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Verbaute Recording-Systeme im Kofferraum eines Testfahrzeugs.

Bild: B-plus
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Validierung bei autonomen Fahrzeugen (Promotion) Test-Flotten sicher ausstatten und managen

01.05.2019

Bevor autonome Privatfahrzeuge und Car-Sharing-Flotten auf unseren Straßen fahren können, müssen die neuen Fahrzeugtopologien vielen Validierungs- und Verifikationsmethoden unterzogen werden. Für das Testen von Systemen in autonomen Fahrzeugen bietet B-plus die Automotive Validation Toolchain Aveto an, die den Entwickler über den gesamten Entwicklungsprozess begleitet.

Bei den ganzen High-Tech-Zukunftsplänen der Automotive-Welt darf man eins nichts vergessen: die Sicherheit jedes einzelnen Passagiers. Auch progressive Marktteilnehmer setzen den Fokus nun spezifisch auf ausgiebige Testverfahren. Dazu gehört zur Entwicklung eines neuen Sensor-Steuergeräts eine Vielfalt unterschiedlicher Testverfahren, wie beispielsweise Testfahrten über sehr viele Kilometer unter dem Einfluss verschiedenster Umweltbedingen aber auch eine Reihe zusätzlicher Simulationsvarianten.

Hier kommt B-plus ins Spiel: Ob es um die Sensorbilddaten-Konvertierung geht, die zeitsynchrone, schnelle Aufnahme der großen Datenflut mithilfe von Messtechnik, den Transfer dieser Daten in die Rechenzentren oder auch die anschließende Reinjektion dieser Rohdaten zurück ins Steuergerät, B-plus bietet sowohl die passende Hardware als auch begleitende Software-Tools für verschiedenste Testsysteme eines Steuergeräts.

Datenaufnahme in Testfahrzeugen ermöglichen

Für einen möglichst reibungslosen Übergang von den Entwicklungsmustern und deren Validierungsergebnissen zur Serie empfiehlt es sich, in die Serien-Steuergeräte eine Schnittstelle für Messtechnik zu verbauen, um einen reibungslosen Validierungsprozess im Fahrzeug realisieren zu können. Die Auswahl der passenden Messtechnikschnittstelle ist entscheidend für den Validierungserfolg. Die Umsetzung auf eine Standardschnittstelle bietet hierbei viele Vorteile, zum Beispiel kann so eine 10-GBit-Ethernet-Schnittstelle in gesonderten Messdatenkonvertern realisiert werden.

Mit diesen sogenannten Messdatenkonvertern werden beispielsweise bei Kamerasensoren typische CSI-2-, GMSL- und FPD-Link-Schnittstellen auf 10-GBit-Ethernet gewandelt. Damit braucht das Steuergerät minimale Hardware oder Software, um die Sensorrohdaten für die Messtechnik zur Verfügung zu stellen. Dies ermöglicht eine verlässliche Übertragung von hohen Bandbreiten aus dem Steuergerät und durch 10-GBit-Ethernet den sicheren Transport ohne Verlust über längere Distanzen zu Datenloggern im Fahrzeug.

Konstante Messergebnisse sind essenziell

Die immer kürzer werdenden Projektphasen erschweren die fundierte Durchführung der Validierung. Zur Unterstützung in der Vorentwicklung, Entwicklung und der Validierungsphase eines Steuergeräts benötigen die Entwickler hochperformante Messtechniklösungen für das Rohdaten-Recording von aktuell bis zu 60 GBit/s. Um eine solch hohe Datenmenge verarbeiten zu können, ist neben der hohen Logging-Geschwindigkeit (bei B-plus aktuell bis zu 16 Gbit/s pro System) auch die Skalierbarkeit dieser Systeme von großer Bedeutung.

Diese Anforderung bezieht sich auch auf die gegebenen Speicherlösungen im Messtechniksystem, welche möglichst kompakt, skalierbar und natürlich möglichst aufnahmefähig sein müssen. Die benötigte Leistung eines solchen Systems soll auch unter verschiedensten, kritischen Umweltbedingungen in einem Fahrzeug nicht beeinflusst werden. Die Lieferung konstanter Ergebnisse ist essenziell, um für weitere Validierungsprozesse hochwertige, abgesicherte Daten zur Verfügung zu stellen. Nur wenn dieser Prozess reibungslos funktioniert, kann die anschließende Bewertung und Optimierung der Algorithmen erfolgen.

Datenintegrität vom Sensor bis zur Aufnahme

Bei dem Validierungsprozess gehört die Berücksichtigung der ISO-26262-Norm für sicherheitsrelevante, elektronische Komponenten zur Gewährleistung der funktionalen Sicherheit zu den Voraussetzungen einer Serien-ECU. Aktuelle Automotive-Validierungstools müssen somit auf der einen Seite in der Lage sein, enorme Datenströme der Multisensor-Systeme zu behandeln. Auf der anderen Seite müssen sie ebenfalls Methoden zur Verfügung stellen, um die Dokumentationspflicht in der Messung nach ISO26262 gewährleisten zu können.

Um den Datenstrom abzusichern, müssen Prüfsummen und Botschaftszähler eingesetzt werden. Je nachdem, wo hier in der Messkette angesetzt wird, kann die Kette komplett vom Steuergerät bis zum Messdatenkonverter abgedeckt werden. Auch ein Messdatenservice direkt am Steuergerät ist realisierbar.

Alternativ lassen sich am Messdateninterface Prüfsummen und Botschaftszähler hinzufügen. Somit lässt sich der resultierende Datenstrom absichern und beim Empfang, bei der Aufzeichnung und beim Abspielen auf Integrität prüfen. Geschieht nun ein Übertragungsfehler in der Werkzeugkette, so kann dies beim Öffnen des Datensatzes angezeigt werden. Dies ist ein Baustein für eine erfolgreiche Absicherung.

Testfahrten-Fehler minimieren

Prototypen-Fahrzeugflotten werden in andere Länder transportiert, um dort Tausende von Kilometern einzufahren. In diesen Fahrzeugen befinden sich nicht selten auch Messtechnik-Aufbauten von B-plus. Diese sind auf die hohen Datenraten zukunftsorientierter Multisensorik-Systeme und deren Anwendungsgebiete optimiert. Solche Testfahrten sind für Automobilhersteller allerdings äußerst kostenaufwendig. Wird ein Messtechniksystem aus Versehen nicht gestartet oder erkennt ein Testfahrer den vollen Speicher zu spät, wird eine solche Testfahrt zur Leerfahrt ohne Daten.

Mit einem Flottenmanagementsystem ist es nun möglich, solche Fehler zu vermeiden. Die Flotten können durch die Messtechnik-Cloud-Anbindung überprüft werden. Bei dieser Recorder-Analyse erhält der Testfahrten-Verantwortliche über ein Online-Dashboard immer den aktuellen Status sowie das Health Monitoring der Messtechnik, auch wenn er sich am anderen Ende der Welt aufhält.

Auf einer kundenspezifischen Weboberfläche können Metadaten des Fahrzeug-Prototypen wie beispielsweise Geschwindigkeit, Temperatur, geografische Position, Tankstatus, Speicherkapazität der Messtechnik und weitere relevante Daten für einen effizienten Messtechnikbetrieb einfach überprüft werden. Fallen hier Fehler auf, kann sofort darauf reagiert werden.

Steuerung und Update über gesicherten Pfad

Man kann aber nicht nur Analysedaten abrufen, sondern auch Kommandos und Daten über die Cloud verschicken. Das wird verwendet, um bestimmte Aktionen auf der Messtechnik auszulösen, wie etwa Start-Stop-Recording oder Snapshots (Momentaufnahmen).

Des Weiteren können hier Updatemechanismen für das Messtechniksystem oder die Messtechnikkonfiguration gezielt verteilt werden. Auch Messtechnikgeräte müssen angepasst und aktualisiert werden. Um unnötige Servicezeiten zu vermeiden, können Updates mit dem neuen Cloud-System nun ohne Probleme durchgeführt werden.

Mehrschichtige Security-Konzepte

Gerade der Sicherheitsaspekt spielt bei sensiblen Forschungs- und Vorentwicklungsdaten, im Zusammenhang mit einem cloudbasierten Flottenmanagementsystem, eine große Rolle. Bereits in der Entwicklungsphase wird viel Wert auf mehrschichtige Schutzkonzepte gelegt. Dazu gehören Bausteine wie Transportsicherheit, Zugangskontrolle mit signierten Access Token sowie zusätzlich die Möglichkeit, die Datenpakete selbst asymmetrisch zu verschlüsseln.

Beim Schlüsselmanagement wurde viel Aufwand betrieben, um einen möglichst sicheren und dennoch komfortablen Weg zu implementieren. Dabei kann man zum Beispiel bereits ausgerollte Access Token annullieren oder Zertifikate während der Laufzeit auszutauschen. Dieses mehrschichtige Schutzkonzept ermöglicht somit eine sichere Kommunikation in die Cloud und wieder zurück.

Fazit

Gerade bei der Entwicklung von neuen Fahrzeugen in Richtung Level 3, 4 und 5 des autonomen Fahrens ist der Test- und Validierungspfad mit deutlich erhöhten Anforderungen an Datenmengen verbunden. Um hier entwicklungsbegleitend einen Überblick zu erhalten, können verschiedenste, aufeinander abgestimmte Validierungsmethoden inklusive optimierter Flottenmanagement-Systeme die aufkommende Komplexität bei Testfahrten reduzieren und die Entwicklung somit beschleunigen.

Bildergalerie

  • Mit Messdatenkonvertern von B-plus werden beispielsweise bei Kamerasensoren typische Schnittstellen auf 10-GBit-Ethernet gewandelt.

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  • Fahrzeugflotten lassen sich durch die Messtechnik-Cloud-Anbindung überprüfen.

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  • Über ein Online-Dashboard kann der aktuelle Status sowie das Health Monitoring der Messtechnik jederzeit abgerufen werden.

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