2025年基于LTE-V2X预警类应用的功能安全分析白皮书

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1 / 32 摘 要 本研究基于 LTE-V2X 直连通信技术，对预警类应用的功能安全进行了系统分析。研究背景指出， 传统的功能安全分析方法主要针对单车系统，近年来 V2X 技术逐渐发展，智能网联汽车应用不断 增加，但缺乏系统性的功能安全分析方法。本研究选取前向碰撞预警（FCW）、交叉路口碰撞预警 （ICW）和闯红灯预警（RLVW）三个典型应用场景，对基于 LTE-V2X 预警类应用的功能安全分 析进行了技术探索。 在研究现状部分，本研究总结了国内外的相关研究和标准，包括 5GAA 的 STiCAD 项目、中国汽 车工程学会的 T/CSAE 53 标准、汽标委的预警类应用技术要求和试验方法，以及 C-NCAP 2024 版 测试规程中的相关场景。本研究还对 V2X 预警类应用进行了分类，分为安全类和效率类应用，并 指出安全类应用与功能安全的相关性更大，因此本研究以安全类的三个典型应用场景为目标展开 分析。 在功能安全分析方法论部分，本研究基于 GB/T 34590 的框架，详细阐述了相关项定义、危害分析 和风险评估、功能安全概念等步骤。 在第 5 章到第 7 章的三个章节，本研究针对前向碰撞预警（FCW）、交叉路口碰撞预警（ICW）、 闯红灯预警（RLVW）应用，分别进行了相关项定义、潜在危害识别、ASIL 分析等工作，提出了 针对安全目标的功能安全要求。 在总结及展望部分，建议以本研究为开端，将 GB/T 34590 的功能安全分析方法拓展至 V2X 系统。 本研究的主要结论为：QM 级别的功能安全设计能够满足 V2X 预警类应用的需求。 2 / 32 Executive Summary This study conducts a systematic functional safety analysis for LTE-V2X warning applications based on the ISO 26262 (GB/T 34590) methodology. The background highlights the need for systematic functional safety analysis for V2X applications as traditional methods only cover ego-vehicle systems. With the advancement of V2X technology, there is an increasing number of intelligent connected vehicle applications requiring such analysis. The scope of the study includes functional safety analysis for warning applications based on LTE-V2X direct communication, focusing on three typical scenarios: Forward Collision Warning (FCW), Intersection Collision Warning (ICW), and Red Light Violation Warning (RLVW). These applications provide warning information without vehicle control intervention, leaving the driver to take appropriate actions based on the warnings. The current status chapter reviews global and domestic advancements in V2X functional safety, including the 5GAA's STiCAD project, standards from the China Society of Automotive Engineers, and V2X warning application scenarios in the C-NCAP 2024 test procedures. The functional safety analysis methodology section details the steps based on GB/T 34590, including item definition, hazard analysis and risk assessment, and functional safety concepts. Through detailed analysis of the three typical scenarios, potential hazards are identified, and corresponding functional safety requirements are proposed. In the following three chapters, this study conducts the following work for Forward Collision Warning (FCW), Intersection Collision Warning (ICW), and Red Light Violation Warning (RLVW) applications respectively: item definition, hazard analysis and risk assessment, ASIL analysis and functional safety requirements. The study concludes that V2X functional safety analysis should be integrated into the ISO 26262 framework. The potential hazards in typical V2X warning scenarios can be managed with QM-level safety measures. 3 / 32 目 录 摘 要...........................................................................................................................................1 Executive Summary....................................................................................................................2 1 背景及范围.............................................................................................................................. 4 1.1 研究背景.......................................................................................................................................4 1.2 研究范围.......................................................................................................................................4 2 研究现状.................................................................................................................................. 5 2.1 国内外现阶段研究概述...............................................................................................................5 3 V2X 预警类应用总结................................................................................................................ 7 4 功能安全分析方法论..............................................................................................................10 4.1 概述.............................................................................................................................................10 4.2 相关项定义.................................................................................................................................10 4.3 危害分析和风险评估.................................................................................................................11 4.4 功能安全概念.............................................................................................................................11 5 前向碰撞预警（FCW）——高速度差追尾..............................................................................12 5.1 相关项定义.................................................................................................................................12 5.2 危害分析和风险评估.................................................................................................................13 5.3 功能安全概念.............................................................................................................................15 6 交叉路口碰撞预警（ICW）....................................................................................................18 6.1 相关项定义.................................................................................................................................18 6.2 危害分析和风险评估.................................................................................................................19 6.3 功能安全概念.............................................................................................................................21 7 闯红灯预警（RLVW）............................................................................................................ 22 7.1 相关项定义.................................................................................................................................22 7.2 危害分析和风险评估.................................................................................................................23 7.3 功能安全概念.............................................................................................................................26 8 总结及展望.............................................................................................................................29 9 参考文献................................................................................................................................ 31 10 致 谢.................................................................................................................................... 32 4 / 32 1 背景及范围 1.1 研究背景 以 ISO 26262（GB/T 34590）为纲领性文件的功能安全分析方法传统上只局限于单车范围，即 功能安全的责任主体是车辆内部的某个系统或功能。近年来，随着车联网（V2X）标准和技术的不 断完善、网联协同相关应用不断被提出、相关验证工作逐步展开，为保证安全性，一些企业和组 织陆续展开针对 V2X 相关应用的功能安全分析的初步探索，但缺乏系统性，无法作为通用性指导。 对于安全预警类的场景，中国汽车工程学会在 T/CSAE 53 《合作式智能运输系统车用通信系 统应用层及应用数据交互标准（第一阶段）》中提出了 17 个一阶段应用，汽标委开展了国标《基于 网联技术的汽车安全预警类应用场景技术要求及试验方法》研究，C-NCAP 发布的 2024 版测试规 程中也提出了涉及 V2X 预警应用相关的场景，并规定了测试条件和通过条件。然而，这些场景的 功能安全分析尚未完善，因此亟需进一步研究，以补充技术要求，使汽车 OEM 能够更好地处理超 越单车系统之外的 V2X 的功能安全问题。 1.2 研究范围 本研究范围为基于 LTE-V2X 直连通信提供预警类应用的功能安全分析。“预警类应用”指 V2X 应用只给驾驶员提供声光等形式的预警而不参与车辆控制，由 V2X 预警触发的车辆制动或转向等 控制仍由人类驾驶员执行。 为使研究具体化，本文选取了三个典型的应用场景作为举例性质的分析，以验证 V2X 概念级 功能分析的方法论。典型应用包括：  前向碰撞预警（FCW）——高速度差追尾  交叉路口碰撞预警（ICW）  闯红灯预警（RLVW） 5 / 32 2 研究现状 2.1 国内外现阶段研究概述 2.1.1 5GAA STiCAD 为应对 V2X 在功能安全领域的新挑战，5GAA 成立了专门的技术工作组，对 STiCAD（Safety Treatment in Connected and Automated Driving）进行了详细分析，为汽车 OEM 提供应对 V2X 新用 例功能安全需求的关键指导。 5GAA 的 STiCAD 选取了两个典型的 V2X 用例进行研究：基于 V2N 的远程遥控驾驶（ToD） 和基于 V2V 的急刹车预警（EBW）。 2.1.2 中国汽车工程学会一阶段应用 中国汽车工程学会的 T/CSAE 53 《合作式智能运输系统车用通信系统应用层及应用数据交互 标准（第一阶段）》提出 17 个一阶段应用，可作为本研究预警类应用的基础用例集。 图 1： 一阶段应用列表 2.1.3 汽标委预警类应用技术要求和试验方法 汽标委正在开展《基于网联技术的汽车安全预警类应用场景技术要求及试验方法》的国家标 准制定，其中定义了三个重点应用：路口碰撞预警、车辆安全状态提示、路侧信息提醒。 6 / 32 2.1.4 C-NCAP 为了促进中国汽车产业的健康发展，加速国内汽车市场的全球化进程，中国汽车技术研究中 心于 2006 年 3 月 2 日正式发布了首版中国新车评价规程（C-NCAP）。C-NCAP 每三年进行一次规 程改版，15 年来先后完成 6 个版本的制修订。在其最新的 C-NCAP 2024 版 ADAS 测试规程中提出 涉及 V2X 预警应用相关的场景，将作为本文分析的重点。 C-NCAP 2024 版中 V2X 预警应用相关的场景如下： 图 2：C-NCAP CCRH 场景：车辆高速直行与前方静止目标车辆测试场景 （高速度差追尾） 图 3：C-NCAP SCPO 场景：车辆直行与前方被遮 挡的横穿目标车辆 图 4：C-NCAP TSR 场景：闯红灯预警 7 / 32 3 V2X 预警类应用总结 本章尝试将 V2X 预警类应用进行汇总，并标明每个应用在相关标准及研究中的出