Automobile Software – kommunikativ, vernetzt, selbstorganisierend

Software ist für zahlreiche sicherheitsrelevante und komfortable Funktionen im Auto unerlässlich. Softwareentwickler stehen vor der Herausforderung, die vielen Funktionen im Fahrzeug ressourceneffizient und situationsoptimiert zu vernetzen. Dabei ist künftig nicht nur der interne Informationsaustausch zwischen den Steuereinheiten relevant, sondern auch die Kommunikation mit der Fahrzeugumgebung.

Car-to-Roadside Communication

Mit einem Modell präsentiert die Fraunhofer ESK auf der Messe, wie die Fahrzeug-Umwelt-Vernetzung in Zukunft aussehen kann: Fest installierte Roadside Units (RSU) und On-Board Units sammeln und filtern die Informationen von Location Based Services und leiten die intelligente Auswahl direkt ins Cockpit. Insbesondere die Sicherheit und Effizienz im Straßenverkehr, aber auch der Fahrtkomfort wird so verbessert. Das Spektrum der Informationen reicht vom Erkennen von Gefahren und der Warnung anderer Verkehrsteilnehmer, über die aktuellen Spritpreise der nächsten Tankstellen bis zum Bestellen und Bezahlen im Vorbeifahren. Die Forscher der Fraunhofer ESK setzen Linux-basierte Standardkomponenten für die Entwicklung der Roadside Units (RSU) ein. Sie garantieren die Nutzbarkeit der Systeme durch verschiedene Fahrzeughersteller und Fahrzeugtypen. Besonders ist die WLAN-basierte Funkvernetzung der RSUs, bei der die Wissenschaftler der Fraunhofer ESK ein ausfallsicheres Mesh-Netz nutzen, das die Selbstkonfiguration und Selbstheilung des Systems erlaubt.

Dynasoft – Automobilsoftware dynamisch aktiviert

Auf selbstorganisierende Software setzen die Wissenschaftler der ESK auch, um die zunehmende Komplexität in der Vernetzung der ECUs (electronic control units) innerhalb des Autos zu beherrschen. Rund 70 ECUs realisieren im Premiumsegment die Fahrzeugfunktionen. Nicht nur durch die Nachfrage nach sparsamen und Ressourcen schonenden Automobilen können die Hersteller die Anzahl der ECUs nicht beliebig steigern.

Die Fraunhofer ESK hat deshalb mit Dynasoft eine neue Software-Architektur für automobile Steuergeräte entwickelt, mit der Hersteller trotz zunehmender Funktionsvielfalt sogar weniger ECUs einsetzen können. Schwerpunkt der Softwareplattform ist die Dynamisierung und Flexibilisierung: Die vorhandenen ECUs werden kontextsensitiv mit Softwarekomponenten beladen. Momentan nicht benötigte Funktionen bleiben inaktiv. Das spart Ressourcen und verspricht neben dem optimalen Zusammenspiel der Funktionen in jeder Fahrsituation auch mehr Sicherheit, da das System den Ausfall einer Hardware-Komponente vorübergehend kompensieren kann (Self-healing). Zudem muss mit dem Dynamisierungs-Paradigma die Integration der Steuergeräte nicht mehr händisch erfolgen, sondern läuft automatisiert ab (Self-configuration). Basierend auf der Architektursprache EAST-ADL2 bietet die Werkzeugkette die Möglichkeit, Dynamik schon im Entwurfsprozess zu berücksichtigen. Ein virtueller Prototyp simuliert dabei, wie sich die Software in der Laufzeit verhält und extrahiert die Parameter für die Laufzeitumgebung. Diese fließen wiederum in die Entwicklung ein, so dass sich das System in einem iterativen Prozess laufend selbst verbessert. Das dynamische, selbst organisierende System erleichtert auch die Wartung der Fahrzeuge oder die problemlose Integration externer Consumer-Geräte. Interessierte können die verschiedenen Optionen und Möglichkeiten der Dynasoft-Plattform am Stand der Fraunhofer ESK kennen lernen.

CAMoS und MoTeF: Maßgeschneiderte Lösungen für die Softwareentwicklung
Neue Funktionen müssen Software-Entwickler in immer kürzerer Zeit realisieren und greifen deshalb auf Werkzeuge für die modellbasierte Software-Entwicklung zurück. Nicht aufeinander abgestimmte Werkzeuge für Spezifikation, Simulation, Prototyping, die Seriencode-Erstellung und nicht zuletzt den Test der Software führen zu Brüchen in der Prozesskette. Das erschwert die Arbeit der Entwickler und führt zu einer hohen Fehleranfälligkeit.

Die Fraunhofer ESK stellt eine neue Werkzeugplattform vor, die den Entwurf und die Absicherung von Software- und Steuerungssystemen im Automobil von der frühen Entwicklungsphase bis zur Serieneinführung vereinfacht. Durch das CAMoS Framework wird der Anwender in die Lage versetzt, alle Phasen der Softwareentwicklung mit nur einem einzigen Werkzeug auf Basis des Standard-Werkzeugs Telelogic Rhapsody und der allgemein anerkannten Sprache UML/SySML zu bearbeiten. In jeder Phase kann er Kommunikationsmechanismen in der entsprechenden Abstraktion abbilden und den Kommunikationsfluss zunächst skizzieren, später simulieren oder im Prototypen über ein reales Netzwerk erproben.

Um die Arbeit der Softwaredesigner zusätzlich zu erleichtern haben die Wissenschaftler der Fraunhofer ESK das modulare Testgenerierungsframework MoTeF entwickelt: Statt Testfälle für die Software von Hand zu generieren erstellt MoTeF automatisch formale Testfall-Spezifikationen aus UML-System- und Softwaremodellen. Beide Frameworks senken die Fehleranfälligkeit, verbessern die Qualität des Endproduktes entscheidend und beschleunigen die Entwicklung. Die Fraunhofer ESK bietet damit eine effizientere Entwicklung automobiler Software für Fahrzeughersteller an, da die modularen Frameworks die Anpassung an die vom Hersteller genutzten Werkzeuge problemlos ermöglichen. Auf der Messe demonstrieren die Wissenschaftler die Optionen und Vorteile der Frameworks mit Hilfe eines Entwicklungs-Modells.

Die Fraunhofer-Einrichtung für Systeme der Kommunikationstechnik ESK

Die Fraunhofer ESK betreibt angewandte Forschung und gliedert sich in die Geschäftsfelder Enterprise & Carrier Communications, Automotive und Industrial Communications. Ihren Kunden – Unternehmen der Telekommunikationsbranche, Anwendern von Kommunikationslösungen und Automobilherstellern und Zulieferern – bietet sie F&E-Dienstleistungen basierend auf den Kompe-tenzfeldern Adaptive Communication Systems und Software Methodology.

Kontakt:
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