目录
[1 文档说明.......................................................................................... 4](#1 文档说明.......................................................................................... 4)
[2 参考文件.......................................................................................... 4](#2 参考文件.......................................................................................... 4)
[3 概述.................................................................................................. 4](#3 概述.................................................................................................. 4)
[3.1 项目来源................................................................................ 4](#3.1 项目来源................................................................................ 4)
[3.2 项目目标................................................................................ 4](#3.2 项目目标................................................................................ 4)
[4 系统性能及功能需求定义.............................................................. 6](#4 系统性能及功能需求定义.............................................................. 6)
[4.1 系统架构及功能定义............................................................ 6](#4.1 系统架构及功能定义............................................................ 6)
[4.2 数据采集模块功能及性能需求定义.................................... 8](#4.2 数据采集模块功能及性能需求定义.................................... 8)
[4.2.1 外网数据采集..................................................................... 8](#4.2.1 外网数据采集..................................................................... 8)
[4.2.2 智能终端OS内部数据采集............................................ 10](#4.2.2 智能终端OS内部数据采集............................................ 10)
[4.2.3 内网数据采集................................................................... 11](#4.2.3 内网数据采集................................................................... 11)
[4.3 数据监管模块功能及性能需求定义.................................. 15](#4.3 数据监管模块功能及性能需求定义.................................. 15)
[4.3.1 鉴权、认证....................................................................... 15](#4.3.1 鉴权、认证....................................................................... 15)
[4.3.2 敏感信息、密钥管理....................................................... 15](#4.3.2 敏感信息、密钥管理....................................................... 15)
[4.3.3 数据分析........................................................................... 16](#4.3.3 数据分析........................................................................... 16)
[4.4 存储&传输模块功能及性能需求定义............................... 18](#4.4 存储&传输模块功能及性能需求定义............................... 18)
[4.4.1 数据存储........................................................................... 18](#4.4.1 数据存储........................................................................... 18)
[4.4.2 加密传输........................................................................... 18](#4.4.2 加密传输........................................................................... 18)
[4.5 警告报警模块功能及性能需求定义.................................. 21](#4.5 警告报警模块功能及性能需求定义.................................. 21)
[4.5.1 警告................................................................................... 21](#4.5.1 警告................................................................................... 21)
[4.5.1 报警................................................................................... 21](#4.5.1 报警................................................................................... 21)
- 文档说明
本文档是智能网联汽车监管系统（以下简称监管系统）中车端监管模块的需求分析报告。
- 参考文件
《新能源汽车国家监管平台工作任务与发展规划-王震坡》
《道路货运车辆公共监管与服务平台简介》
《JT／T808-2011道路运输车辆卫星定位系统终端通讯协议及数据格式》
- 概述
3.1 项目来源
随着汽车不断朝着智能网联化方向发展，各种安全风险也随之而来。人工智能的引入，更加复杂的软件系统，万物互联的网络环境，使得原来只存在于网络的安全威胁扩展到汽车领域。由于汽车的移动属性，这种威胁将带来的是更加直接的破坏和损失。所以需要采取措施，控制安全风险，避免灾难发生，这也是智能网联汽车得以健康发展的必要保证。
3.2 项目目标
本项目目标是，通过在车载智能终端部署监控系统软硬件，监控车辆基础平台、自动驾驶系统、网络系统、智能终端操作系统、数据系统使用过程中出现的安全风险，及时发现和报警，记录关键信息，用以分析查找漏洞，为防范系统性风险创造条件。具体有四大目标：
第一、自动驾驶监管
- 对自动驾驶/ADAS系统的数据进行监控；通过采集异常情况数据，支持厂家及时发现自动驾驶/ADAS系统相关缺陷及不足，采取措施修补漏洞、改进产品设计，降低损失。
- 对驾驶员相关数据进行监控；通过采集驾驶员行为数据，分析人为因素在安全事故中的影响，支持厂家及主管部门进行事故原因分析，针对性的采取措施，降低行车安全风险。
- 加强车辆基础平台部分的安全监控；通过采集车辆关键数据，支持厂家对故障、事故、失控等情况进行原因分析，改进设计，提高质量，降低风险。
- 对驾驶员进行安全提示；针对监管中发现的极度危险状况，提示驾驶员进行检查维修，避免人身伤害和财产损失。
- 交通安全监管
- 对车辆运行情况进行监控；实时提取车辆速度位置等运行信息，支持主管部门进行城市交通管理，数据分析。提高道路通行效率，应对突发交通状况。
- 对交通运行环境进行监管，利用车载传感器的探测能力，将汽车变为城市交通的移动传感器。探测道路情况、天气条件、交通运行情况等交通信息。
- 进行交通安全风险管理；针对重大交通事件，提示驾驶员采取措施回避措施，避免交通拥堵，防止灾害事件升级。针对突发交通事件，驾驶员可以通过监管模块，一键报警，快速上传交通状况信息，
第三、网络、信息监管
- 对车内外网络系统进行监控；对不安全节点，不安全网站，非法访问，恶意攻击等行为进行监控，收集相关数据，支持厂家和主管部门及时发现漏洞，采取补救措施，消除风险因素。
- 对车内系统进行OTA情况进行监控；包括进行数字签名验证，版本信息记录，升级情况记录等。
第四、个人数据监管
- 对用户个人敏感数据进行监控；监督非法获取个人敏感信息的行为，支持厂家及主管部门采取措施，制止非法盗用活动。
- 对车辆和用户关键信息进行保护；通过身份鉴权和数据脱敏等手段，保护车辆及用户关键信息不被截获、篡改和盗用，保障车辆正常合法使用。
4 系统性能及功能需求定义
4.1 系统架构及功能定义
监管模块系统架构
一、系统架构及功能定义
监管模块由四大部分组成：数据采集、数据监管、存储传输、风险预警。
1、数据采集：
- 数据采集模块，通过智能终端OS，采集GSM模块数据信息，用于外部网络监管。
- 数据采集模块，通过智能终端OS，采集GNSS信息，记录车辆位置信息，监控车辆运行状况。
- 数据采集模块，通过智能终端OS，采集V2X信息，记录V2X网络数据，并监控V2X网络运行状态。
- 数据采集模块，通过智能终端OS，采集CAN、Lin、Ethnet，数据。记录并监控车辆基础平台的运行状态。
- 数据采集模块，通过智能终端OS，采集智能终端OS运行数据，APP运行数据，个人用户数据。监控智能终端运行状态，并监控用户个人数据的使用情况。
2、数据监管：
- 身份鉴权模块，存储车辆身份信息，通过与云端平台通讯，确认监管模块登录云端平台，认证监管模块身份信息，确认监管模块和车辆其他控制器及防盗模块绑定关系（防拆功能）。在系统OTA过程中进行数字签名验证，在智能终端启动过程中监督系统安全启动。
- 密钥管理模块，存储身份鉴权模块所需的密码数据，存储加密传输模块所需的密码信息。
- 数据分析模块，分析采集模块获取的内网、外网、OS、APP、用户关键数据进行分析，发现安全事件，触发报警。截取安全事件相关的详细采样数据，根据需要存储或上传。
3、存储传输：
- 加密传输模块，加密传输需要实时采集的车辆位置信息等基础数据。加密传输安全事件相关的详细采样数据。
- 数据存储模块，缓冲数据采集模块获取的详细数据，当数据分析模块触发安全事件报警时，截取详细数据片段，根据需要存储或上传。
4、警告报警：
- 根据云端平台发出的预警信息，通过智能终端OS向用户发出预警。
- 遭遇交通意外，驾驶员触发"道路安全事件"报警，向云平台发出报警信息
- 总体技术要求
三、电气性能测试要求
|-------------|------------------------------------------|
| 项目 | 要求 |
| 过电压性能 | 符合GB/T 28046.2-2011中4.3的试验要求和试验方法。 |
| 供电电压缓降和缓升性能 | 符合GB/T 28046.2-2011中4.5的试验要求和试验方法。 |
| 反向电压性能 | 符合GB/T 28046.2-2011中4.7的第2种情况的试验要求和试验方法。 |
| 耐机械振动性能 | 符合GB/T 28046.3-2011中4.1的试验要求和试验方法。 |
| 耐机械冲击性能 | 符合GB/T 28046.3-2011中4.2的试验要求和试验方法。 |
| 低温性能 | 符合GB/T 28046.4-2011中5.1.1的试验要求和试验方法。 |
| 高温性能 | 符合GB/T 28046.4-2011中5.1.2的试验要求和试验方法。 |
| 温度梯度性能 | 符合GB/T 28046.4-2011中5.2的试验要求和试验方法。 |
| 湿热循环性能 | 符合GB/T 28046.4-2011中5.6试验1的试验要求和试验方法。 |
4.2 数据采集模块功能及性能需求定义
4.2.1 外网数据采集
1）GSM数据
GSM数据采集更新频率为1s，应包括以下信息：
|--------|----|
| 项目 | 单位 |
| 时刻 | |
| 当前网络 | |
| 信号强度 | |
| 连接状态 | |
| 上传速度 | |
| 下载速度 | |
| 发送数据量 | |
| 接收数据量 | |
| 当前网络连接 | |
2）导航定位数据采集
导航定位相关数据采集更新频率为1s，应包括以下信息：
|-----------|----|
| 项目 | 单位 |
| 定位状态 | |
| 定位时间 | |
| 可用卫星数 | |
| 信噪比 | |
| DOP值 | |
| 差分状态和校正时段 | |
| 参考站号 | |
| 跟踪状态 | |
| UTC时间 | |
| 纬度 | |
| 经度 | |
| 高度 | |
| 速度 | |
| 地面航向 | |
| 磁偏角 | |
| 加速度 | |
| 角速度 | |
3）V2X数据采集
主要收集可能影响到车辆行驶安全的临近节点的发送的数据，更新频率为100ms，包括位置速度等基础信息和V2X网络的运行状态信息。详见下表：
|---------|---|
| V2X基础信息 ||
| 项目 | |
| 车辆ID | |
| 时刻 | |
| 位置（经纬度） | |
| 位置（海拔） | |
| 车头方向角 | |
| 车体尺寸 | |
| 速度 | |
| 三轴加速度 | |
| 横摆角速度 | |
| 转向信号 | |
| 方向盘转角 | |
|---------|----|
| V2X网络信息 ||
| 项目 | 单位 |
| 时刻 | |
| 当前网络 | |
| 信号强度 | |
| 连接状态 | |
| 上传速度 | |
| 下载速度 | |
| 发送数据量 | |
| 接收数据量 | |
| 已连接节点数量 | |
4.2.2 智能终端OS内部数据采集
1）OS数据采集
主要包括系统基础数据和OTA相关数据采集，更新频率为10s，包括以下信息：
|-----------|---|
| CPU使用情况 | |
| 硬盘使用情况 | |
| 内存使用情况 | |
| 系统进程监控数据 | |
| OTA升级相关信息 | |
| | |
2）APP数据采集
主要采集各种应用APP的使用情况数据，更新频率为1s，包括以下内容：
|--------------|---|
| 各APP使用时长 | |
| 各APP使用频次 | |
| 各APP崩溃、重启情况 | |
| 各APP上传、下载流量 | |
| 各APP网络连接情况 | |
| 各APP系统资源占用情况 | |
3）个人用户数据采集
主要采集驾驶员个人身份数据，和个人偏好数据，更新频率为10s，包括以下内容：
|-----------|---|
| 用户身份 | |
| 用户输入动作 | |
| 操作频次 | |
| 各种服务的使用时长 | |
| 各种服务的使用频次 | |
4.2.3 内网数据采集
1）CAN数据采集
车辆控制系统网络涉及的数据，通过整车控制器采集后，由CAN总线发送给智能终端。监管模块通过智能终端OS采集CAN网络信息，用于数据分析。数据更新频率分为100ms，1s，10s三种。具体采集内容见下表。
|-----------|--------|----|
| 整车状态 | | 车速 |
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| 自动驾驶/ADAS | | |
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| 驾驶员 | 行为信息 | |
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| 动力系统 | 发动机 | |
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| | 电机系统 | |
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| | 动力电池系统 | |
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| | 燃料系统 | |
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| | 供电系统 | |
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| 底盘&传动 | 变速箱 | |
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| | 车轮 | |
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| | 制动系统 | |
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| | 转向系统 | |
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| | 底盘控制 | |
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| 车身 | 辅助功能 | |
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| | 环境控制 | |
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| OEM自定义 | | |
4）Ethnet数据采集
如果OEM采用Ethnet向智能终端传送部分/全部车辆控制数据，则通过终端OS采集Ethnet数据。内容同上表。
4.3 数据监管模块功能及性能需求定义
4.3.1 鉴权、认证
1）车辆身份鉴权
-
当车辆上电时，应与云端通讯，登录云平台，建立通讯连接。
-
登录同时应进行车辆身份鉴权，确认车辆是否为合法用户。
-
当因为GSM网络问题无法通讯时，检测GSM信号，当信号恢复时再次尝试通讯。
-
当GSM信号正常，无法通讯时。反复尝试几次仍无效后，记录安全事件"网络连接异常"，下一次系统重启之前，不再尝试。
-
智能终端防拆认证
-
监管模块应和整车控制器（新能源/混动车）或ECU（燃油车/或混动车）应建立绑定关系。
-
当车辆钥匙上电时，进行绑定认证。认证通过后，反馈"车辆绑定认证通过"标志。
-
当认证失败时，反馈安全事件"车辆绑定失败"
-
当再次上电，绑定认证通过后，可以清除安全事件"车辆绑定失败"
-
OTA升级认证
- 监控OTA签名认证的结果，将验证记录传送给数据分析模块。
4）智能终端安全启动认证
- 监控智能终端安全启动认证结果，将认证记录传送给数据分析模块。（启动过程能否监控？？？）
4.3.2 敏感信息、密钥管理
1）车辆身份信息
- 存放加密后的车辆身份信息，管理访问权限。
- 存放车辆身份信息加密密钥，管理访问权限。
2）车辆绑定密钥
- 存放车辆绑定密钥，管理访问权限。
3）CAN通讯加密密钥
- 存放CAN通讯加密传输所需密钥，管理密钥使用权限。
4.3.3 数据分析
1）外网数据采分析
GSM数据分析
- 监控智能终端对外网的访问行为，对比白名单，发现不安全的访问行为，触发"系统安全事件"，上传相关数据。
- 分析、整理GSM网络接入情况的数据（如信号强度、当前网络、连接状态等），实时上传相关信息。
- 严密监控车辆远程控制系统的工作情况，监控外部攻击和疑似恶意操作行为，如有异常，触发"系统安全事件"，上传相关数据。
GNSS数据分析
- 监控GNSS欺骗、干扰等行为，一经发现触发"系统安全事件"，上传相关数据。
- 分析、整理GNSS信号的接收情况（如定位状态、定位时间、可用卫星数、信噪比、DOP值、UTC时间等等），实时上传相关信息。
V2X数据分析
- 监控V2X网络的连接、运行情况，（如信号强度，连接状态，连接车辆数量等）
- 监控V2X网络中的恶意攻击、非法节点、网络拥塞、数据延迟等安全风险，如有异常，触发"系统安全事件"，上传相关数据。
2）OS数据分析
OS运行数据分析
- 备份OS工作日志（系统日志、安全日志、程序日志等）
- 记录对系统工作日志的操作行为，发现对系统工作日志非法删除、修改等动作，触发"系统安全事件"，上传相关数据。
- 日志监控，分析系统工作日志中记录的系统攻击、致命错误等重大事件，触发"系统安全事件"，上传相关数据。
APP运行数据分析
- 进程监控，通过系统进程数据，对比白名单，查找非法运行的应用程序。发现非法程序，触发"系统安全事件"，上传相关数据。
- 通过系统工作日志及其他采集的信息，统计程序的运行时间、使用频率、运行错误、资源消耗等情况，整理归档上传。
- 监控应用程序网络访问行为，一旦发现程序未经申报的访问行为，触发"系统安全事件"，上传相关数据。
个人用户数据
- 监控应用程序采集用户信息的行为（如密码、指纹、面部图像、声音等），如发现与实现申报的行为不符，触发"系统安全事件"，上传相关数据。
- ？？？？
3）内网数据分析
CAN/Ethnet数据分析
- 监控内部网络节点，对比白名单，检查网络节点的合法性。发现非法设备接入，触发"系统安全事件"，上传相关数据。
- 监控内部网络的运行情况，发现攻击、恶意行为、严重故障等安全隐患，触发"系统安全事件"，上传相关数据。
- 监控自动驾驶/ADAS系统激活情况下的车辆运行状况。分析并发现系统故障、车辆失控、车辆事故、事故征候等情况，触发"系统安全事件"，上传相关数据。
4.4 存储&传输模块功能及性能需求定义
4.4.1 数据存储
- 对采集的数据进行缓冲，采取循环覆盖的方式，保存当前时刻以前五分钟之内的数据。
- 当"系统安全事件"被触发，截取当前时刻以前五分钟，及当前时刻之后两分钟内的数据片段进行上传
- 当报警功能被触发时，截取当前时刻以前五分钟，及当前时刻之后两分钟内的数据片段进行上传
- 当发生系统离线时，暂存需要上传的数据，等待连接恢复时补发
4.4.2 加密传输
监管模块上传的数据分为三类，实时上传数据、事件触发上传数据、企业自定义上传数据。
1）实时上传数据
监管模块实时上传的数据，主要用于交通管理和用于支持行政管理的大数据分析活动。根据数据的变化规律，采用11ms、1s、10s、三种不同的采样频率。
当GSM信号正常时系统实时上传数据。信号不佳时，由监管模块暂时存储数据，等待网络信号恢复时补发。暂存数据的时间限制为一小时，超过一小时，数据将循环覆盖。
|---------------|-------|
| 采样时间100ms ||
| 项目 | 单位/状态 |
| 车速 | |
| 发动机/电机转速 | |
| 挡位 | |
| 加速踏板踩下 | |
| 加速踏板开度 | |
| 刹车踏板踩下 | |
| 刹车踏板开度 | |
| 方向盘转角 | |
| 故障灯状态 | |
| （自适应）定速巡航激活状态 | |
| 巡航车速设定值 | |
| 自动驾驶激活状态 | |
| ADAS激活状态 | |
| 人工接管请求 | |
| ESP激活状态 | |
| ABS激活状态 | |
| TCS激活状态 | |
| 自动刹车 | |
| 自动驻车 | |
| 气囊状态 | |
| 横向加速度 | |
| 横摆角速度 | |
| 时间 | |
| DSM驾驶员提醒激活状态 | |
| 车辆卫星定位信号 | |
|-----------|-------|
| 采样时间1s ||
| 项目 | 单位/状态 |
| 轮胎压力 | |
| 轮胎温度 | |
| 车辆身份认证状态 | |
| 驾驶席重力传感器 | |
| 高压互锁故障 | |
| 绝缘电阻 | |
| 电瓶电压 | |
| 定位状态 | |
| 定位时间 | |
| 可用卫星数 | |
| 信噪比 | |
| DOP值 | |
| 差分状态和校正时段 | |
| 参考站号 | |
| 跟踪状态 | |
| UTC时间 | |
| 纬度 | |
| 经度 | |
| 高度 | |
| 速度 | |
| 地面航向 | |
| 时刻 | |
| 当前网络 | |
| 信号强度 | |
| 连接状态 | |
|----------|-------|
| 采样时间10s ||
| 项目 | 单位/状态 |
| SOC | |
| 油量 | |
| 发动机温度 | |
| 电机温度 | |
| 电机控制器温度 | |
| 雨刷工作模式 | |
| 雨刷工作状态 | |
| 玻璃加热工作状态 | |
| 车灯工作模式 | |
| 车灯开启状态 | |
2）事件触发上传数据
事件触发上传数据，是由"系统安全事件"，或者驾驶者报警触发的"道路安全事件"，引发的数据上传。
"系统安全事件"被触发，将截取事件发生前三分钟，到事件发生之后两分钟，共五分钟的全部数据，进行冻结存储。待网络信号可用时上传云端。若网络信号始终不可用，受存储容量限制，系统将从倒数第二次存储的数据开始，丢弃部分冻结的数据。
"道路安全事件"被触发，将截取事件发生前三分钟，到事件发生之后两分钟，共五分钟的全部数据，进行冻结存储。待网络信号可用时上传云端。若网络信号始终不可用，受存储容量限制，系统将从倒数第二次存储的数据开始，丢弃部分冻结的数据。
- 企业自定义上传数据
企业自定义数据，由各整车厂根据需求自行定制，用于排查故障详细原因。数据采取实时上传方式，信号不佳时，由监管模块暂时存储数据，等待网络信号恢复时补发。暂存数据的时间限制为一小时，超过一小时，数据将循环覆盖。
4.5 警告报警模块功能及性能需求定义
4.5.1 警告
云端平台发布的公共警告（预警）信息，应通过监控模块，实时以语音+文字的模式输出到智能终端输出设备。
4.5.1 报警
驾驶员遇到交通意外后，应该可以通过智能终端的输入设备和监管模块，向云端平台实时发送"道路安全事件"报警信息。