interface

AUTOSAR 根据语法和语义为以下五个汽车领域标准化了大量的应用接口:车身和舒适性、动力总成发动机、动力总成传动系统、底盘控制以及乘员和行人安全。

8.1 AUTOSAR Classic Platform CP

CP 广泛应用于传统嵌入式 ECU中，适用于发动机控制器、电机控制器、整车控制器、BMS控制器等等。安全等级高，需要达到 ASIL D。

8.1.1 系统架构

在 AUTOSAR 架构中，系统软件从上到下分层依次为：应用层（Application Software Layer），运行时环境（Runtime Environment，RTE），基础软件层（Basic Software Layer，BSW），微控制器（Microcontroller）。每层之间为保持独立性，每一层只能调用下一层的接口，并为其上一层提供接口。

CP AUTOSAR  常用的接口是  Sender-Receiver，Client-Server，这和ROS、Apollo 等方式有些类似。

8.1.2 应用层

应用层包含若干软件组件（Software Component，SWC），SWC 封装了需要实现的具体功能，独立于微控制器的类型，与底层硬件的独立性是通过虚拟功能总线（VFB）来实现。而VFB 则提供了一种通信机制，具体由 RTE 和 BSW  来实现。

8.1.3 运行时环境

RTE 是AUTOSAR中虚拟总线功能（VFB）接口的实现。

8.1.4 基础软件层

BSW（Basic Software）是指汽车基础软件层（BSW），其可以分为 4 小层，分别是：服务层（Services Layer），ECU 抽象层（ECU Abstraction Layer），微控制器抽象层（Microcontroller Abstraction Layer），复杂驱动（Complex Drivers）

8.2 AUTOSAR Adaptive Platform AP架构

适用于无线更新 OTA、传感器融合数据处理等高计算能力、高带宽通信、分布式部署的下一代汽车应用领域，安全等级需要达到ASIL B。

8.2.1 系统架构

 Adaptive AUTOSAR 平台为 AUTOSAR 应用实现了运行环境ARA。使用两种接口完成数据交换：服务和 API。Adaptive AUTOSAR 解决了新一代汽车高性能需求、连接性和持续软件无线(OTA) 更新带来的新市场需求，成为了多个供应商的软件集成平台。

8.2.2 主要特征 

AP AUTOSAR 架构设计原则为：遵循面向服务的架构 SOA 设计范式（理念）；

充分利用其他领域软件成熟技术，重用软件市场成熟组件，缩短开发周期；

充分利用各种开源软件；

AP AUTOSAR 常用的接口是 Service Interface 等；

AP 主要由两部分组成（Foundation和Service）。上图中，浅绿色的 FC 属于 Foundation 的部分，黄色部分属于 Service 的部分。 无论是 Foundation 部分的 FC，还是 Service 部分的 FC 相比 CP 来说，他们都不是上下层关系。

各服务接口具体设计方法请参见本团队 机器人操作系统ROS2  相关文章。

9. AEB 系统的 EDR

9.1 什么是 EDR

Event Data Recorder

9.2 为什么要用 EDR

ODD

OEDR

9.3 AEB  EDR 如何做

定义时间记录长度 5s （2s 3s）

定义记录时间周期

20ms

250帧

100ms

50帧

定义记录内容-数据存储的量

       定义哪些功能需要记录

              安全类

              舒适类

       功能优先级

       定义哪些信息

              EDR 使能

              时间信息

感知信息

车辆信息

软件版本信息

10. ADAS 系统故障

10.1 故障类型

当前激活的故障

当前点火周期激活的较障

历史故障

10.2 故障处理

       上电自检 0-1-0

       实时监测故障 <100ms

10.3 常见内部故障

芯片供电超出范围

NVM 内部故障

芯片之问通信故障

SOC 芯片输出信号给 MCU

感知输入校验

MCU 信号输出到 SOC 信号校验

芯片温度超过范围

系统温度超过范围

Boot/OTA 正常与否

软件版本

硬件版本

Flash

RAM

感知状态

初始化状态

10.4 常见外部故障

报功能故障的故障

        感知相关故障

               末标定

               标定失败

               被遮挡

               通信丢失

                       CANFD

                       LVDS

                负载过高

                感知内部故障

抑制功能的故障

        执行器及相关系统故障

               系统外部故障

               制动踏板深度信号

               制动踏板深度变化辛信号

               油门踏板深度信号

               油门踏板深度变化率信号

               方向盘转角 SAS/EPS

               方向盘转角变化率 SA5/EPS

               SAS 标定状态

               挡位状态

               胎压

               4个轮速

               4个胎压

               4个车轮方向

               ESC 是否可用，是否激活

                      ABS

                      TCS

                      DYC/ESC

                      HDC

               EPB

               Ibooster

               主缸压力

               车辆状态由BCM\VCU 给出

               车门

               安全带

               前仓盖

               后车门

               制动灯信号

               车辆碰撞信号

               手力矩信号

               HMI

               开关状态

               各个ECU通信模块丢失

               网关

               VIN

        执行器相关故障

11. 参考文件

https://www.zhihu.com/org/aigraphx/columns

ASPICE-Guide-KM2021-04

Classic Platform AUTOSAR

智能汽车软件开发流程详细解析-CSDN博客