Analysis of Functional Insufficiencies and Triggering Conditions to Improve the SOTIF of an MPC-based Trajectory Planner

要約

自動運転および自動運転は、過去 10 年間で大きな技術的進歩を遂げました。
この過程で、車両制御に使用されるアルゴリズムの複雑性は大幅に増大しました。
モデル予測制御 (MPC) はその顕著な例であり、非常に人気があり、現在では車両の動作計画と制御に広く使用されています。
しかし、特に世界標準である ISO26262 を使用した機能安全 (FS) の従来の手順が限界に達しているため、安全性への懸念によりその実用化が制約されています。
同時に、意図された機能の安全性 (SOTIF) の新しい側面が注目の的となっていますが、その規格である ISO21448 は 2022 年にリリースされたばかりです。したがって、SOTIF の経験は少なく、事例研究はほとんどありません。
産業や研究で利用可能です。
したがって、この文書は 2 つの主要な貢献をすることを目的としています。(1) 一般的な MPC ベースの軌道プランナーのための SOTIF の分析、および (2) 機能不全 (FI) と
トリガー条件 (TC)。
この論文の特に新しい点には、SOTIF 関連要素 (SOTIF-EooC) のアウトオブコンテキスト開発のアプローチ、MPC ベースの軌道プランナーのための重要な FI と TC の編集、および
MPC ベースの軌道プランナーの FI と TC を特定しました。

要約(オリジナル)

Automated and autonomous driving has made a significant technological leap over the past decade. In this process, the complexity of algorithms used for vehicle control has grown significantly. Model Predictive Control (MPC) is a prominent example, which has gained enormous popularity and is now widely used for vehicle motion planning and control. However, safety concerns constrain its practical application, especially since traditional procedures of functional safety (FS), with its universal standard ISO26262, reach their limits. Concomitantly, the new aspect of safety-of-the-intended-function (SOTIF) has moved into the center of attention, whose standard, ISO21448, has only been released in 2022. Thus, experience with SOTIF is low and few case studies are available in industry and research. Hence this paper aims to make two main contributions: (1) an analysis of the SOTIF for a generic MPC-based trajectory planner and (2) an interpretation and concrete application of the generic procedures described in ISO21448 for determining functional insufficiencies (FIs) and triggering conditions (TCs). Particular novelties of the paper include an approach for the out-of-context development of SOTIF-related elements (SOTIF-EooC), a compilation of important FIs and TCs for a MPC-based trajectory planner, and an optimized safety concept based on the identified FIs and TCs for the MPC-based trajectory planner.

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