Säkerhetskrav för att övervaka och kommunicera operativa data för fordon i intelligenta transportsystem

In the past few years, wireless technologies performances have been greatly improved to address various kinds of communications. However, in applications requiring the transmission of safety-critical data such as in industrial systems, wired solutions are still preferred to wireless networks. The challenge is then to develop safety-critical wireless applications in order to take advantage of the low cost and reduced installation complexity of wireless networks. In this Master Thesis, a remote-controlled road vehicle has been studied as an example of safety-critical wireless application. The purpose of the project has been to design and implement an embedded system and a user interface that enable the remote control of the vehicle. As the functional safety of a road vehicle is highly important, appropriate safety requirements need to be elicited and considered in the design of the wireless communication protocol. By following the ISO 26262 standard steps, safety requirements have been defined for the system. A communication protocol has then been established considering the safety requirements and the expected functionalities of the system. Finally, a prototype has been built for verification and validation purpose. The prototype consisted of a model car equipped with a microcontroller and an off-the-shelf (OTS) Wi-Fi module. A user interface running on any Android device has also been developed. The final achievements of the project were that the model car could be controlled in speed and direction by the user thanks to the interface. In addition, the model car could react automatically to some hazardous situations by reaching a safe state. The conclusion of this project is that the design of a communication protocol is highly dependent on the system expected performances and characteristics, including the functional safety. When these parameters lead to heterogeneous protocol requirements, concessions have to be made. When dealing with a safety-critical application, the functional safety of the system must be the priority. Finally, when off-the-shelf (OTS) hardware is used to implement the wireless communication, it must be chosen carefully as it constitutes the main limitation of the protocol performances.Under de senaste åren har trådlösa tekniker förbättrats till den grad att de kan användas för många olika typer av kommunikation. I domäner som kräver överföring av säkerhetskritiska data, såsom i industrisystem, är trådbundna lösningar dock fortfarande vanligare än trådlösa lösningar. För att dra fördel av låga kostnader och minskad installationskomplexitet i dessa domäner krävs att trådlösa lösningar för säkerhetskritiska tillämpningar utvecklas. I detta examensarbete har ett fjärrstyrt vägfordon studerats som ett exempel på en säkerhetskritisk trådlös applikation. Syftet med projektet har varit att utforma och implementera ett inbyggt system och ett användargränssnitt som möjliggör fjärrstyrning av fordonet. Eftersom den funktionella säkerheten hos ett vägfordon är mycket viktig har lämpliga säkerhetskrav för systemet definierats, vilket har skett med säkerhetstandarden ISO 26262 som stöd. Ett kommunikationsprotokoll som beaktar säkerhetskraven och de förväntade funktionerna hos systemet har därefter upprättats. Slutligen har en prototyp byggts för att verifiera och validera protokollet. Prototypen bestod av en modellbil utrustad med en mikrokontroller och en off-the-shelf (OTS) Wi-Fi-modul. Ett användargränssnitt som körs på en Android-enhet har också utvecklats. De slutliga resultaten av projektet var att modellbilens acceleration och styrning kan styras av användaren tack vare gränssnittet. Modellbilen kan också automatiskt reagera på vissa farliga situationer genom att stanna. Slutsatsen från detta projekt är att utformningen av ett kommunikationsprotokoll i hög grad beror på systemets förväntade prestanda och egenskaper, inklusive dess funktionella säkerhet. När dessa parametrar leder till heterogena protokollkrav, måste kompromisser göras. Vid arbete med en säkerhetskritisk applikation måste den funktionella säkerheten av systemet prioriteras. Dessutom, när off-the-shelf (OTS) hårdvara används för att implementera den trådlösa kommunikationen måste den väljas med omsorg. Den utgör nämligen den största begränsningen för protokollets prestanda