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

從汽車電子系統(tǒng)的架構(gòu)來看，如今的車輛包含大量電子控制單元(ECU)，通過 CAN、LIN、以太網(wǎng)等多種車內(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，汽車還借助 5G/V2X、藍牙、Wi-Fi 等技術(shù)實現(xiàn)與外部環(huán)境的實時通信，包括與云端服務(wù)器、其他車輛以及道路基礎(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了諸如自動駕駛輔助、遠程診斷與控制、智能互聯(lián)服務(wù)等諸多便利功能，但也極大地擴展了汽車電子系統(tǒng)的攻擊面。

功能安全是下一代汽車電子設(shè)計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)生隨機硬件故障或系統(tǒng)性失效時，如何避免引發(fā)危險事件。以剎車控制系統(tǒng)為例，當(dāng)剎車控制模塊出現(xiàn)故障時，如果不能及時采取安全措施，極有可能導(dǎo)致車輛無法正常制動，從而引發(fā)嚴(yán)重的交通事故。在汽車電子設(shè)計中，為滿足功能安全要求，常依據(jù) ISO 26262 標(biāo)準(zhǔn)進行開發(fā)。該標(biāo)準(zhǔn)通過危害分析與風(fēng)險評估，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，對于電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)，當(dāng)控制單元檢測到扭矩傳感器異常等內(nèi)部故障時，會立即啟動安全機制，如在儀表盤顯示紅色警告燈，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)緊急車道保持并安全停車。此外，像博世的 ESP® 控制系統(tǒng)采用雙核鎖步架構(gòu)，兩個處理器同時執(zhí)行相同指令并比較結(jié)果，一旦檢測到不一致，系統(tǒng)能在毫秒級時間內(nèi)切換到安全狀態(tài)，以滿足 ASIL D 這一最高等級的安全要求。

網(wǎng)絡(luò)安全同樣是下一代汽車電子設(shè)計不可忽視的環(huán)節(jié)?，F(xiàn)代汽車面臨著來自外部接口、車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)以及后端服務(wù)等多層面的攻擊威脅。從外部接口來看，T-Box、藍牙、胎壓監(jiān)測等都可能成為黑客入侵的入口;車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)中的 CAN 總線、以太網(wǎng)也并非堅不可摧;后端服務(wù)的 OTA 更新、遠程診斷等功能，若安全防護不到位，也會給黑客可乘之機。例如，2024 年某車企漏洞測試顯示，通過惡意充電樁入侵車輛網(wǎng)絡(luò)的成功率高達 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)對這些網(wǎng)絡(luò)安全威脅，汽車行業(yè)研發(fā)了一系列創(chuàng)新防護技術(shù)。如汽車 AI 防火墻，采用輕量級密碼術(shù)，每秒能處理超過 1000 條車內(nèi)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)實時異常檢測。其通過優(yōu)化對稱加密算法，在資源受限的 ECU 上實現(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)的異常流量識別模型，建立正常通信基線，能檢測到 0.01 秒級的異常報文;同時借助硬件安全模塊(HSM)為關(guān)鍵 ECU 提供密鑰存儲和加密運算保護。此外，入侵檢測系統(tǒng)(IDS)也不斷創(chuàng)新，如 CAN 總線指紋技術(shù)利用 ECU 時鐘偏移特征識別假冒節(jié)點，準(zhǔn)確率超 99.2%;負(fù)載語義分析則通過檢測剎車指令值是否超出物理可能范圍(如 0.5g→1.2g 突變)來防范攻擊。

數(shù)據(jù)安全在下一代汽車電子設(shè)計中也至關(guān)重要。汽車在運行過程中會收集大量數(shù)據(jù)，包括駕駛員的個人信息、行駛軌跡、車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)一旦泄露，不僅會侵犯用戶隱私，還可能被黑客利用，對車輛安全造成威脅。例如，黑客若獲取了車輛的行駛軌跡數(shù)據(jù)，可能會分析出車主的出行習(xí)慣，從而選擇合適的時機進行攻擊。因此，在汽車電子設(shè)計中，需要采取數(shù)據(jù)加密、訪問控制、數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)等措施來保障數(shù)據(jù)安全。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，采用加密技術(shù)確保數(shù)據(jù)的機密性和完整性;在數(shù)據(jù)存儲環(huán)節(jié)，對敏感數(shù)據(jù)進行加密存儲，并設(shè)置嚴(yán)格的訪問權(quán)限，只有經(jīng)過授權(quán)的系統(tǒng)和用戶才能訪問相應(yīng)數(shù)據(jù)。同時，定期對重要數(shù)據(jù)進行備份，并制定完善的數(shù)據(jù)恢復(fù)計劃，以應(yīng)對數(shù)據(jù)丟失或損壞的情況。

除了上述安全問題，預(yù)期功能安全也是下一代汽車電子設(shè)計需要關(guān)注的領(lǐng)域。它主要解決系統(tǒng)在無故障情況下，因性能局限導(dǎo)致的危險，例如傳感器誤識別(如將卡車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)、人機交互設(shè)計缺陷(自動駕駛系統(tǒng)退出時未給駕駛員足夠接管時間)等。為應(yīng)對這些問題，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)境下的識別能力;Waymo 第五代系統(tǒng)將激光雷達、攝像頭和毫米波雷達數(shù)據(jù)在特征級而非決策級融合，顯著降低單一傳感器失效風(fēng)險。在開發(fā)流程上，遵循 ISO/PAS 21448 標(biāo)準(zhǔn)，通過場景識別、功能不足觸發(fā)條件分析、風(fēng)險控制策略設(shè)計以及驗證與確認(rèn)這四個步驟來確保預(yù)期功能安全。

下一代汽車電子設(shè)計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)期功能安全等多個方面。汽車行業(yè)需要從系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計、技術(shù)研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)制定以及安全管理等多個層面入手，綜合運用各種安全技術(shù)和措施，構(gòu)建全方位、多層次的汽車電子安全防護體系。只有這樣，才能在充分發(fā)揮汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化優(yōu)勢的同時，有效保障車輛和駕乘人員的安全，推動汽車行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。