原创 如何保障自动驾驶卡车系统的安全？

当一些人还在畅想自动驾驶卡车队高效运输货物的未来时，另一些人已在为确保其安全可靠运行而努力。随着《ANSI/UL 4600自动驾驶产品评估安全标准》第三版的更新，面对驾驶员短缺和运输成本上升，嵌入式软件团队在自动驾驶技术加速实现更快、更经济、更高效运输的同时，获得了更完善的安全指引。

自动驾驶卡车软件即将迎来大规模应用。为应对从封闭场地测试向广泛部署的必然转型，汽车整车厂需清晰把握卡车自动化现状，并掌握有效实施软件安全实践的方法。

什么是自动驾驶卡车？

自动驾驶或无人驾驶卡车无需或仅需极少人工干预。这类车辆依赖传感器组合（通常包括摄像头、激光雷达和雷达）将环境数据输入控制车辆的算法与执行器。

国际汽车工程师协会（SAE）定义了行业通用的驾驶自动化等级（0级完全手动至5级完全自动驾驶）。虽然低级别的自动驾驶系统（ADAS）已在卡车上应用，但软件开发团队需确保更高自动化等级（货运行业理想状态为4级高度自动化和5级完全自动化）的功能安全。

当前自动驾驶卡车发展态势

卡车是许多国家内陆货运的主导方式，多家企业正竞相实现自动驾驶商业化。无人驾驶技术为车队运营商带来显著价值：降低运营成本、缓解驾驶员短缺、提升效率。例如，无人驾驶半挂卡车可更高效实施编队行驶（车辆以相同速度跟驰，提高燃油经济性并减少交通影响）。

尽管近年遭遇挫折（如TuSimple、Navistar和UPS于2023年终止"Driver-out"无人卡车系统，Waymo、Embark和Locomation暂停开发），仍有众多新入局者加速部署：

• Aurora计划在达拉斯与休斯顿间推出首款全自动驾驶卡车

• Kodiak Robotics于2024年7月宣布为Atlas Energy Solutions完成首次无人配送，同年8月其卡车自动驾驶长途里程突破50,000英里

• StackAV正开发8级高速公路卡车技术，并设立安全顾问委员会提供战略指导

• Waabi与Uber Freight签约未来十年部署"数十亿英里运力"，计划2025年推出生成式AI驱动的全无人卡车

传统OEM接近全面运营：沃尔沃5月推出首款量产自动驾驶卡车（与Aurora合作），戴姆勒卡车2024年10月宣布Freightliner Cascadia半挂车通过封闭场地验收测试。这些进展表明行业正加速推进自动驾驶卡车计划，制造商软件团队需熟悉挑战、解决方案、最佳实践及UL 4600合规要求。

自动驾驶卡车软件开发五大挑战

1. 乘用车自动驾驶软件复用难

乘用车自动驾驶开发聚焦短途低速场景，而卡车需应对长途高速、多变地形及城乡道路切换。8级无人半挂车空载重量已达普通乘用车8倍，软件需处理更大转弯半径、更长制动距离及空载14,000磅的挂车。

2. 多场景兼容需求

软件需适配不同车型、货物状态及路线类型（城市消费品运输、跨境危险品/冷链/液体运输等）。开发者需设计可扩展系统，在大规模部署前验证多样化输入与控制条件。

3. 长距离公路验证

封闭场地测试后，需进行数百英里实际公路测试以确保满足长途运行要求（美国半挂车年均行驶超62,000英里）。

4. 安全优先级

需应对：

• 连接基础设施与终端的安全基线

• 持续演变的漏洞防御

• 供应链安全管理（供应商可能缺乏软件安全经验）

• 符合ISO/SAE 21434等网络安全规范

5. 安全合规要求

安全将成为市场竞争关键。高速全无人卡车除需应对未定义行为、软件故障等常规问题，还需解决突发状况处理与决策能力难题。从传感器到决策算法再到车辆运动控制，每个组件都需严格审查。

UL 4600解读：自动驾驶卡车安全原则与流程

作为首个专为自动驾驶与网联车辆设计的安全标准，UL 4600第三版采用"安全论证"方法，纳入卡车专用案例，指导开发者构建系统开发与维护的安全框架：

"该标准通过结构化思维流程，确保考虑所有潜在风险：设计需关注哪些安全问题？如何超越设计考虑车辆全生命周期？如何保证制造商间的质量一致性？"

——UL标准与参与执行董事David Steel博士

UL 4600第三版要求开发者通过三步骤验证无人卡车安全：

1. 可量化安全声明：明确车辆应如何运行

2. 论证声明真实性：描述感知技术及触发系统

3. 提供预期性能证据：包括模拟结果、路测数据等

最终形成包含分析、模拟、封闭测试及公开道路测试证据的安全论证，确保系统安全达标。

静态分析如何助力实现安全合规

UL 4600要求遵循类似IEC 61508或ISO 26262的开发流程，需通过静态分析验证源代码。Perforce Helix QAC与Klocwork等工具在以下领域提供支持：

• 编码标准合规（MISRA®、AUTOSAR、CERT）

• 静态应用安全测试（CWE、OWASP、DISA STIG）

• 缺陷、质量问题和代码异味检测

这些工具使开发者在市场压力下能聚焦功能开发，同时加速合规进程。如需了解Helix QAC与Klocwork如何助力自动驾驶卡车软件开发，可联系北汇信息，申请免费试用。

来源：Perforce公司Jill Briton