Autonomes Fahren

Automatisierung der Systeme mittels Computing-Plattformen für vielfältige Anwendungen

Safe & Secure Plattform für autonome Systeme

Sicherheit für zunehmen automatisierte Systeme

Im Zuge der zunehmenden Automatisierung eingebetteter Systeme in verschiedensten Branchen müssen Systeme immer komplexere und intelligentere Aufgaben übernehmen. Bekannte Anwendungen sind autonome Fahrzeuge oder kollaborative Roboter. Damit diese selbstständig und angepasst auf die jeweiligen Situationen reagieren können, sind Computing-Plattformen notwendig, die sowohl hochperformant als auch umfassend sicher sind. Letzteres betrifft insbesondere die hohen Anforderungen an die Aspekte Ausfallsicherheit, Adaptivität und Integrität.

Ziel dieses Projekts ist es, Methoden und Mechanismen für die Safety & Security solcher Plattformen für autonome Systeme zu erforschen. Dabei stellen in diesem Bereich allen voran die Integration unsicherer Komponenten und die Anpassbarkeit der Plattform neue Herausforderungen dar.

Das gemeinsame Projekt der Fraunhofer-Institute IKS, AISEC und EMFT hat zum Ziel, die AUTOSAR Adaptive Plattform und Android zu kombinieren und unter Einsatz von Betriebssystemvirtualisierung isoliert in verschiedenen Containern zu betreiben. Die Software-Architektur des Fahrzeugs wird mittels AUTOSAR – einer offenen und standardisierten Softwarearchitektur zur Entwicklung elektronischer Steuergeräte – umgesetzt. Android als Betriebssystem mit Touchscreen-Möglichkeit und der großen Anzahl an verfügbaren Apps ist für den Einsatz im Infotainmentbereich gut geeignet.

Zur Erkennung des aktuellen Plattform-Zustands werden Mechanismen entwickelt, um eine Diagnose durchzuführen und auf das davon abgeleitete Risiko zu reagieren. Die Diagnose erfolgt mittels eines Sensorsystems, das als Früherkennungs-System installiert wird. Mit einer dynamischen Risikoanalyse und angepasstem Risikomanagement werden Sensorinformationen und Plattformzustand verarbeitet, um einen sicheren Systemzustand auch im Fehlerfall zu erhalten. Multimedia-Betriebssysteme als unsichere Komponenten erfordern Verfahren und Schnittstellen, die einen sicheren Betrieb gewährleisten. Damit Safety und Security der Plattformen gesichert werden können, werden KI-Anwendungen integriert.

Das Projekt richtet sich vorrangig an den Automotive-Markt. Es ist jedoch zu erwarten, dass die Ergebnisse auf weitere Anwendungen wie etwa der industriellen Produktion transferiert werden können.

Safe and Secure-Plattform für autonomes Fahren

Adaptive eingebettete Systeme

 
 
  • Adaptive eingebettete Systeme: Absicherung Künstlicher Intelligenz in den autonomen Systemen für höhere Verlässlichkeit der Perzeption solcher Systeme
  • Konzept des Dynamischen Dependability Managements zum sicheren Betrieb der Systeme gemäß der aktuellen Situation

Sichere mobile Plattform

 
 
 
  • Android-basiertes gehärtetes Betriebssystem für starke Isolation von verschiedenen Arbeitsbereichen, sichere Kommunikation über VPN sowie die Nutzung von Hardware-Security-Tokens
  • Virtualisierung der AUTOSAR Adaptive Plattform mittels Betriebssystemvirtualisierung

Fail-operationale Hardware

 
 
  • Diagnose von Verbindungen im gesamten Automobil-Bordnetz, um Bauteilschädigungen sowie den Ausfall elektrischer Kontakte zu vermeiden
  • Intelligente Stecksysteme zur Sicherung des ausfallsicheren Betriebes von zentralen Rechenplattformen im Kontext autonomen Fahrens

 

Success Story: Continental und Fraunhofer IKS machen autonome Fahrzeuge sicher

Die bisherige Software im Auto basiert auf einer festen, funktionsorientierten Architektur. Sollen Updates eingespielt oder Fehler behoben werden, muss das Auto in die Werkstatt, um die gesamte Software neu aufzuspielen und auszutauschen. Das ist für die zukünftige Mobilität, insbesondere für das autonome Fahren, zu langsam. Fehler müssen hier sofort und ohne Verzögerung in allen betroffenen Fahrzeugen behoben werden.

Ziel des gemeinsamen Forschungsprojekts der Continental AG und des Fraunhofer IKS war, die einzelnen Funktionen dynamisch innerhalb der Fahrzeugarchitektur zu verteilen. Auch Updates oder neue Funktionalitäten sind durch eine flexible Architektur schneller möglich: Durch sogenannte Over The Air Updates können Softwarekomponenten ohne den Umweg über die Werkstatt per Mobilfunk auf allen betroffenen Fahrzeugen eingespielt werden. Um solche Szenarien zu ermöglichen, gleichzeitig Ressourcen im Auto zu sparen und die Systemperformanz zu optimieren, müssen Funktionen zur Systemlaufzeit auf verschiedene Recheneinheiten im Fahrzeug dynamisch verteilt werden.

Projektdetails

  • Projektpartner: Continental AG
  • Projektlaufzeit: 06/2019-03/2020
  • Branche: Automobilindustrie
  • Firmenhauptsitz: Hannover, Deutschland
  • Zahl der Angestellten: 240.000 (Stand 2020)

Flexibilisierung von Systemen: Neue Dienste werden schneller und flexibler bereitgestellt

Ausfallsichere und performante Systeme

Systematische Safety-Analyse für den abgesicherten Einsatz von dynamischer Funktions-Allokation

Unterstützung bei Lösungen zur Verteilung von Funktionen

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