ISO 214482022 道路车辆.预期功能的安全性标准立项发展报告

道路车辆预期功能的安全性（ISO21448:2022）标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Roadvehicles—SafetyoftheIntendedFunctionality(ISO21448:2022)摘要随着汽车智能化、网联化技术的迅猛发展，针对自动驾驶及高级驾驶辅助系统（ADAS）的功能安全评估已成为全球汽车产业的核心议题。传统功能安全标准ISO26262主要应对系统故障和硬件随机失效，却难以涵盖由预期功能不足所引发的安全风险。在此背景下，国际标准化组织（ISO）于2022年6月正式发布了ISO21448:2022《道路车辆预期功能的安全性》（SOTIF，SafetyoftheIntendedFunctionality），旨在为预期功能安全的设计、验证与确认提供系统化的方法框架。本标准覆盖了包括感知、决策、执行在内的全链路功能不足场景，明确了安全性能的量化评估指标与可接受准则，并与ISO26262形成互补关系。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制历程、核心架构与关键技术内容，分析了其与ISO26262、UL4600等相关标准之间的协同逻辑，并对其在自动驾驶安全评估、整车开发流程、第三方认证检测等领域的应用现状进行了综述。此外，报告详细介绍了ISO/TC22/SC32/WG12工作组的主要工作及中国参与情况，并对标准未来在预期功能安全领域的延伸发展方向提出了展望。报告认为，ISO21448:2022已成为智能驾驶安全标准体系中不可或缺的组成部分，对推动自动驾驶产业健康有序发展具有重要的指导意义。关键词：预期功能安全；SOTIF；ISO21448；自动驾驶；功能不足；安全评估；ISO26262一、引言1.1研究背景随着人工智能、传感器融合、高精度地图和车路协同等技术的飞速进步，自动驾驶汽车正从实验室走向规模化商业应用。然而，大量实际道路测试和事故数据表明，自动驾驶系统在无故障运行的条件下仍可能因设计缺陷、性能局限或使用场景误判而产生危害。例如，视觉感知算法在强逆光或恶劣天气条件下的识别能力下降、传感器对特定物体的漏检、决策模型对突发交通场景的误判等，均属于预期功能不足导致的安全问题，而非传统意义上的随机硬件失效或系统性故障。ISO26262系列标准自2011年发布以来，为汽车电子电气系统的功能安全提供了完整的生命周期管理框架，但该标准以“系统按照设计意图运行”为前提假设，未充分覆盖功能本身不完善所引发的风险。为弥补这一空白，国际标准化组织道路车辆技术委员会（ISO/TC22）于2018年启动制定ISO/PAS21448公共可用规范，并于2022年将其正式升级为国际标准ISO21448:2022。1.2标准的定位与意义ISO21448:2022的核心定位是：为道路车辆电气电子系统（特别是涉及自动驾驶功能）中，因预期功能不足而导致的不可接受风险提供一套系统化的开发、评估与确认方法。该标准不针对系统故障和硬件随机失效（其由ISO26262覆盖），而聚焦于功能安全中“功能是否足够好”的问题。标准的意义体现在三个层面：其一，为整车企业和技术供应商提供了统一的SOTIF开发流程与评估框架，有助于减少行业内的重复性工作与认知差异；其二，为监管机构和第三方认证机构提供了技术依据，有助于建立自动驾驶准入的安全评价体系；其三，为消费者和社会公众提供了一种可量化的安全保障预期，增强对自动驾驶技术的信任。1.3报告范围本报告围绕ISO21448:2022展开，系统介绍其立项过程、编制历程、主要内容、技术架构、与相关标准的关系，以及应用与实施情况，并在此基础上进行总结与展望，力求为相关从业人员和管理决策者提供全面、准确的参考。二、标准立项背景与编制历程2.1立项背景与需求分析自动驾驶安全评估面临的核心挑战在于：系统的运行环境高度开放、工况组合近乎无限、算法行为存在不确定性，传统的基于场景测试和故障树分析的验证方法难以全面覆盖。各主要汽车工业国家和国际组织纷纷探索适用于智能化系统的安全评价方法。早在2018年，ISO/TC22便意识到需要为“预期功能不足”提供一个独立的标准化框架。2018年1月，ISO/PAS21448:2019《道路车辆预期功能的安全性》作为公共可用规范（PubliclyAvailableSpecification）首次发布，为行业提供了初始的实践指南。此后，随着自动驾驶技术的发展和行业反馈的积累，ISO决定将该规范升级为正式国际标准，并于2022年6月30日正式发布了ISO21448:2022。2.2编制历程|时间节点|进展事项||---------|---------||2018年1月|ISO/PAS21448:2019作为公共可用规范首次发布||2019—2021年|多轮国际研讨、工作组会议和草案修订，广泛征求各国和各相关方意见||2021年|进入最终国际标准草案（FDIS）投票阶段||2022年6月30日|ISO21448:2022正式发布，替代ISO/PAS21448:2019|标准由ISO/TC22/SC32（车辆电气电子技术分委员会）下的WG12工作组负责制定。该工作组汇集了来自全球主要汽车制造商、零部件供应商、科研机构和认证机构的专家。中国作为ISO的正式成员国，积极组织和参与了标准的制定工作，中国汽车技术研究中心有限公司等国内机构代表中国提出了多项技术建议，在感知系统的SOTIF评估和场景构建方法等方面贡献了中国方案。2.3标准发布信息|项目|内容||------|------||标准编号|ISO21448:2022||英文名称|Roadvehicles—Safetyoftheintendedfunctionality||中文名称|道路车辆预期功能的安全性||发布日期|2022年6月30日||发布机构|国际标准化组织（ISO）||适用领域|电气和电子设备||标准状态|现行||国际标准分类号|43.040.10（电气和电子设备）|三、标准主要内容与技术架构3.1标准适用范围与核心概念ISO21448:2022适用于安装在量产道路车辆上的电气电子系统，涵盖从L0级（无自动化）到L3级（有条件自动驾驶）及更高级别的自动化功能。标准的主要对象是涉及感知、决策和控制等功能，且可能导致安全危害的系统。值得注意的是，该标准并非仅限于自动驾驶系统，也适用于传统车辆中涉及预期功能安全的系统（如AEB自动紧急制动、LKA车道保持辅助等）。标准引入了以下核心概念：-预期功能（IntendedFunctionality）：系统设计时预期的功能行为，包括功能规范中规定的所有功能。-预期功能不足（FunctionalInsufficiency）：指系统在无故障运行时，由于性能局限或设计缺陷，在特定场景下无法实现设计目标的状态。-合理可预见的误用（ReasonablyForeseeableMisusebyPersons）：指使用者在使用系统时，出于对系统能力的误解或疏忽而产生的、但可被合理预见的行为。-触发条件（TriggeringConditions）：导致预期功能不足被激活的特定场景或工况组合。-安全接受准则（AcceptanceCriteria）：判断风险是否可接受的具体量化指标。3.2标准的总体框架ISO21448:2022将预期功能安全活动贯穿于系统的整个生命周期，包括概念阶段、开发阶段、生产与运行阶段，并持续到系统退役。标准的关键活动包括：（1）功能规格说明与预期功能不足的识别-明确系统的功能定义、运行设计域（OperationalDesignDomain,ODD）和用例；-分析在ODD范围内可能出现的预期功能不足；-识别可能触发功能不足的场景要素（如天气、光照、道路条件、交通参与者行为等）；-将功能不足与潜在危害进行关联分析，形成危害清单。（2）安全分析-采用系统化的方法（如STPA系统理论过程分析、FTA故障树分析、FMEA失效模式与影响分析等）对预期功能不足进行分析；-对识别出的潜在危害进行风险评估，依据危害的严重度、暴露概率和可控性确定风险等级；-建立功能不足场景与安全目标之间的映射关系。（3）安全措施的制定-针对不可接受的风险，制定相应的安全措施，包括功能改进（如改进感知算法）、系统冗余设计、驾驶员监控与接管策略、最小风险策略（MinimalRiskManeuver,MRM）等；-确保残余风险降至合理可接受的水平。（4）验证与确认-验证（Verification）：通过仿真、台架测试、封闭场地测试等方法证明系统在已知场景中满足设计要求；-确认（Validation）：通过实际道路测试、长期运行数据收集等方法证明系统在实际使用环境中将风险降低至可接受水平；-建立场景库与测试覆盖度评估方法，支撑SOTIF论证；-对未知不安全场景进行探索性评估，包括对抗性测试和边缘场景挖掘。（5）运行阶段的监控与持续改进-建立数据回传与监控机制，对实际运行中的SOTIF相关事件进行跟踪；-根据运行数据持续更新场景库和风险评估结果；-必要时触发设计变更与再评估程序。3.3安全接受准则与量化指标标准提出了两类安全接受准则：-基于风险的安全接受准则：基于可容忍风险水平的定量指标（如FatalAccidentRate、严重伤害概率等）来确定系统是否达到安全目标；-基于残余风险的论证方法：当无法准确量化极端事件概率时，通过充分理由和证据链来论证残余风险已得到合理控制。上述准则的设定需要结合国家法规、行业共识和企业安全目标，具有较强的灵活性，但同时也对标准使用者的工程判断能力提出了较高要求。3.4与ISO26262的关系ISO21448与ISO26262在安全目标上存在分工和互补：-ISO26262处理由电子电气系统的故障（系统性故障和随机硬件失效）引起的安全问题；-ISO21448处理由系统预期功能本身不足引起的安全问题；-两者共同的最终目标是降低整车层面不可接受的安全风险。在具体实践中，两者需要协同使用：ISO26262的安全机制设计需要考虑到ISO21448中识别的功能不足场景，而ISO21448中的功能改进也需要通过ISO26262的开发流程予以实施。此外，两者均涉及到系统安全概念的定义、危害分析与风险评估（HARA）等活动，但侧重点和分析方法各有不同。标准中明确指出，ISO21448并不取代ISO26262，而是作为其补充。两者的集成应用形成了完整的整车安全论证框架。近年来，行业协会与第三方机构亦开始探索将两项标准的融合评估方法，以期为自动驾驶整车安全认证提供一站式解决方案。四、标准的关键技术要点4.1场景构建与覆盖度评估场景方法学是SOTIF标准的重要基础。ISO21448:2022提出了一套分层场景描述框架，将场景划分为功能场景、逻辑场景和具体场景三个层级，并据此构建测试用例库。该框架为系统化地描述、分类和搜索潜在触发条件提供了形式化工具。同时，标准强调了场景覆盖度评估的重要性，要求开发者证明所测试的场景集合能够充分代表目标运行设计域内的真实工况分布。近年来，基于自然驾驶数据库的参数化场景生成方法在行业内逐步普及，配合重要性采样等加速测试技术，有效提升了场景覆盖度评估的效率。4.2感知系统的SOTIF评估感知系统（包括摄像头、毫米波雷达、激光雷达等多传感器融合方案）是预期功能不足的高发区域。标准对感知系统的评估提出了专门要求：需要系统性地分析传感器的物理感知极限（如检测距离、视角范围、分辨率限制）、环境干扰（如雨雪、雾霾、强光直射）和算法能力边界（如目标分类准确率、误检率）等对功能安全的影响。感知系统SOTIF评估的关键挑战在于“未知的不安全场景”的识别，标准鼓励通过对抗性测试和鲁棒性分析来发散性地探索算法边界。4.3人机交互与合理可预见的误用对于L2—L3级自动驾驶系统，驾驶员与系统的交互行为是SOTIF的重要维度。标准要求考虑驾驶员对系统能力的理解偏差、过度依赖、注意力分散和接管操作不当等行为因素，并提供了分析这些行为因素的方法。标准还要求系统设计应具备有效的驾驶员监控和接管交互机制，以降低因误用而产生的风险。业界在接管请求（TOR）的时机设计、人机共驾控制权平滑过渡等方面的研究为SOTIF标准中的人因要求提供了重要的工程支撑。4.4数据驱动的方法与持续安全论证随着基于数据驱动的开发方法论成为自动驾驶技术研发的主流范式，ISO21448:2022在修订过程中充分吸纳了大数据和人工智能相关技术的特点，引入了数据驱动开发和持续安全论证的思路。这包括：基于海量路测数据和安全事件数据对功能不足进行挖掘和分类；通过数据闭环实现对系统安全性能的持续监控和更新；采用影子模式（ShadowMode）等技术在后台持续验证算法的安全性。这些内容为自动驾驶系统的持续演进提供了安全保障框架。五、标准应用与行业影响自发布以来，ISO21448:2022已被全球主要汽车制造商、零部件供应商和科技公司广泛采纳。在具体落地层面，标准正在多个方向产生深远影响：5.1推动标准体系的协同与融合ISO21448:2022的发布填补了自动驾驶安全标准体系中“功能不足”环节的空白。当前，以ISO26262（功能安全）、ISO21448（预期功能安全）和ISO/SAE21434（网络安全）为核心的三大安全标准共同构成了智能网联汽车安全的基础标准体系。三者之间形成了功能安全、预期功能安全和信息安全的“三合一”安全保障框架，彼此衔接、互为支撑。5.2促进整车企业开发流程优化在整车开发实践中，ISO21448正在被集成到企业的安全开发流程之中。国内外主流车企已陆续建立SOTIF正向开发能力，包括：在概念阶段开展SOTIF相关危害分析与风险评估，在系统与软件设计阶段实施功能不足规避措施，在验证与确认阶段建设面向SOTIF的场景库与测试评价体系。部分领先企业还建立了“功能安全—预期功能安全—信息安全”一体化安全开发平台。5.3支撑自动驾驶市场准入与认证监管随着相关国家逐步建立自动驾驶汽车的市场准入制度，ISO21448正被纳入多个国家和地区的技术法规或管理要求之中，成为自动驾驶安全评估的重要依据。与此同时，第三方检测认证机构正加速构建基于ISO21448的SOTIF测试评价能力，涵盖仿真测试平台、封闭场地测试场景库和道路测试数据采集分析工具链。在中国，中国汽车技术研究中心有限公司等机构已牵头开展SOTIF相关国家标准和行业标准的预研工作，推动ISO21448在中国的落地应用和本土化转化。标准的实施有力地推动了智能驾驶安全水平从“被动应对”向“主动预防”的转变。5.4引导技术研发投入方向ISO21448:2022为行业指明了若干关键的技术攻关方向：感知算法的边界能力提升、场景生成与挖掘工具链建设、高精度仿真测试平台开发、安全论证方法学研究等。这些领域已成为智能驾驶产业链的投资热点，推动了整个技术生态的成熟。六、标准主要起草单位与WG12工作组6.1ISO/TC22/SC32/WG12工作组ISO21448:2022由ISO/TC22（道路车辆技术委员会）下属的SC32（车辆电气电子技术分委员会）的WG12工作组具体负责制定。SC32/WG12汇集了来自全球各国的安全领域专家，成员涵盖主要汽车制造商（如德国宝马、大众、戴姆勒，日本丰田、日产，美国通用、福特等）、一线零部件供应商（如博世、大陆、采埃孚、安波福等）、半导体与软件企业（如英飞凌、恩智浦、英伟达等）、科研机构和检测认证机构。工作组采用协商一致的工作机制，通过定期会议、技术研讨和书面评议等形式推进标准编制，充分吸收各成员在自动驾驶安全领域的实践经验和技术成果。来自中国汽车技术研究中心有限公司、中国信科集团等单位的中国专家深度参与了感知系统SOTIF评估、场景构建方法等关键技术条款的讨论和起草工作。6.2中国参与情况及主要贡献单位中国在ISO21448的制定过程中发挥了积极的建设性作用。中国专家代表团在标准编制过程中提出了