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Automobile Software - kommunikativ, vernetzt, selbstorganisierend

Neue Forschungsergebnisse rund um die Automobil-Software präsentiert die Fraunhofer-Einrichtung für Systeme der Kommunikationstechnik (ESK) auf dem Gemeinschaftsstand des Fraunhofer-Verbundes Informations- und Kommunikationstechnik IuK auf der Fachmesse Embedded World 2009 im März. Mit der neue Software-Architektur Dynasoft verdeutlichen die Forscher beispielsweise, dass Software für zahlreiche sicherheitsrelevante und komfortable Funktionen im Auto unerlässlich ist und die Softwareentwickler selbst vor der Herausforderung stehen, die vielen Funktionen im Fahrzeug ressourceneffizient und situationsoptimiert zu vernetzen. Zudem sei künftig nicht nur der interne Informationsaustausch zwischen den Steuereinheiten relevant, sondern auch die Kommunikation mit der Fahrzeugumgebung, der so genannten Car-to-Roadside Communication.

Mit diesem "Car-to-Roadside Communication"-Modell präsentiert die Fraunhofer ESK, wie die Fahrzeug-Umwelt-Vernetzung in Zukunft aussehen kann: Fest installierte Roadside Units (RSU) und On-Board Units sammeln und filtern die Informationen von so genannten Location Based Services und leiten die intelligente Auswahl direkt ins Cockpit. So soll neben der Sicherheit und Effizienz im Straßenverkehr auch der Fahrtkomfort verbessert werden. 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 nach Angaben der Forscher die Nutzbarkeit der Systeme durch verschiedene Fahrzeughersteller und Fahrzeugtypen. Besonders ist die WLAN-basierte Funkvernetzung der RSUs, bei der die Fraunhofer-Wissenschaftler ein ausfallsicheres Mesh-Netz nutzen, das die Selbstkonfiguration und Selbstheilung des Systems erlaubt.

Auf selbstorganisierende Software setzen die Mitarbeiter 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 die Anzahl der ECUs sogar reduzieren können. Schwerpunkt der Softwareplattform ist die Dynamisierung und Flexibilisierung: Die vorhandenen ECUs werden kontextsensitiv mit Softwarekomponenten beladen. Momentan nicht benötigte Funktionen bleiben inaktiv. Das spare Ressourcen und verspreche neben dem optimalen Zusammenspiel der Funktionen in jeder Fahrsituation auch mehr Sicherheit, da das System den Ausfall einer Hardware-Komponente vorübergehend kompensieren könne (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.

Darüber hinaus stellen die Forscher der ESK die Werkzeugplattform CAMoS sowie das modulare Testgenerierungsframework MoTeF vor. Dieses soll automatisch formale Testfall-Spezifikationen aus UML-System- und Softwaremodellen estellen und damit die händische Generierung von Testfällen ersetzen. CAMoS vereinfacht den Entwurf und die Absicherung von Software- und Steuerungssystemen im Automobil von der frühen Entwicklungsphase bis zur Serieneinführung (ATZonline berichtete).
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