隨著汽車(chē)智能化、網(wǎng)聯(lián)化的飛速發(fā)展，下一代汽車(chē)電子設(shè)計(jì)正面臨著前所未有的安全挑戰(zhàn)?，F(xiàn)代汽車(chē)已從單純的機(jī)械交通工具轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨葟?fù)雜的移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)，電子系統(tǒng)在汽車(chē)中的比重不斷增加，功能日益強(qiáng)大。這一變革在提升駕駛體驗(yàn)和汽車(chē)性能的同時(shí)，也使得汽車(chē)電子系統(tǒng)面臨諸多安全風(fēng)險(xiǎn)，如何確保汽車(chē)電子系統(tǒng)的安全性，成為了汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。

從汽車(chē)電子系統(tǒng)的架構(gòu)來(lái)看，如今的車(chē)輛包含大量電子控制單元(ECU)，通過(guò) CAN、LIN、以太網(wǎng)等多種車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相互連接，形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。與此同時(shí)，汽車(chē)還借助 5G/V2X、藍(lán)牙、Wi-Fi 等技術(shù)實(shí)現(xiàn)與外部環(huán)境的實(shí)時(shí)通信，包括與云端服務(wù)器、其他車(chē)輛以及道路基礎(chǔ)設(shè)施的交互。這種高度的網(wǎng)絡(luò)化和智能化雖然帶來(lái)了諸如自動(dòng)駕駛輔助、遠(yuǎn)程診斷與控制、智能互聯(lián)服務(wù)等諸多便利功能，但也極大地?cái)U(kuò)展了汽車(chē)電子系統(tǒng)的攻擊面。

功能安全是下一代汽車(chē)電子設(shè)計(jì)安全考量的重要方面。它主要關(guān)注電子電氣系統(tǒng)在發(fā)生隨機(jī)硬件故障或系統(tǒng)性失效時(shí)，如何避免引發(fā)危險(xiǎn)事件。以剎車(chē)控制系統(tǒng)為例，當(dāng)剎車(chē)控制模塊出現(xiàn)故障時(shí)，如果不能及時(shí)采取安全措施，極有可能導(dǎo)致車(chē)輛無(wú)法正常制動(dòng)，從而引發(fā)嚴(yán)重的交通事故。在汽車(chē)電子設(shè)計(jì)中，為滿足功能安全要求，常依據(jù) ISO 26262 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。該標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)危害分析與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，確定安全目標(biāo)，并將安全要求分配到系統(tǒng)、硬件和軟件層面。例如，對(duì)于電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)，當(dāng)控制單元檢測(cè)到扭矩傳感器異常等內(nèi)部故障時(shí)，會(huì)立即啟動(dòng)安全機(jī)制，如在儀表盤(pán)顯示紅色警告燈，逐漸增加轉(zhuǎn)向力度讓駕駛員接管;若駕駛員未響應(yīng)，系統(tǒng)將觸發(fā)緊急車(chē)道保持并安全停車(chē)。此外，像博世的 ESP® 控制系統(tǒng)采用雙核鎖步架構(gòu)，兩個(gè)處理器同時(shí)執(zhí)行相同指令并比較結(jié)果，一旦檢測(cè)到不一致，系統(tǒng)能在毫秒級(jí)時(shí)間內(nèi)切換到安全狀態(tài)，以滿足 ASIL D 這一最高等級(jí)的安全要求。

網(wǎng)絡(luò)安全同樣是下一代汽車(chē)電子設(shè)計(jì)不可忽視的環(huán)節(jié)?，F(xiàn)代汽車(chē)面臨著來(lái)自外部接口、車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)以及后端服務(wù)等多層面的攻擊威脅。從外部接口來(lái)看，T-Box、藍(lán)牙、胎壓監(jiān)測(cè)等都可能成為黑客入侵的入口;車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)中的 CAN 總線、以太網(wǎng)也并非堅(jiān)不可摧;后端服務(wù)的 OTA 更新、遠(yuǎn)程診斷等功能，若安全防護(hù)不到位，也會(huì)給黑客可乘之機(jī)。例如，2024 年某車(chē)企漏洞測(cè)試顯示，通過(guò)惡意充電樁入侵車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)的成功率高達(dá) 31%，黑客可借此篡改電池管理系統(tǒng)參數(shù)，導(dǎo)致熱失控等嚴(yán)重后果。為應(yīng)對(duì)這些網(wǎng)絡(luò)安全威脅，汽車(chē)行業(yè)研發(fā)了一系列創(chuàng)新防護(hù)技術(shù)。如汽車(chē) AI 防火墻，采用輕量級(jí)密碼術(shù)，每秒能處理超過(guò) 1000 條車(chē)內(nèi)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)異常檢測(cè)。其通過(guò)優(yōu)化對(duì)稱加密算法，在資源受限的 ECU 上實(shí)現(xiàn)高性能加密，能耗比傳統(tǒng)算法降低 30 - 40%;利用基于 LSTM 網(wǎng)絡(luò)的異常流量識(shí)別模型，建立正常通信基線，能檢測(cè)到 0.01 秒級(jí)的異常報(bào)文;同時(shí)借助硬件安全模塊(HSM)為關(guān)鍵 ECU 提供密鑰存儲(chǔ)和加密運(yùn)算保護(hù)。此外，入侵檢測(cè)系統(tǒng)(IDS)也不斷創(chuàng)新，如 CAN 總線指紋技術(shù)利用 ECU 時(shí)鐘偏移特征識(shí)別假冒節(jié)點(diǎn)，準(zhǔn)確率超 99.2%;負(fù)載語(yǔ)義分析則通過(guò)檢測(cè)剎車(chē)指令值是否超出物理可能范圍(如 0.5g→1.2g 突變)來(lái)防范攻擊。

數(shù)據(jù)安全在下一代汽車(chē)電子設(shè)計(jì)中也至關(guān)重要。汽車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)收集大量數(shù)據(jù)，包括駕駛員的個(gè)人信息、行駛軌跡、車(chē)輛狀態(tài)數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)一旦泄露，不僅會(huì)侵犯用戶隱私，還可能被黑客利用，對(duì)車(chē)輛安全造成威脅。例如，黑客若獲取了車(chē)輛的行駛軌跡數(shù)據(jù)，可能會(huì)分析出車(chē)主的出行習(xí)慣，從而選擇合適的時(shí)機(jī)進(jìn)行攻擊。因此，在汽車(chē)電子設(shè)計(jì)中，需要采取數(shù)據(jù)加密、訪問(wèn)控制、數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)等措施來(lái)保障數(shù)據(jù)安全。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，采用加密技術(shù)確保數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性;在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)環(huán)節(jié)，對(duì)敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密存儲(chǔ)，并設(shè)置嚴(yán)格的訪問(wèn)權(quán)限，只有經(jīng)過(guò)授權(quán)的系統(tǒng)和用戶才能訪問(wèn)相應(yīng)數(shù)據(jù)。同時(shí)，定期對(duì)重要數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，并制定完善的數(shù)據(jù)恢復(fù)計(jì)劃，以應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)丟失或損壞的情況。

除了上述安全問(wèn)題，預(yù)期功能安全也是下一代汽車(chē)電子設(shè)計(jì)需要關(guān)注的領(lǐng)域。它主要解決系統(tǒng)在無(wú)故障情況下，因性能局限導(dǎo)致的危險(xiǎn)，例如傳感器誤識(shí)別(如將卡車(chē)的白色貨廂誤判為天空)、算法在極端天氣下失效(濃霧中漏檢行人)、人機(jī)交互設(shè)計(jì)缺陷(自動(dòng)駕駛系統(tǒng)退出時(shí)未給駕駛員足夠接管時(shí)間)等。為應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題，行業(yè)內(nèi)采取了一系列技術(shù)措施。如特斯拉利用生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)(GAN)模擬雨霧中的障礙物，提升攝像頭在低可視環(huán)境下的識(shí)別能力;Waymo 第五代系統(tǒng)將激光雷達(dá)、攝像頭和毫米波雷達(dá)數(shù)據(jù)在特征級(jí)而非決策級(jí)融合，顯著降低單一傳感器失效風(fēng)險(xiǎn)。在開(kāi)發(fā)流程上，遵循 ISO/PAS 21448 標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)場(chǎng)景識(shí)別、功能不足觸發(fā)條件分析、風(fēng)險(xiǎn)控制策略設(shè)計(jì)以及驗(yàn)證與確認(rèn)這四個(gè)步驟來(lái)確保預(yù)期功能安全。

下一代汽車(chē)電子設(shè)計(jì)的安全考量涵蓋功能安全、網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)安全以及預(yù)期功能安全等多個(gè)方面。汽車(chē)行業(yè)需要從系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、技術(shù)研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)制定以及安全管理等多個(gè)層面入手，綜合運(yùn)用各種安全技術(shù)和措施，構(gòu)建全方位、多層次的汽車(chē)電子安全防護(hù)體系。只有這樣，才能在充分發(fā)揮汽車(chē)智能化、網(wǎng)聯(lián)化優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，有效保障車(chē)輛和駕乘人員的安全，推動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。