汽車和工業(yè)傳感器應(yīng)用中的功能安全

根據(jù)美國(guó)勞工統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2018 年發(fā)生了 280 萬(wàn)起非致命的工傷事件。作為設(shè)計(jì)工程師，我們通常認(rèn)為，我們的世界 - 或者更具體地說(shuō)，我們開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序 - 是由一串二進(jìn)制代碼 1 和 0 組成的。實(shí)際上，許多工業(yè)事故完全或部分是由人為錯(cuò)誤造成的。因此，“功能安全”概念應(yīng)運(yùn)而生，它是指預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的問(wèn)題并將風(fēng)險(xiǎn)降低到可接受的水平。為幫助更大程度減少系統(tǒng)錯(cuò)誤，有必要將功能安全特性納入技術(shù)中。

隨著汽車和工業(yè)市場(chǎng)的自動(dòng)化水平越來(lái)越高，它們也日益需要滿足更加嚴(yán)格的功能安全標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)旨在更大程度減少可能由以下兩類硬件故障導(dǎo)致的設(shè)備故障和人身傷害：

系統(tǒng)故障，由元件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)的設(shè)計(jì)或制造過(guò)程中的錯(cuò)誤引起。

隨機(jī)硬件故障，即硬件部分發(fā)生的不可預(yù)測(cè)的故障。內(nèi)置的功能安全機(jī)制可幫助檢測(cè)和預(yù)防這些故障。

功能安全涉及安全完整性等級(jí) （SIL） 或其他類似的量化指標(biāo)。SIL 專用于安全功能認(rèn)證，確保系統(tǒng)恢復(fù)到安全狀態(tài)或者即使在操作有誤或功能喪失（在容錯(cuò)架構(gòu)中）的情況下也能運(yùn)行。為達(dá)到適當(dāng)安全標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)量化指標(biāo)，設(shè)計(jì)和工藝都必須遵循功能安全標(biāo)準(zhǔn)，例如，國(guó)際電工委員會(huì) （IEC） 61508 標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 （ISO） 26262 標(biāo)準(zhǔn)，并通過(guò)獨(dú)立的功能安全審核。

解決系統(tǒng)故障和隨機(jī)硬件故障

在雷達(dá)傳感器上，滿足安全標(biāo)準(zhǔn)尤為重要。雷達(dá)傳感器可能會(huì)受到終端設(shè)備故障的影響，也可能會(huì)受到能見(jiàn)度低、酷熱、潮濕或機(jī)械振動(dòng)等環(huán)境條件的影響。

為解決這些潛在的故障，TI 根據(jù)增強(qiáng)的硬件和軟件開(kāi)發(fā)流程設(shè)計(jì)了毫米波雷達(dá)器件，并通過(guò)了德國(guó)技術(shù)監(jiān)督協(xié)會(huì)TüV SüD的器件認(rèn)證。TI 毫米波雷達(dá)器件專為要求符合 ISO 26262 和 IEC 61508 標(biāo)準(zhǔn)的汽車和工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)。TI 的所有毫米波雷達(dá)功能安全器件都配有功能安全手冊(cè)和失效模型、影響和診斷分析 （FMEDA），具有產(chǎn)品功能定制、失效時(shí)間估計(jì)、安全機(jī)制定制和定制診斷等功能，使您能夠獨(dú)立調(diào)整微控制器 FMEDA，從而滿足應(yīng)用特定的功能安全要求。對(duì)于通用工業(yè)傳感器、家庭用品和電器，TI 毫米波雷達(dá)器件的開(kāi)發(fā)遵循符合 ISO 9001 和國(guó)際汽車工作組 16949 標(biāo)準(zhǔn)的硬件開(kāi)發(fā)流程。

內(nèi)置自動(dòng)監(jiān)控功能提升機(jī)器安全性

需要考慮的一個(gè)重要因素是，構(gòu)建的系統(tǒng)既能有效管理潛在的危險(xiǎn)故障，又能提供實(shí)時(shí)安全功能。設(shè)計(jì)絕不能偏離其預(yù)期功能。對(duì)于混合電動(dòng)汽車、防撞和自動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)等汽車應(yīng)用，系統(tǒng)必須能夠在沒(méi)有人為輸入的情況下自行糾正故障，從而避免重大傷害。同樣，在自動(dòng)化工業(yè)應(yīng)用中，系統(tǒng)故障和隨機(jī)故障驗(yàn)證必須實(shí)時(shí)進(jìn)行。

TI 毫米波雷達(dá)傳感器具有內(nèi)置監(jiān)控環(huán)回機(jī)制，可持續(xù)跟蹤系統(tǒng)功能并增強(qiáng)實(shí)時(shí)功能安全運(yùn)行。這類機(jī)制可減少主機(jī)處理器上的負(fù)載，并維持整體性能和系統(tǒng)效率。

如圖 1 所示，TI 毫米波雷達(dá)傳感器具有多種內(nèi)置安全機(jī)制，可提供所需的診斷覆蓋率，從而在元件級(jí)別滿足高達(dá)ASIL B/SIL 2 的隨機(jī)硬件功能。

開(kāi)發(fā)符合安全標(biāo)準(zhǔn)的 TI 毫米波雷達(dá)傳感器

符合安全標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)可更大程度降低與可能導(dǎo)致人身傷害或?qū)Νh(huán)境或財(cái)產(chǎn)造成損害的故障相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。在解決系統(tǒng)故障和隨機(jī)硬件故障的同時(shí)，符合功能安全標(biāo)準(zhǔn)的 TI 毫米波雷達(dá)傳感器（例如 IWR6843）還支持您降低系統(tǒng)復(fù)雜性和縮短上市時(shí)間，并滿足系統(tǒng)級(jí)風(fēng)險(xiǎn)緩解的高標(biāo)準(zhǔn)。借助這些優(yōu)勢(shì)，您可以放心地使用安全技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并保護(hù)系統(tǒng)和系統(tǒng)操作人員的安全。

事實(shí)上，汽車和工業(yè)市場(chǎng)需要大量的人機(jī)交互。技術(shù)中的功能安全機(jī)制可以改善整體交互并降低風(fēng)險(xiǎn)。如果您正在為汽車應(yīng)用設(shè)計(jì)傳感器功能，那么一定要遵守功能安全標(biāo)準(zhǔn)并保護(hù)員工與機(jī)器的安全。

審核編輯：金巧