System Health Monitoring für autonome Systeme

Gemeinsam für standardisierte intelligente Mobilität

Die Software in Fahrzeugen wird immer komplexer. Damit steigt auch die Gefahr, dass unterschiedliche Lösungen von verschiedenen Anbietern untereinander nicht kompatibel sind. Aus diesem Grund wurde bereits Anfang der 2000er Jahre mit der AUTomotive Open System ARchitecture (AUTOSAR) eine weltweite Entwicklungspartnerschaft von Fahrzeugherstellern, Zulieferern, Dienstleistern und Unternehmen aus der Elektronik-, Halbleiter- und Software-Industrie ins Leben gerufen und als internationaler Standard etabliert. Das primäre Ziel dieser Partnerschaft ist es, gemeinsam einen offenen Industriestandard für die E/E-Software-Architektur im Automobil zu entwickeln und zu etablieren. Indem grundlegende Methodik und Systemfunktionen sowie funktionale Schnittstellen standardisiert werden, wird den Entwicklungspartnern die Integration, der Austausch, die Wiederverwendung und der Transfer von Funktionen ermöglicht. Dadurch wird die Effizienz ihrer Entwicklung gesteigert. AUTOSAR hat sich stetig den verändernden Anforderungen von Mobilitätssoftware angepasst und standardisiert als Vorreiter im Vergleich zu anderen Domänen bereits eine adaptive, service-orientierte Plattform.

Neben dem Fraunhofer IKS arbeiten auch das Fraunhofer FOKUS und das Fraunhofer AISEC als Mitglieder aktiv am internationalen standardisierten Software-Framework für intelligente Mobilität.   

Erforschung standardisierter Lösungen

Im Rahmen von AUTOSAR forscht das Fraunhofer IKS gemeinsam mit anderen Mitgliedern der Entwicklungspartnerschaft vor allem an der Erarbeitung eines System Health Managements für Fahrzeugsysteme. Zudem evaluieren die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer IKS Konzepte und erforschen neue Lösungen zu adaptiven, autonomen und verlässlichen System-Architekturen, die dem Standard entsprechen und damit direkt in die industrielle Praxis übertragen werden können.

Aktuell beteiligt sich das Fraunhofer IKS an zwei Arbeitsgruppen:

Working Group Safety (WG-SAF)

Zu den zentralen Herausforderungen bei autonomen Systemen zählen die Diagnose und das Sicherheitsmanagement.  Die WG-SAF verfolgt daher das Ziel, das System Health Monitoring (SHM) plattformübergreifend zu verbessern und zu standardisieren. Indem die Zustandsinformationen mehrerer Plattformen in die Auswertung einfließen kann die Erstellung von Indikatoren, die den Zustand eines Subsystems beschreiben, verbessert werden. Dadurch kann beispielsweise optimal auf den Ausfall von Funktionalitäten des Fahrzeugs reagiert werden.

Working Group Application Interfaces (WG-AIF)

Die WG-AIF arbeitet an der Standardisierung von Sensorschnittstellen für automatisiertes Fahren. Zukünftig sieht das Fraunhofer IKS Potenziale in einem höheren Automatisierungsgrad, insbesondere beim Design sowie bei der Verifizierung und Validierung. Dieser soll mithilfe starker Verknüpfungen modellbasierter Sicherheitsanalysen und Assurance Cases mit der tatsächlichen Implementierung erreicht werden.

 

Forschungsarbeit des Fraunhofer IKS

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Auch in der Vergangenheit war das Fraunhofer IKS gemeinsam mit verschiedenen Unternehmen bereits mehrfach an AUTOSAR-Projekten beteiligt wie beispielsweise

  • Unterstützung bei der Entwicklung und Standardisierung der AUTOSAR Log and Trace
  • Implementierung der AUTOSAR BSW SoAd für Zulieferer
  • Prüfung der AUTOSAR Ethernet/TCP/IP Stack Conformance für verschiedene Zulieferer und Stack-Provider

Die Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer IKS bringen in die Entwicklungspartnerschaft ihre Erfahrungen aus vorangegangenen Projekten aus den Bereichen des Autonomen Fahrens und der Industrie 4.0 ein, um diese direkt für die industrielle Praxis anwendbar zu machen.

 

Ausfallsichere Embedded Systems

Embedded Systems müssen auch bei Störfallen verlässlich funktionieren. Die Forschung des Fraunhofer IKS gewährleistet die funktionale Sicherheit dieser Systeme durch die Entwicklung von Architekturkonzepte, die bei sicherheitskritischen Anwendungen für mehr Flexibilität sorgen.

 

Adaptive Safety and Performance Management

Für dynamische Kontexte sind klassische Absicherungsansätze ungeeignet. Das Fraunhofer IKS erarbeitet Lösungen für sicherheitskritische Systeme, die im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden das Spannungsdreieck aus Safety, Zuverlässigkeit und Kosten adressieren.

 

Sicherheit von KI nachweisen

Das Fraunhofer IKS ist Partner im Forschungsprojekt »KI-Absicherung«. Gemeinsam arbeiten über 20 Partnerunternehmen und -institutionen an Lösungen, um KI-Funktionsmodule in fahrerlosen Fahrzeugen abzusichern. Mehr dazu auf dem Blog.