未來交通與出行的安全性

前言
致謝
引言
第 1章　安全 —未來出行的基礎(chǔ) 1
1.1　安全遠(yuǎn)不止是安全工程 2
1.2　安全是一項社會權(quán)利 4
1.3　“自動出行”的法律基礎(chǔ) 5
1.3.1　德國道路交通法 7
1.3.2　德國道路交通法的由來 9
1.3.3　為全球化趨勢調(diào)整交通權(quán)利 9
1.3.4　德國針對未來出行解決方案開展的活動12
1.3.5　日內(nèi)瓦和維也納公約 13
1.4　歐洲聯(lián)盟（ European Union， EU）和立法 15
1.4.1　與道路交通相關(guān)的歐盟指令17
1.4.2　歐洲車輛分類 ·20
1.4.3　歐盟關(guān)于未來出行的指令22
1.5　許可法 ·24
1.6　美國道路交通法規(guī) 25
1.7　聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會 27
1.8　關(guān)于未來出行的法律觀點 30
1.8.1　自動駕駛車輛的新許可方法35
1.8.2　ITS法律 38
1.8.3　歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會 40
1.8.4　經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織 44
1.8.5　歐洲運輸安全委員會 46
1.8.6　信息技術(shù)安全法 ···47
1.9　產(chǎn)品責(zé)任 ···48
1.10　普通法和民法 ··· 52
1.11　中國的法律法規(guī) 52
1.12　保險 ··56
第 2章　風(fēng)險管理 58
2.1　風(fēng)險管理周期 ··60
2.1.1　環(huán)境建立···61
2.1.2　風(fēng)險識別···61
2.1.3　目標(biāo)環(huán)境下的風(fēng)險評估···62
2.1.4　制定策略并處理潛在風(fēng)險···62
2.1.5　活動及其目標(biāo)的開發(fā)和定義63
2.1.6　制定執(zhí)行和實現(xiàn)策略 ··63
2.1.7　計劃評審 ···64
2.2　技術(shù)風(fēng)險 ···64
2.3　道路交通風(fēng)險 ··68
2.3.1　技術(shù)風(fēng)險的原因 ···70
2.3.2　技術(shù)風(fēng)險控制·71
2.4　道路車輛安全標(biāo)準(zhǔn)化 ··75
2.4.1　 IEC 61508中的風(fēng)險和完整性定義78
2.4.2　依據(jù) ISO 26262的風(fēng)險 ···86
2.5　關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施 ··94
2.5.1　關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施組織 95
2.5.2　云計算 ·96
2.5.3　交通運輸與關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施···98
第 3章　出行自動化 ·100
3.1　人類駕駛：一個閉環(huán)控制系統(tǒng) · 100
3.2　人類駕駛行為 101
3.2.1　駕駛員的人機交互界面· 101
3.2.2　駕駛員在環(huán) ·· 103
3.2.3　人類駕駛過程 103
3.3　人類控制機制 104
3.4　人類行為 · 105
3.4.1　不同視角的觀察 · 106
3.4.2　工業(yè)自動化 ·· 107
3.4.3　多領(lǐng)域?qū)τ隈{駛行為的內(nèi)容總結(jié)· 110
3.5　通信與交互 111
3.6　作為控制系統(tǒng)的人類駕駛員 113
3.6.1　人類通信 · 116
3.6.2　人類感知 · 117
3.6.3　技術(shù)控制系統(tǒng)的比較 119
3.6.4　控制系統(tǒng)架構(gòu)與人工控制系統(tǒng)的比較·· 121
3.7　循環(huán)數(shù)據(jù)處理與分布式事件驅(qū)動的數(shù)據(jù)處理 · 123
3.7.1　分布式控制 ·· 127
3.7.2　人控系統(tǒng)配置 128
3.8　控制與控制論 129
3.8.1　數(shù)字孿生 · 131
3.8.2　關(guān)于行為和控制的控制論 135
3.8.3　控制論和對環(huán)境的充分感知· 136
參考文獻(xiàn)··· 139
第 4章　系統(tǒng)安全工程 ··141
4.1　系統(tǒng)的觀察者 141
4.1.1　觀點和視角·· 142
4.1.2　 ISO 26262體系結(jié)構(gòu)模型·· 151
4.2　道路交通角度 156
4.2.1　道路交通環(huán)境 159
4.2.2　自動化道路車輛的背景·· 163
4.2.3　從利益相關(guān)者視角到運營視角的細(xì)分 · 164
4.3　符合 SAE J3016的運行設(shè)計域 166
4.4　自動駕駛的分層方法 167
4.4.1　分層工程方法的各個階段· 173
4.4.2　環(huán)境層 177
4.4.3　運行安全概念的發(fā)展 179
4.4.4　車輛安全概念的發(fā)展 179
4.4.5　工程模型的處理順序 182
4.5　軟件開發(fā) · 184
4.5.1　基于 ISO 26262的軟件開發(fā)· 184
4.5.2　基礎(chǔ)軟件的安全機制 187
4.5.3　基于便攜式操作系統(tǒng)界面的架構(gòu)安全·· 190
4.5.4　POSIX系統(tǒng)中的故障與錯誤 199
4.5.5　管理程序方法 200
4.6　實時嵌入式系統(tǒng) · 201
4.6.1　時序與決策 ·· 203
4.6.2　實時系統(tǒng)中的調(diào)度 ··· 204
4.6.3　硬實時系統(tǒng)中的混合臨界狀態(tài)應(yīng)用 211
4.6.4　控制流和數(shù)據(jù)流監(jiān)視 213
4.7　車輛操作系統(tǒng) 215
4.7.1　汽車開放系統(tǒng)架構(gòu) ··· 218
4.7.2　航空無線電通信公司 653標(biāo)準(zhǔn)接口（ARINC 653）·· 220
4.7.3　安全處理環(huán)境 225
4.7.4　預(yù)測健康監(jiān)視 231
4.7.5　安全和保障錯誤傳播 233
4.8　軟件強化工具開發(fā) ··· 235
4.9　驗證與確認(rèn) ··· 237
4.9.1　對安全和保障等多樣化目標(biāo)的驗證·· 238
4.9.2　確認(rèn) ·· 240
4.9.3　基于自動駕駛認(rèn)證方法 VMAD的確認(rèn) ··· 241
4.9.4　 ISO 26262安全確認(rèn) · 246
4.9.5　確認(rèn)階段 · 246
參考文獻(xiàn)··· 249
第 5章　組織的視角 ·250
5.1　事故研究 · 251
5.2　質(zhì)量管理 · 255
5.3　軟件質(zhì)量 · 259
5.4　流程模型 · 262
5.4.1　循環(huán)過程模型 265
5.4.2　PDCA和 CIP 266
5.5　組織導(dǎo)致的復(fù)雜性 ··· 268
5.6　車輛結(jié)構(gòu)和組織 · 270
5.7　有能力組織的規(guī)模 ··· 273
5.8　組織的結(jié)構(gòu) ··· 274
5.9　未來出行的組織方面 276
5.10　產(chǎn)品開發(fā)中的組織結(jié)構(gòu)· 283
5.10.1　沿用至新千年的經(jīng)典組織 283
5.10.2　開發(fā)組織的未來驅(qū)動力 ·· 284
第 6章　自動駕駛與控制 286
6.1　車輛行為 · 287
6.1.1　道路車輛的自由度 ··· 288
6.1.2　慣性時空系統(tǒng)框架 ··· 290
6.1.3　“真實世界”中的道路車輛·· 294
6.1.4　臨界狀態(tài)取決于距離 296
6.2 駕駛員 -車輛交互界面··· 298
6.2.1　駕駛員的可控制性 ··· 299
6.2.2　事故及其根源對策 ··· 306
6.3　控制和通信 ··· 307
6.3.1　事件驅(qū)動控制 307
6.3.2發(fā)布 -訂閱網(wǎng)絡(luò) · 311
6.3.3　數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù) 315
6.3.4　通信網(wǎng)絡(luò)和能源運輸 316
6.4　道路交通的危害和風(fēng)險 ·· 318
6.5　水平和垂直工程 · 321
6.5.1　閉環(huán)控制和信號鏈 ··· 324
6.5.2　不同抽象層的閉環(huán)控制·· 328
6.5.3　分析方法· 334
6.5.4　分層系統(tǒng)分析 335
6.5.5　保護(hù)層的定量方面分析·· 338
6.6　風(fēng)險管理方法 344
6.6.1　失效模式及影響分析 345
6.6.2　故障樹分析·· 346
6.6.3　馬爾可夫分析 347
6.6.4　危害和可操作性研究或分析 348
6.6.5　初步危害和風(fēng)險分析 350
6.6.6　運行安全評估 353
6.7　航空業(yè)的應(yīng)用 355
6.7.1　飛行包線· 358
6.7.2　應(yīng)用于自動駕駛 · 359
6.8　未來自動出行的前景 361
展望···362