未来交通与出行的安全性

　　安全是交通和出行的首要要求。《未来交通与出行的安全性》描述了未来出行的主要挑战，主要侧重于电动出行、自动驾驶以及使它们变得更安全的方式。本书首先讨论了有关自动驾驶汽车的国际法规和道路交通法规。然后，着重介绍了针对人工智能技术挑战和局限性的一系列工程解决方案，然后从安全角度对移动性的未来进行了讨论。 本书适合智能网联汽车研究开发人员及交通安全研究人员阅读使用，也适合车辆工程及智能交通相关专业师生阅读参考。

　　李骏，中共党员，中国工程院院士，汽车内燃机及汽车节能环保专家。1958年3月24日出生，吉林省长春市人。1989年5月毕业于吉林工业大学，博士学位。中国第一汽车集团公司副总工程师兼技术中心主任、研究员级高级工程师、博士后工作站导师。主要研究领域为：汽车发动机产品设计开发、节能环保技术、动力总成电子控制技术、混合动力汽车设计开发、发动机与汽车产品开发系统工程方法等。在自主发动机设计开发、柴油机电控喷射系统和混合动力汽车技术等方面的成就显著，为一汽自主产品研发和可持续发展做出了巨大贡献。 二十年来，主持完成国家级、省部级科技项目20余项，获国家科技进步二等奖1项，省部级科技进步特等奖1项、一等奖2项、二等奖5项，公开发表论文93篇，获授权专利16项;现任中国汽车工程学会常务理事，中国汽车工程学会产品开发分会主任委员，中国内燃机学会副理事长、常务理事，吉林省机械工程学会常务理事，全国汽车标准化委员会发动机分会副主任委员，全国内燃机标准化委员会委员;先后被评为首批

前言
致谢
引言
第 1章　安全 —未来出行的基础 1
1.1　安全远不止是安全工程 2
1.2　安全是一项社会权利 4
1.3　“自动出行”的法律基础 5
1.3.1　德国道路交通法 7
1.3.2　德国道路交通法的由来 9
1.3.3　为全球化趋势调整交通权利 9
1.3.4　德国针对未来出行解决方案开展的活动12
1.3.5　日内瓦和维也纳公约 13
1.4　欧洲联盟（ European Union， EU）和立法 15
1.4.1　与道路交通相关的欧盟指令17
1.4.2　欧洲车辆分类 ·20
1.4.3　欧盟关于未来出行的指令22
1.5　许可法 ·24
1.6　美国道路交通法规 25
1.7　联合国欧洲经济委员会 27
1.8　关于未来出行的法律观点 30
1.8.1　自动驾驶车辆的新许可方法35
1.8.2　ITS法律 38
1.8.3　欧洲电信标准协会 40
1.8.4　经济合作与发展组织 44
1.8.5　欧洲运输安全委员会 46
1.8.6　信息技术安全法 ···47
1.9　产品责任 ···48
1.10　普通法和民法 ··· 52
1.11　中国的法律法规 52
1.12　保险 ··56
第 2章　风险管理 58
2.1　风险管理周期 ··60
2.1.1　环境建立···61
2.1.2　风险识别···61
2.1.3　目标环境下的风险评估···62
2.1.4　制定策略并处理潜在风险···62
2.1.5　活动及其目标的开发和定义63
2.1.6　制定执行和实现策略 ··63
2.1.7　计划评审 ···64
2.2　技术风险 ···64
2.3　道路交通风险 ··68
2.3.1　技术风险的原因 ···70
2.3.2　技术风险控制·71
2.4　道路车辆安全标准化 ··75
2.4.1　 IEC 61508中的风险和完整性定义78
2.4.2　依据 ISO 26262的风险 ···86
2.5　关键基础设施 ··94
2.5.1　关键基础设施组织 95
2.5.2　云计算 ·96
2.5.3　交通运输与关键基础设施···98
第 3章　出行自动化 ·100
3.1　人类驾驶：一个闭环控制系统 · 100
3.2　人类驾驶行为 101
3.2.1　驾驶员的人机交互界面· 101
3.2.2　驾驶员在环 ·· 103
3.2.3　人类驾驶过程 103
3.3　人类控制机制 104
3.4　人类行为 · 105
3.4.1　不同视角的观察 · 106
3.4.2　工业自动化 ·· 107
3.4.3　多领域对于驾驶行为的内容总结· 110
3.5　通信与交互 111
3.6　作为控制系统的人类驾驶员 113
3.6.1　人类通信 · 116
3.6.2　人类感知 · 117
3.6.3　技术控制系统的比较 119
3.6.4　控制系统架构与人工控制系统的比较·· 121
3.7　循环数据处理与分布式事件驱动的数据处理 · 123
3.7.1　分布式控制 ·· 127
3.7.2　人控系统配置 128
3.8　控制与控制论 129
3.8.1　数字孪生 · 131
3.8.2　关于行为和控制的控制论 135
3.8.3　控制论和对环境的充分感知· 136
参考文献··· 139
第 4章　系统安全工程 ··141
4.1　系统的观察者 141
4.1.1　观点和视角·· 142
4.1.2　 ISO 26262体系结构模型·· 151
4.2　道路交通角度 156
4.2.1　道路交通环境 159
4.2.2　自动化道路车辆的背景·· 163
4.2.3　从利益相关者视角到运营视角的细分 · 164
4.3　符合 SAE J3016的运行设计域 166
4.4　自动驾驶的分层方法 167
4.4.1　分层工程方法的各个阶段· 173
4.4.2　环境层 177
4.4.3　运行安全概念的发展 179
4.4.4　车辆安全概念的发展 179
4.4.5　工程模型的处理顺序 182
4.5　软件开发 · 184
4.5.1　基于 ISO 26262的软件开发· 184
4.5.2　基础软件的安全机制 187
4.5.3　基于便携式操作系统界面的架构安全·· 190
4.5.4　POSIX系统中的故障与错误 199
4.5.5　管理程序方法 200
4.6　实时嵌入式系统 · 201
4.6.1　时序与决策 ·· 203
4.6.2　实时系统中的调度 ··· 204
4.6.3　硬实时系统中的混合临界状态应用 211
4.6.4　控制流和数据流监视 213
4.7　车辆操作系统 215
4.7.1　汽车开放系统架构 ··· 218
4.7.2　航空无线电通信公司 653标准接口（ARINC 653）·· 220
4.7.3　安全处理环境 225
4.7.4　预测健康监视 231
4.7.5　安全和保障错误传播 233
4.8　软件强化工具开发 ··· 235
4.9　验证与确认 ··· 237
4.9.1　对安全和保障等多样化目标的验证·· 238
4.9.2　确认 ·· 240
4.9.3　基于自动驾驶认证方法 VMAD的确认 ··· 241
4.9.4　 ISO 26262安全确认 · 246
4.9.5　确认阶段 · 246
参考文献··· 249
第 5章　组织的视角 ·250
5.1　事故研究 · 251
5.2　质量管理 · 255
5.3　软件质量 · 259
5.4　流程模型 · 262
5.4.1　循环过程模型 265
5.4.2　PDCA和 CIP 266
5.5　组织导致的复杂性 ··· 268
5.6　车辆结构和组织 · 270
5.7　有能力组织的规模 ··· 273
5.8　组织的结构 ··· 274
5.9　未来出行的组织方面 276
5.10　产品开发中的组织结构· 283
5.10.1　沿用至新千年的经典组织 283
5.10.2　开发组织的未来驱动力 ·· 284
第 6章　自动驾驶与控制 286
6.1　车辆行为 · 287
6.1.1　道路车辆的自由度 ··· 288
6.1.2　惯性时空系统框架 ··· 290
6.1.3　“真实世界”中的道路车辆·· 294
6.1.4　临界状态取决于距离 296
6.2 驾驶员 -车辆交互界面··· 298
6.2.1　驾驶员的可控制性 ··· 299
6.2.2　事故及其根源对策 ··· 306
6.3　控制和通信 ··· 307
6.3.1　事件驱动控制 307
6.3.2发布 -订阅网络 · 311
6.3.3　数据分发服务 315
6.3.4　通信网络和能源运输 316
6.4　道路交通的危害和风险 ·· 318
6.5　水平和垂直工程 · 321
6.5.1　闭环控制和信号链 ··· 324
6.5.2　不同抽象层的闭环控制·· 328
6.5.3　分析方法· 334
6.5.4　分层系统分析 335
6.5.5　保护层的定量方面分析·· 338
6.6　风险管理方法 344
6.6.1　失效模式及影响分析 345
6.6.2　故障树分析·· 346
6.6.3　马尔可夫分析 347
6.6.4　危害和可操作性研究或分析 348
6.6.5　初步危害和风险分析 350
6.6.6　运行安全评估 353
6.7　航空业的应用 355
6.7.1　飞行包线· 358
6.7.2　应用于自动驾驶 · 359
6.8　未来自动出行的前景 361
展望···362