Functional Safety in Co-operative Driving using Systems-Theoretic Process Analysis

Abstract: Kooperativ körning är fenomenet av uppkopplade väg fordon som utbyter information för att uppnå säkrare och mer effektiva trafiksituationer. Det är en invecklad kontext som ger nya synvinklar på området funktionell säkerhet. Det kan automatiseras, och då autonoma fordon är beroende av pålitlig information för att kunna fatta beslut, så uppstår frågan med tillit till datamottagen genom kooperativa körningskanaler. Även bortsatt från området datasäkerhet, finns fortfarande en risk att brister i andra fordon kan orsaka att inkommande kommunikationssignaler ej blir trovärdiga. I det här examensarbetet visas att antaganden om nivån av tillförlitlighet till data från externa fordon kan ha en signifikant påverkan på den slutgiltiga arkitekturen. Det visas också att det varken att fullt lita på, eller att inte alls lita på data mottagen genom kooperativa körningskanaler, är optimalt när hänsyn tas till säkerhet, nyttjande av kommunikationsmöjligheter och kostnader. På grund av komplexiteten i kooperativ körning utförs analyserna med den nya och tillsynes lovande metoden System-teoretisk process analys (STPA). För tillfället är det praxis inom fordonsindustrin att för funktionell säkerhet rätta sig till standarden ISO 26262, som inte ger någon naturlig väg att implementera STPA. Därför presenterar detta examensarbete en utvecklingsprocess som nyttjar fördelarna med STPA och rättar sig efter ISO 26262 standarden. STPA har störst potential under produktutveckling vid system design, men även andra användningsområden har identifierats. STPA är en modern, generell analysmetod som aldrig tidigare används i kontexten kooperativ körning. Därför inleder detta examensarbete med att validera dess tillämpbarhet i denna specifika kontext. Utvärderingen utförs genom en studie av ett verkligt fall, kopplat till KTHs deltagande i Grand Cooperative Driving Challenge - en tävling av i-GAME, menat att snabba på implementeringen av kooperativ körning i Europa. Metodens validitet i kontexten styrks av fler än en analytiker, utvecklingsteamet för kooperativ körning på KTH, en klients godkännande av resultat, samt av akademisk granskning.