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11-12 / 2015 B 61060 · Dezember 2015 · Einzelpreis 19,00 € · www.automobil-elektronik.de

Service für den KundenInterview mit Uwe Rahn und Andreas Mangler von Rutronik 14

E/E-Entwicklung für Entscheider

ADAS UND MEHRBenutzergerechte Assistenz-systeme und Netzmanage-ment im urbanen Raum 18

LTE ALS BASIS FÜR C2XWenn das Auto mit der Umwelt spricht: Schwerpunkt V2X 26

HYPERVISORIntegration unterschied-licher Software und Betriebssysteme 42

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Editorial

editorial

Sicher ins neue Jahr

Auch und gerade ADAS-Systeme

brauchen solide Tests und Simulationen.

Erkenntnisse des Urban-Projekts.

18

Es ist eine gute Tradition, zum Jah-resende auf das vergangene Jahr zurück zu blicken. Die Geschäfte

in unserer Branche liefen glänzend, und die IAA startete fulminant. Doch dann kam der Abgasskandal ans Licht, dessen Auswirkungen immer deutlicher werden und dessen Folgen Volkswagen sicher noch sehr lange beschäftigen werden.

Ohne Abgasskandal hätten andere Automotive-Themen wohl viel mehr Inte-resse in der Tages- und Publikums presse gefunden: So zum Beispiel die Abschluss-präsentation des Projektes Urban, bei dem es um ADAS-Systeme im städtischen Raum geht, aber auch um Car-to-X-Sys-teme. Einige der beeindruckenden und zum Teil schon relativ seriennahen Syste-me stellen wir in einer Zusammenfassung ab Seite 18 vor, bevor wir weitere Aspekte rund um die Fahrerassistenz erörtern. Überhaupt sind Car-to-X-Systeme eine intensive Baustelle unserer Branche. Dass dabei jetzt auch LTE für C2X zum Einsatz kommen kann, erklären wir ab Seite 26.

Ein wesentliches Thema – nicht nur im Rahmen von C2X – ist Security, also die Datensicherheit von Systemen. Eine gan-ze Zeit lang war dieses Thema ein unge-

liebtes Kind, aber mittlerweile haben OEMs und Zulieferer die Bedeutung der Datensicherheit erkannt. Falls bösartige Hacker es wirklich schaffen, safety-rele-vante Systeme auf Grund eines Security-Problems zu manipulieren, dann öffnen sie damit quasi die Büchse der Pandora. Ein solches Szenario gilt es zu verhindern, denn es könnte den Abgasskandal wie die sprichwörtlichen Peanuts wirken lassen. Ein wichtiger Baustein für mehr Sicherheit im Fahrzeug ist ein Hypervisor, wie wir ihn auf Seite 42 beschreiben – quasi neben-bei vereinfacht er die Entwicklung.

Das gesamte Redaktionsteam wünscht Ihnen und Ihren Familien Frohe Weih-nachten sowie einen guten Rutsch in ein sicheres und gutes Jahr 2016. Laden Sie quasi Ihre Akkus richtig auf, damit Sie gleich zu Beginn des neuen Jahres wieder fit sind für neue Herausforderungen. Wir werden das Jahr ab dem 6.1.2016 mit Berichten von der CES in Las Vegas begin-nen – mit Sicherheit!

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Dezember 2015

www.automobil-elektronik.de

Märkte + technologien

06 ZVEI-StandpunktMehr Umweltschutz, weniger Verkehrsun fälle, höherer Komfort

08 News und Meldungen

12 ZugangskontrollsystemeFunkschlüssel jenseits von PASE

coverstory

14 Service für den KundenInterview mit Uwe Rahn und Andreas Mangler von Rutronik

FahrerassistenzsysteMe

18 ADAS und mehr für die Stadt Benutzergerechte Assistenzsysteme und Netzmanagement im urbanen Raum

20 Simulation, Szenarien, TestSicherheitsbewertung von auto-matisierten Fahrfunktionen

24 Integrale AbsicherungsmethodenEntwicklung und Test kooperativer hochautomatisierter Fahrzeuge

car-to-x-systeMe

26 LTE als Grundlage für C2XV2X: Wenn das Auto direkt mit der Umwelt spricht

28 V2X-Kommunikation als UmfeldsensorDirekter Kurzstreckenfunk ergänzt Fahrerassistenzsysteme und Backend

30 Security für das Connected CarDigitale Sicherheitskonzepte als elementarer Bestandteil der Autoentwicklung

32 Modellbasierte Entwicklung bei C2XV2X – Vom Funktionsmodell bis zum Test

36 Der lange Weg zu E-CallE-Call: Was lange währt, wird vielleicht gut

ethernet

38 Deterministisches EthernetErweiterung von AVB um Mechanismen für Guarantee-of-Service

40 Ethernet im AutomobilMarktübersicht mit Produkten und Lösungen für Automotive-Ethernet

BetrieBssysteMe

42 Hypervisor für Automotive-SystemeIntegration unterschiedlicher Software und Betriebssysteme

Marktübersicht 40 Ethernet im Automobil

Für den Datenaustausch im Fahrzeug sind flexible und kos-tengünstige Netzwerke gefragt. Die Redaktion hat sich erkundigt: 23 Markt teilnehmer nannten ihre Produkte und Lösungen.

14

4 Automobil ElEktronik 11-12/2015

Bild:

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ManageMent

45 Compliance: Angst schadet! Dr. Lederers Management-Tipps

46 Lost without a TraceTraceability-Anforderungen kennen und mit ALM effizient umsetzen

RubRiken

03 EditorialSicher ins neue Jahr

48 Neue Produkte

66 Impressum

66 Inserenten-/Personen- und Unternehmensverzeichnis

36 42

automotive-abkürzungen

Erklärungen zu weit über 700 Abkürzun-gen rund um die Au-tomobil-Elektronik finden Sie auf www.all- electronics.de im Bereich „Abkürzun-gen“ (oben Mitte).

Automobil ElEktronik 11-12/2015 5www.automobil-elektronik.de

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6 Automobil ElEktronik 11-12/2015 www.automobil-elektronik.de

Märkte + Technologien ZVEI-Standpunkt

Im berühmten US-Magazin Popular Science hieß es „Ob wir es mögen oder nicht; langsam, aber sicher

übernehmen die Roboter die Jobs des Autofahrers“ – im Jahr 1958! 57 Jahre später scheint die Prophezeiung des autonom fahrenden Vehikels Wirklich-keit zu werden. Google, ein Nicht-Auto-bauer, ist vorn dabei, aber auch Mercedes schickt bereits einen autonomen Lkw über die Straße. Die Vision von einem smarten Fahrzeug, das sich selbstständig in der Umwelt orientiert und die Fahr-gäste ohne Steuerung durch einen Fahrer ans Ziel bringt, fasziniert, gerade auch unter dem Aspekt der Sicherheit, denn anders als Menschen lässt sich Technik nicht ablenken; sie wird nicht müde und macht dadurch keine Fehler. Autonomes Fahren zeigt, wozu Mikroelektronik und Software fähig sind.

Eine Software ist es auch gewesen, die Deutschlands größten Autobauer in mas-sive Schwierigkeiten gebracht hat, indem sie zur Manipulation von Abgaswerten genutzt wurde. Ein nicht zu akzeptieren-der Vorfall, der nicht nur die Reputation von VW nachhaltig schädigt, sondern die Branche, die Industrie in Deutschland ins-gesamt belastet.

Wohl und Wehe liegen in beiden Fällen dicht beieinander, verbunden durch die rasant steigende Bedeutung von Software und Elektronik im Automobilbau. Zu Recht wird das Auto der Zukunft schon als fah-render Computer angesehen. Der Anteil der Elektrotechnik und Elektronik am Pro-duktionswert eines Mittelklasse-Fahr-zeugs wächst rasant und liegt heute bei rund 30 %; Tendenz: schnell steigend! Mit 400 US-Dollar im weltweiten Durchschnitt hat sich seit der Jahrtausendwende alleine der Mikroelektronik-Anteil verdoppelt.

Nicht zuletzt hat die Fahrzeugelektronik maßgeblich dazu beigetragen, dass seit Mitte der 70er Jahre trotz Verdreifachung der Anzahl der Fahrzeuge die Zahl der Verkehrstoten in Deutschland von über 16.000 auf unter 4000 pro Jahr sank. ABS beispielweise oder das elektronische Sta-bilitätsprogramm ESP machen das Fahren sicherer. Im gleichen Zeitraum hat sich der durchschnittliche CO

2-Ausstoß pro Kilo-meter auf 135 g halbiert. Spätestens im Jahr 2020, wenn der Grenzwert von 95 g CO2 pro Kilometer gilt, schlägt die Stunde der Elektromobilität. Bei diesen Autos wird der Wertschöpfungsanteil der Elektroin-dustrie nochmals drastisch steigen.

Elektronische Innovationen sichern der deutschen Hightech-Automobilindustrie die Technologieführerschaft. In Premium-Fahrzeugen gelten Fahrerassistenz- und

Motormanagementsysteme, Sicherheits-funktionen oder Zustandsüberwachung durch Sensoren schon als Standard. Mit fast elf Milliarden Dollar wurde im Jahr 2014 in Europa mehr Mikroelektronik in den Fahrzeugen verbaut als in allen ande-ren Regionen der Welt – und weit mehr als die Hälfte davon in Deutschland.

Das Auto ist aber nicht nur ein fahrender Computer sondern auch ein Messgerät, das laufend Daten produziert. Experten erwar-ten, dass in den nächsten Jahren die über-mittelten Daten pro Fahrzeug im Monat von zirka 4 MByte auf 5 GByte anwachsen

werden. Gleichzeitig steigt die Zahl der vernetzten Fahrzeuge. Für 2016 rechnet man damit, dass 80 % der Neuwagen ver-netzt sind. Sie produzieren fortwährend Daten, die gesammelt, geordnet und aus-gewertet werden wollen. Doch durch wen? Noch ist ungeklärt, wem die Daten gehö-ren, wer sie wie nutzen darf – der Staat, der Automobilbauer, der Zulieferer, der Fahrer?

Schon heute sind viele Fahrzeuge mit dem Internet verbunden und beziehen Verkehrsinformationen oder können sol-che beispielweise an Hersteller oder Tele-matik-Serviceprovider übermitteln. In den Startlöchern stehen Car-to-Car- und Car-to-Infrastructure-Vernetzung. Damit stei-gen die Anforderungen an die Datensi-cherheit – eine weitere Herausforderung für die Branche.

Aber für welche Branche eigentlich? Woher kommen heute die zukunftswei-senden Impulse im Automobilbau? Treiber ist Elektrotechnik in all ihren Facetten mit Mikroelektronik und Software; sie steht für 80 % der Innovationen. Übrigens: Auch das Google-Auto steckt voller europäi-scher Elektronik! Cybersicherheit ist eine weitere Domäne der Unternehmen aus der Elektroindustrie; sie liefern die erforderli-che Kryptologie-Technologie, damit Ver-netzung im Automobil nicht zum Ver-kehrsrisiko wird. Damit wächst die Ver-antwortung der Branche insgesamt wie der im ZVEI organisierten Unternehmen, denn die Neuerfindung des Automobils, das Zeitalter des automatischen Fahrens, hat gerade erst begonnen.

Erfolgreich wird die Mobilität der Zukunft jedoch nur sein, wenn sie ange-nommen wird. Technologien müssen den Bedürfnissen von Menschen folgen und dürfen – wie für andere Lebensbereiche auch – nicht übergestülpt werden. Oder, um mit einem Zitat eines großen Auto-bauers zu enden: „Wenn es keinen Spaß macht, ist es kein Auto.“ Das heißt: Der Mensch bleibt im Mittelpunkt! (av) n

Mehr Umweltschutz, weniger Verkehrsun fälle, höherer Komfort

Michael Ziesemer ist ZVEI-Präsident sowie COO und stellvertretender Vorstandsvorsitzender der Endress+Hauser-Gruppe.Bil

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Technologien müssen den Bedürfnissen von Menschen folgen und

dürfen nicht übergestülpt werden.

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Märkte + Technologien Meldungen


Top-FIVE

Verzeichnis der wichtigsten Automotive-Abkürzungen333ael0612 Unser Service für Sie

1 2

3

4

Zulieferer auf der IAA 2015

301ael1015 Eigener Beitrag

Interview: Diagnose der Zukunft – schon heute

300ael1015 Softing

SOTA-Software-Updates im Automobil

321ael1015 Escrypt

Interview mit Dr. Rainer Otterbach: Von reell bis virtuell

300ael0815 dSPACE5

Die Zeitschrift AUTOMOBIL-ELEKTRONIK finden Sie jeweils als Komplett-PDF jeder Druckausgabe zeitverzögert und permanent archiviert unter www.automobil-elektronik.de. Zusätzlich stellen wir die einzelnen Beiträge unter www.all-electronics.de online. Hier finden Sie die Fachartikel sowie zusätzliche News und Hin-tergrundinfos. Über den Filter „Automotive“ oder den Channel

„Applikationen / Automotive“ fokussieren Sie die Auswahl auf Themen rund um die Automobilelektronik. Die folgenden neuen beziehungsweise innerhalb der letzten Monate überarbeiteten Automotive-Beiträge wurden im Sep-tember und Oktober 2015 am häufigsten aufgerufen. Eintippen des Info DIREKT-Codes auf all-electronics.de führt Sie zum Beitrag.

TERMINEInternational CES 6. bis 9.1.2016, Las Vegas/USA cesweb.org

Projektmanagement in der Automobilindustrie 26. bis 28.1.2016, Mannheim www.vdi.de/autokat

Forum Elektromobilität 1. bis 2.3.2016, Berlin www.forum-elektromobiliaet.de/kongress

4. Fachkongress Bordnetze 8. bis 9.3.2016, Ludwigsburg sv-veranstaltungen.de

VDA Technischer Kongress 17. bis 18.3.2016, Ludwigsburg vda.de

Taipei Ampa + EV Taiwan 6. bis 9.4.2016, Taipei/Taiwan taipeiampa.com.tw

20. Internationaler Fachkongress Fortschritte in der Automobil-Elektronik 14. bis 15.6.2016, Ludwigsburg automobil-elektronik-kongress.de

IAA Nutzfahrzeuge 22. bis 29.9.2016, Hannover iaa.de

Electronica 8. bis 11.11.2016, München www.electronica.de

XTRM-FlashspeicherSchnelles Flash für Instant-OnDie neuen XTRM-Flashspeicher von Micron Tech-nology sind schneller als NOR-Flash und speziell für die nächste Generation von Instant-on Appli-kationen in Automotive-, Consumer- und indust-riellen Anwendungen konzipiert. Die neuen ICs nutzen eine neue Schnittstelle mit einer niedri-gen Pin-Zahl, die lediglich elf aktive Signale ver-wendet. „Damit ist die Leistung der Micron XT-RM-Flashspeicher deutlich höher als andere NOR-Flashmodule“, konstatiert Richard De Caro, Director of NOR Flash in Microns Embedded Business Unit. „Gleichzeitig reduziert sich die An-zahl der Pins um bis zu 75 % im Vergleich zu den derzeit verfügbaren Parallel-NOR-Flash-Kompo-nenten. Mit XTRM-Flash erhalten Systement-wickler den NOR-Flashspeicher mit der schnells-ten direkten Code-Ausführung. Damit gewähr-

leistet er eine hohe Leistung und gleichzeitig ei-nen kleinen Formfaktor.“Sowohl die XTRM-Flashspeicher als auch die Schnittstelle sollen sich laut Micron zu einem of-fenen Branchenstandard entwickeln. Um dies voranzutreiben, hat Micron bereits eine Lizenz-vereinbarung mit dem Flash-Speicher-Anbieter Winbond Electronics zur Entwicklung von XT-RM-Flash-kompatiblen Lösungen unterzeichnet.Mit Zugriffszeiten von 83 ns und sequentiellen Byte-Lesezeiten von 2,5 ns bietet XTRM-Flash eine deutliche höhere Leistung als traditionelle SPI- und Quad-SPI-NOR-Flashspeicher. Mit kons-tanten Durchsatzraten von 400 MByte/s lässt sich ein XTRM-Flashspeicher mit einem Gigabit binnen 0,3 s auslesen. Das „Direct Execute-In-Place (XIP)“ der XTRM-Flashspeicher und die ge-

ringe Pin-Anzahl der Schnittstelle sparen Platz auf dem Motherboard. Darüber hinaus ist Code-Shadowing nicht mehr notwendig. Freescale/NXP hat bereits den Support für XT-RM-Flashspeicher in seine Mikrocontroller-Serie Kinetis K8x ARM Cortex-M4 integriert und will dies auch in der nächsten Generation von Mikro-controllern tun.Um Systemdesigns zu vereinfachen und Markt-einführungen zu beschleunigen, kooperiert Micron mit führenden Controller-IP-Anbietern wie Cadence Design Systems und Synopsys. Beide Unternehmen haben XTRM-Flash in ihr Controller-IP-Portfolio aufgenommen. Weitere Details finden Sie in der Langversion dieses Beitrags per infoDIREKT.

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kurz & bündigFür sein Matrix-Licht Intelli-Lux-LED erhielt Opel die Auszeichnung „Safetybest 2015“.

Als einziges europäisches Unternehmen der Branche sieht Thomson Reuters das Unter-nehmen Valeo als „2015 Top 100 Global Innovator“.

Bosch erhält in der Kategorie „In-Vehicle Au-dio/Video“ den CES 2016 Innovation Award.

Im Bereich „Vehicle Intelligence“ geht der CES 2016 Innovation Award an BMW: für den Ad-aptive-Modus im neuen 7er.

ZMDI erhielt den „European Innovation and Sustainability Award for Digital Power“.

ASAP Holding ist einer der drei Gewinner aus Bayern beim „Großen Preis des Mittelstands“, den die Oskar-Patzelt-Stiftung vergibt.

Der Standort Kaufbeuren von Intertek arbei-tet jetzt als „Functional Safety Center of Excel-lence Germany”.

Renesas hat jetzt eine strategische Partner-schaft mit Nevs, um gemeinsam an „New Ener-gy Vehicles“ für China zu arbeiten.

EDAG will noch in diesem Jahr an die Börse und strebt die Zulassung an der Frankfurter Wertpapierbörse an.

Das Bremssystem IBC von ZF, das binnen 150 ms bis zu 1 g verzögert, wird 2018 in hoher Stückzahl in Serie gehen.

Socionext hat mit der Volumenfertigung seiner „Camera Front Engine“ begonnen.

Mentor Graphics wird 64-Bit-ARM-Pro-zessoren von AMD mit Embedded-Linux- Tools unterstützen.

Mouser Electronics vertreibt jetzt auch Pro-dukte von Micronas.

Die MOST-Cooperation hat die Übertragung von CI+-geschützten Inhalten über MOST spezi fiziert. Microchip liefert die passenden ICs für CI+ per MOST.

PTV Group und Inrix liefern gemeinsam Echt-zeit-Verkehrsinformationen für das Manage-ment des Straßennetzes im Großraum Paris.

Lexus integriert Inrix Weather und Inrix Fuel in die Headunits seiner Fahrzeuge.

General Motors setzt in den Bordnetzen der Cadillac-Modelle ATS und CTS Sedan zur Span-nungsstabilisierung ein System von Continen-tal ein, das mit Ultrakondensatoren von Max-well arbeitet.

Bosch hat für Suzuki ein Infotainment-System auf Basis von Genivi 5.0 mit 7-Zoll-Touchscreen entwickelt.

Inrix arbeitet im Bereich Echtzeit-Verkehrsinfor-mationen für 42 Länder mit Volvo zusammen.

Die Continental-Tochter Here liefert die Tech-nologie für die vernetzte Navigation im Sys-tem Sensus von Volvo Cars.

Borg-Warner liefert seine Magnetventil-Tech-nologie für HEVs an General Motors.

GUI-EntwIcklUnG

Oberflächen per Qt Automotive SuiteDie grafischen Bedienoberflächen moder-ner Infotainment-Systeme müssen mit den GUIs von Smartphones und Tablet-PCs konkurrieren, dabei aber die Kfz-spezifi-schen Anforderungen erfüllen. Einfach ein Consumer-Toolkit zu nehmen reicht daher nicht. Ein Ansatz ist, mit einem plattformunabhängigen Toolkit zu arbei-ten, bei dem die Programmierer alle Funk-tionen nur einmal implementieren müs-sen. Das Toolkit kümmert sich dann um die Spezifika der jeweiligen Plattform.

Genau diesen Ansatz verfolgt das Qt Toolkit seit seinem Entstehen. Waren anfangs Windows, Uniux/Linux und Mac-OS das Verbreitungsgebiet von Qt, so haben die Macher das System sukzessive auf Embedded-Systeme und Mobiltelefo-ne erweitert, mit Support für Android und iOS. Auch im Kfz kommt Qt längst zum Einsatz: The Qt Company spricht von Mil-

lionen von Fahrzeugen, deren IVI-Syste-me Qt verwenden.

Durch die Kombination bewährter Komponenten und Tools in einem Paket ist die Qt Automotive Suite nun als ferti-ges Angebot ausgelegt. Die Suite basiert auf dem Qt Toolkit, das Bibliotheken, Tools, Hardware-Anpassung und fertige Komponenten umfasst und zielt darauf ab, die Tools und Software-Komponenten für IVI-Benutzerschnittstellen zu vereinen und zu vereinfachen. The Qt Company, Pelagicore und KDAB haben die Suite gemeinsam vorgestellt und schöpfen dabei aus ihren Erfahrungen bei der Bereitstel-lung von UI-Software an über 20 Auto-motive-Kunden. Auf Basis der Genivi-Auto-motive-Plattformarchitektur und mithilfe der plattformübergreifenden Auslegung der Qt-Technologie können zahlreiche Entwick-ler das neue Angebot nutzen.

Die Qt Automotive Suite steht als dua-les Lizenzmodell zur Verfügung: sowohl als Open-Source, wie auch eine kommer-zielle Version. The Qt Company lädt alle Interessierten dazu ein, bei der Definition von Automotive-relevanten APIs unter dem Qt Projekt-Governance-Modell mit-zuwirken. (lei)� n

infoDIREkt 701ael1215

Intel hat mit Qt binnen neun Wochen ein kom-plettes Automotive-HMI entwickelt.

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ZugangskontrollsystemeFunkschlüssel jenseits von PASE

Continental hat ein schlüsselloses Zugangs- und Start-System entwickelt, das berechtigte Personen bei Annä-herung ans Fahrzeug erkennt und individuelle Einstellungen bereits auf dem Weg zum Fahrzeug vornimmt. Der Gateway-Key baut dabei eine Brücke zwischen Smartphone und Auto. Autor: Jens Wallmann

Continental erweitert klassische Schlüsselfunktionen wie Schlüs-selbart, Wegfahrsperre und Fern-

bedienung durch Einsatz von ID-Geber-Schlüsseln mit Rückkanal um passiven Zugang und Motorstart, distanzbasierten Zugang, Fahrzeugstatus sowie Web-basierte Dienste. Während die klassische Wegfahrsperre als Nahfeldsystem mit wenigen Millimetern Reichweite zwischen Zündschloss- transponderspule und Transponderchip im Schlüssel realisiert ist, erfolgt die passive Motorstartfreigabe (PASE) über Langwellentriangulation bei 125 kHz mithilfe mehrerer Ferritantennen im gesamten Fahrgastraum – der Schlüssel bleibt dabei in der Hosentasche.

Der konventionelle Fahrzeugzugang über Funkschlüssel und Zentralverriege-lung wächst künftig massiv an Funktions-umfang, steigert damit den Fahrzeugkom-fort und ermöglicht beispielsweise auch eine Autorisierung über Web-basierte Dienste von Fahrzeugvermietungen.

Distanzbasierte ZugangskontrolleContinentals neues Zugangskonzept ver-folgt eine automatische entfernungsab-hängige Erkennung des Fahrers durch das Fahrzeug, sobald er sich seinem Auto

Die Kommunikationskette eines Gateway-Keys kann auch Bluetooth Smart (BLE, Bluetooth Low Energy) mit einschließen.

Ein distanzbasiertes Zugangskontrollsystem bietet neue Sicherheits- und vor allem Komfort-Features.

nähert (Distanzbasierter Zugang). Begrü-ßungsbeleuchtung und personalisierbare Merkmale wie Sitzposition, Klimaeinstel-lungen und Entertainment-Vorlieben las-sen sich bei wenigen Metern Abstand zum Fahrzeug aktivieren.

Das Approach-Unlock-Konzept entrie-gelt dann in unmittelbarer Fahrzeugnähe die jeweilige Fahrzeugtür und öffnet sie gegebenenfalls auch schon einen Spalt weit, was sich auch zur automatischen Kof-ferraumöffnung eignet. Dasselbe System kann das Fahrzeug automatisch verschlie-ßen und einen Fahrzeugstatus im Schlüs-sel speichern, sobald sich sein Fahrer nach dem Abstellen vom Auto entfernt.

Fahrzeugschlüssel über eine Smart-App steuernDer Gateway-Key bezieht Mobilgeräte wie Smartphones oder Smartwatches als Bedienelemente ins Zugangssystem und zum Motorstart ein. Dabei übernimmt der vom Fahrer mitgeführte Fahrzeugschlüs-sel die Rolle eines Mittlers: Er kann per BLE (Bluetooth Low Energy) oder NFC (Nahbereichs-Kommunikation) Kom-mandos von einer Smartphone- oder Smartwatch-App empfangen und diese über einen automobiltauglichen sicheren

Funkstandard mit dem Fahrzeug kommu-nizieren. So lassen sich per App Türen ent-riegeln, Fenster öffnen oder andere Fahr-zeugfunktionen fernbedienen, aber auch Informationen aus dem Fahrzeug zum mobilen Endgerät hochladen – beispiels-weise die GPS-Fahrzeugposition, den Ver-riegelungsstatus, Reifendruck, Tankstatus und vieles mehr.

Smartphone als Shadow-KeyAls Freizeitschlüssel eignet sich eine Transpondereinheit in EC-Karten-Größe, welche über die NFC-Schnittstelle mit einem Smartphone kommuniziert und darüber auch mit Energie versorgt wird. Beide Komponenten bilden damit einen sogenannten Shadow-Key, mit dem sich eingeschränkt Funktionen wie die des Gateway-Keys ausführen lassen. Der Shadow-Key ist nicht nur in künftige son-dern auch in bestehende Baureihen inte-grierbar.

Continental versteht seine „Smart Device Integrated Access System“-Lösun-gen derzeit als Ergänzung der klassischen Zugangskontroll- und Start-Systeme von Fahrzeugen.� n


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Peter Lake , Ver-triebschef von ZF TRW, hat das Vor-standsressort Markt im ZF-Konzern übernommen.

David Weinstein ist der neue Presi-dent und Chief Exe-cutive Officer der CSA Group .

PERSONENTOSHIBA BALD OHNE BILDSENSOREN UND OHNE WEISSE LEDS

Tiefe Umstrukturierung Toshiba strukturiert massiv um. So trennt sich das Unternehmen unter anderem von den CMOS-Bildsensoren sowie von den weißen LEDs und von Fabs. „Im Rahmen der Strategie zur Klarstellung der Fokus-Geschäftsbereiche und zur Senkung von Fixkosten“ zieht sich Toshiba aus dem Geschäft mit CMOS-Bildsensoren zurück. In diesem Rahmen hat das Unternehmen einen Letter of Intent über den Verkauf seiner 300-mm-Waferfab in Oita an Sony unterzeichnet. Noch in diesem Jahr soll die Transaktion abgeschlossen sein.

Den Zugang zu den 200-mm- und 150- mm-Waferfabs will Toshiba sich zwar sichern, aber die Fertigungsstätten in Oita und Iwate in einem neu zu gründenden Unternehmen konzentrieren. In Oita fer-tigen etwa 2400 und in Iwate 800 Mitar-beiter analoge ICs/ASICs, System-LSI-Schaltungen und CMOS-Bildsensoren.

Bei den diskreten Halbleitern hat sich

das Unternehmen entschieden, „den Betrieb des Bereichs weiße LEDs einzu-stellen“, ließ aber keine Verkaufsabsichten erkennen. Die Management-Ressourcen sollen sich auf Leistungshalbleiter konzen-trieren. Im Bereich der LSI-Halbleiter bereitet Toshiba gerade die Gründung eines neuen Unternehmens vor, zu dem auch die erwähnten 150- und 200-mm-Fabs gehö-ren sollen. Gleichzeitig hat sich das Unter-nehmen eine „Zentralisierung der Found-ry-Nachfrage“ auf die Fahnen geschrieben – primär für Analog-ICs. Hier und bei ICs zur Motorsteuerung sieht man ein Markt-wachstum. Die bisher zugänglichen Infor-mationen vermitteln den Eindruck, dass Toshiba wirklich vor einer radikalen Umstrukturierung und Neugestaltung des Produktportfolios steht. Dabei soll auch Personal abgebaut werden. (av) ■


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Titelinterview Rutronik


IntervIew mIt Uwe rahn Und andreas mangler von rUtronIk

„An 48 V führt kein Weg vorbei, denn so

erzielen wir mehr Leistung bei kleineren Kabelquerschnitten.“

Uwe Rahn

service für den kundenAnfang diesen Jahres hat die Rutronik Elektronische Bauelemente GmbH ihre „Automotive Business Unit“ (ABU) gegründet. AUTOMOBIL-ELEKTRONIK erkundigte sich bei Uwe Rahn, Director der ABU, und Andreas Mangler, Di-rector Strategic Marketing & Communications, welche Mehrwerte ein Distributor im Automotive-Bereich bieten kann und welche logistischen und technischen Aspekte aktuell entscheidend sind. Das Interview führte Alfred Vollmer

Herr Rahn, wie laufen die Geschäfte in der Automotive Business

Unit, der ABU?

Uwe Rahn: Wir sind äußerst zufrieden mit der bisherigen Entwick-lung. Rutronik macht im Automotive-Bereich gut 48 % seines Gesamtumsatzes.Andreas Mangler: Wir sind bereits seit vielen Jahren mit einem ver-tikalen Segment im Automotive-Geschäft erfolgreich. Marktfor-scher gehen davon aus, dass die Automobilbranche mit der wei-teren Elektrifizierung im Fahrzeug pro Jahr so um die 15 % zulegt. Davon wollen wir mit der ABU profitieren; allerdings wollen wir stärker als der Markt wachsen.

Warum haben Sie eine separate ABU gegründet?

Andreas Mangler: Grundsätzlich sind wir vom Geschäftsmodell her der Vermittler und Dienstleister zwischen einem Tier-1- oder Tier-2-Automotive-Zulieferer und den Bauelementeher-stellern. Gleichzeitig hat unser Kunde in den meisten Fällen einen Bestückungs- beziehungsweise Fertigungsdienstleister auf der einen Seite und einen Technologiedienstleister auf der anderen Seite.

Durch den hohen Kostendruck in der Branche sind auch die Tier-1/Tier-2 gezwungen, die Systemleistung zu vergleichen. Wir können sie mit den automotive-erfahrenen Applikationsingeni-euren und Produktmanagern der ABU und unserer breiten Pro-duktpalette dabei unterstützen, diese Kosten zu reduzieren.

Wo kommt im Automotive-Business der Distributor ins Spiel, und

welchen Mehrwert bietet er?

Andreas Mangler: Als Distributor können wir den Kunden her-stellerneutral und technologieneutral unterstützen, denn wir vertreten nicht nur einen Hersteller und nicht nur eine Lösung. So können wir letztendlich für die Balance aus Technologie und Preis gemäß den Forderungen des Pflich-ten-/Lastenhefts sorgen. Mit unserem gro-ßen Blickwinkel suchen wir aus unserer breiten Linecard die beste Technologie für den Kunden aus. Speziell für das Automo-tive-Segment haben wir viele Produkte im Programm, die gemäß AEC-Q100/200 qualifiziert sind.

Außerdem kommen von Anfang an auch logistische Aspekte dazu, denn eine auto-

matisierte, bedarfsgerechte Belieferung hilft, die Kosten zu redu-zieren, etwa durch geringere Lagerhaltungskosten. Gleichzeitig muss sie aber auch absolut zuverlässig und sicher sein – gerade in der Automobilbranche. Das schaffen wir mit hochautomati-sierten Systemen: Wir können die Warenwirtschaftssysteme unserer Kunden über beliebige Datenformate direkt an unsere Logistik anbinden. Hier setzen wir letztlich bereits Industrie 4.0 um. Dadurch hat der Kunde einen deutlich geringeren Zeit- und Kostenaufwand für die Beschaffungsprozesse, kann aber sicher sein, dass er alle benötigten Bauteile zur richtigen Zeit an den richtigen Ort geliefert bekommt. Prozesskonforme Traceability spielt ebenfalls eine Rolle; auch hier unterstützen wir unsere Kunden auf Wunsch mit kundenspezifischen Labels.

Und als global tätiger Distributor können wir noch einen Mehrwert bieten: Wir können unsere Kunden weltweit durch-gängig unterstützen – selbst dann, wenn der Kunde seine Pro-duktion auf einen anderen Kontinent verlagert oder nach Asien oder in die USA expandiert. Wir können Prozesse skalieren und sie in beliebige Länder portieren. Damit sind wir praktisch einzigartig auf dem Markt, denn Rutronik ist ja fast komplett aus sich selbst heraus gewachsen, also ohne Zukäufe. Deshalb sind wir weltweit ein Unternehmen aus einem Guss, mit einer zentralen IT, zentralen Systemen und einer zentralen Organi-sationsform.

Was genau meinen Sie dabei mit Skalierbarkeit?

Andreas Mangler: Damit meine ich die Flexibilität unserer Tools im Rahmen der Logistikprozesse. Unser System ist so aufge-baut, dass wir auch länderspezifische Anforderungen abdecken können, indem wir gewisse Parameter setzen oder diese ver-ändern. Das ist die Voraussetzung, um relativ schnell zu expan-dieren. So gibt es zum Beispiel bei den Steuergeräten immer

Anpassungen an den jeweiligen Aus-liefermarkt, denn in Deutschland, in Nordeuropa, in Asien, im nordameri-kanischen Markt – meist mit Produk-tion in Mexiko – gelten andere Rand-bedingungen, die der OEM erfüllen muss. Diese müssen wir mitmachen und auch auf eine reduzierte oder ver-änderte Stückliste eingehen. Daran passen wir uns flexibel an.

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„Wir unterstützen den Tier-2-Kunden so, dass er einen Sup-port-Level wie ein Tier-1 bekommt.“

Andreas Mangler

Wo unterscheidet sich Rutronik noch von anderen Distributoren

im Automobilbereich?

Uwe Rahn: In der Automotive Business Unit verfolgen wir ein anderes Konzept als unsere Mitbewerber. So führen wir unter der Flagge der ABU ganz bewusst einige selektierte Hersteller. Hierfür haben wir aus unserer gesamten Portfolio-Bandbreite die Hersteller ausgewählt, die ganz spe-zifischen Kriterien entsprechen. Dazu gehören zum Beispiel automotive-quali-fizierte Produkte, die langfristige Tech-nologie-Roadmap des Herstellers, welt-weite Unterstützung der Beschaffungs-prozesse und globale Ausrichtung des technischen Supports für unsere Kunden mit dem Ziel der weltweiten Belieferung.

Wir arbeiten mit den speziellen Her-stellern sehr eng zusammen, auch schon im Vorfeld, wenn zum Beispiel neue Produkte definiert werden, die er vielleicht in den nächsten Jahren promoten möchte. Diese Informationen sind im Gespräch mit unseren Kunden sehr hilf-reich, weil auch sie langfristig planen müssen.

Außerdem legen wir viel Wert darauf, unseren Kunden nur Bauelemente zu empfehlen, die auch der Zertifizierung der Automotive-Welt entsprechen. Während Google, Apple und Co. ins Fahrzeug drängen, kommen zunehmend nicht-automo-tive-zertifizierte Bausteine ins Fahrzeug. Hier müssen wir Aspekte der Gewährleistung, Garantie und Langzeit-Liefer-barkeit gezielt abklären.

Welche nicht gemäß AEC-Q100 qualifizierten Produkte gehören

bei Rutronik zum Automotive-Bereich?

Uwe Rahn: Im Antriebsstrang und im Power-Management haben wir ausschließlich AEC-Q100 beziehungsweise AEC-Q200-qua-lifizierte Produkte – und das wird auch so bleiben. In den Berei-chen Infotainment und Fahrerassistenzsysteme ist das nicht immer erforderlich, vor allem bei der Videosignalverarbeitung und Über-wachung. Ein Kamerasystem enthält zum Beispiel einen großen

Bilddatenspeicher, der garantiert kein typisches AEC-Q100-Produkt ist. Auch die PCs haben ihren Ursprung in der Con-sumerwelt, halten aber über die Industrie-PCs im Embedded-Bereich Einzug in den Automotive-Bereich.

Das ist eine typische Migration, die dort im Moment stattfindet. Das vielleicht bes-te Beispiel sind Displays. Kein aktuell ver-bautes Display der Welt arbeitet bei -40 °C einwandfrei. Weil die in der Automo-

bilwelt benötigten Stückzahlen im Vergleich zur Consumer- und Industriewelt ziemlich gering sind, rechnet sich eine AEC-Q100-Qualifikation für die Displayhersteller kaum. An dieser Stelle kommen wir wieder ins Spiel, denn wir unterstützen die OEMs, dass sie trotzdem geeignete Displays einbauen können.

Wann greift Rutronik auf externe Dienstleister zurück?

Uwe Rahn: Bei der Softwareentwicklung arbeiten wir mit spezia-lisierten Partnern zusammen. Erst vor kurzem hatten wir ein Referenzprojekt zur Entwicklung eines Prototypen, durch das unser Kunde gut ein Drittel der Entwicklungskosten sparen konnte – immerhin eine Einsparung im fünfstelligen Euro-Bereich. Gleichzeitig hatte dies den Gewinn wertvoller Zeit zur Folge, die er wiederum für weitere Aufgaben verwenden konnte.

Andreas Mangler und Uwe Rahn im Gespräch mit AUTOMOBIL-ELEKTRONIK-Redakteur Alfred Vollmer. (v. r. n. l.)




Welche Hersteller repräsentiert Rutronik in seiner Automotive

Business Unit?

Uwe Rahn: Bei Renesas, ST Microelectronics und Infineon stehen die Mikrocontroller sowie die Power-Bausteine im Mittelpunkt – unter anderem auch Dual- oder Quad Core-MCUs für sicher-heitsrelevante Applikationen. Infineon hat zudem automotive-relevante Sensoren im Programm. Bei Rohm geht es mehr um die analogen Bausteine wie Operationsverstärker und LED-Ansteu-erungen. Gerade im LED-und OLED-Bereich gibt es derzeit sehr viele Aktivitäten: von der Ambiente-Beleuchtung bis zum Fahr-licht und den Blinker-Einheiten. Licht wird zunehmend zum Unterscheidungsmerkmal, auch im Interieur der Marken. Dafür benötigen wir diagnosefähige intelligente LED-Ansteuerungen.

Diodes verfügt über zertifizierte Transistoren und MOSFETs. So wird der Hersteller ab 2016 mit neuen MOSFET-Typen in einem Power-Di-SMD-Package mit 5 mm x 6 mm Chips mit einer größeren Stromtragfähigkeit und einer Spannungsklasse bis 100 V integrieren. Das sind die idealen Bauelemente, wie sie für den kommenden 48-V-Bereich zum Beispiel in Nebenaggregaten benötigt werden. Außerdem hat Diodes diverse Schutzbausteine gegen Überspannungen und Überströme für LIN- und CAN-Bussysteme im Programm.

Von AVX kommen speziell für das Auto entwickelte MLCC-Kon-densatoren wie Flexitherm und Fle-xisave sowie Quarze hinzu, von JAE spezielle Steckverbinder, unter anderem für den neuen Standard USB 3.1 Typ C.

Darüber hinaus überprüfen wir gezielt, welche Komponenten ande-rer Hersteller für die ABU geeignet

sind. Da Rutronik 130 Hauptlinien im Programm hat, werden sicherlich noch Hersteller zur ABU hinzukommen. Bei Bedarf stehen dem Kunden natürlich auch alle anderen Produkte aus der Rutronik-Linecard zur Verfügung. Hier prüfen wir dann aber ganz genau, ob sie auch wirklich den Anforderungen entsprechen.

Wie sieht es bei den Displays aus?

Uwe Rahn: Bei Displays in den Dashboards fällt meistens der OEM die Entscheidung. Wenn es allerdings darum geht, das Dashboard-Cluster zu hinterleuchten, ist Rutronik beispielsweise mit LEDs von Osram oder Everlight und der passenden Ansteuerung invol-viert. Kleinere Displays wie Temperaturanzeigen im Fond laufen ebenso über die Distribution. Auch bei solch relativ einfachen Anzeigen stellen sich Fragen nach der richtigen Technologie, um die spezifischen Anforderungen an Temperatur, Blickwinkel, Lebenszeit sowie Kontrast und so weiter erfüllen zu können. Hier steht die Distribution mit technischer Expertise zur Verfügung, um passende Lösungen vorzustellen. Derzeit sind für E-Fahrzeu-ge auch Ladekabel mit integriertem Display in der Entwicklung, das den aktuellen Ladezustand und den Situationsstatus darstel-len kann. Hierfür bieten sich vor allem unsere OLED-Displays an.

Was beschäftigt derzeit die Branche

im Design-Bereich?

Uwe Rahn: Das sind vor allem der beschränkte Bauraum und die Gewichtseinsparung im Fahrzeug. Weil zum Beispiel künftig viel mehr elektrisch angetriebene Verdichter – Turbolader – verbaut werden, rückt unter anderem das Thema 48 V in den Fokus, denn unter 2,5 kW

Uwe Rahn: „Neue Zweikreis-Bordnetze benötigen ein software-basiertes Power-Management.“

Andreas Mangler: Wir können „letztendlich für die Balance aus Technolo-gie und Preis gemäß den Forderungen des Pflichten-/Lastenhefts sorgen“.

„Sicherheit erfordert definitiv Investitionen, doch langfristig

kommt keiner um eine ver-nünftige Hardware- und Soft-wareverschlüsselung herum.“

Uwe Rahn

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InterviewerAlfred VollmerRedakteur der AUTOMOBIL-ELEKTRONIK.


Leistung des Elektromotors kann ein Verdichter meist nicht den geforderten Ladedruck aufbauen.

Außerdem setzen vermehrt Kunden auf Elektronik, die ursprünglich aus der reinen Kabelkonfektionierung kommen. Deren Ziel ist es, die Elektronik mit ihren Kabelbäumen zu ver-heiraten und den Tier-1 und OEMs als Komplettlösung anzubie-ten. Diese Kunden denken beispielsweise darüber nach, eine Lösung zum Trennen der Spannungsversorgung im Fehlerfall oder bei einem Unfall zu realisieren. Auch der Ersatz von klassi-schen Sicherungen und Relais steht auf der Agenda. Hier wird es jedoch im ersten Schritt keinen kompletten Ersatz einer Relais-Box geben, da man sich zunächst nur auf die elektronische Absiche-rung eines Teilbereiches konzentriert. Speziell hierzu wird es zum Beispiel von Infineon eine neue E-Power-Familie geben, die unter anderem als Ersatz für ein klassisches Relais entwickelt wurde.

Welche Aspekte sind denn in punkto

48 V besonders wichtig?

Uwe Rahn: An 48 V führt kein Weg vor-bei, denn so erzielen wir mehr Leistung bei kleineren Kabelquerschnitten. Dies bedeutet die Erhöhung des Wirkungs-grads und durch eine Gewichtersparnis auch die Senkung des CO2-Ausstoßes. So ist dieser Spannungslevel zum Bei-spiel für neue PTC-Applikationen künf-tig zwingend notwendig, da man hier-mit die Leistungsperformance der Aktuatoren komplett ausnut-zen kann. Der Wechsel von einem 40-V oder 60-V-MOSFET im 12-V-Bordnetz zu einem 100-V-MOSFET für die 48-V-Welt ist noch der einfachere Teil; mehr Aufmerksamkeit erfordern Tran-sienten und Kaltstart-Szenarien.

Welche Bedeutung hat die Elektromobilität für Ihre ABU?

Uwe Rahn: Selbstverständlich spielt das für die ABU eine sehr große Rolle, zumal sich hierzu folgende Trends abzeichnen: Kom-mende Hybridkonzepte werden die Zunahme des Leistungselek-tronik-Anteils beschleunigen. Der Einsatz innovativer Hybrid-technologien kombiniert mit mehr software-basierten Funktio-nen wird verstärkt zur Mechatronisierung von Systemkompo-nenten führen. Komplexe Zweikreis-Bordnetze können zukünf-tig nur über intelligentes software-basiertes Power-Management gesteuert werden. Und schließlich die zunehmende Dezentrali-sierung durch den Einsatz von intelligenten Sensoren und Aktu-atoren inklusive Signalbearbeitung vor Ort.Andreas Mangler: Ein Kernproblem der Elektromobilität ist derzeit die Abschätzung der Batterie-Lebensdauer, um so eine zuverläs-sige Reichweitenkalkulation zu ermöglichen. Außerdem ist ein passendes Geschäftsmodell rund um das Second-Life der Hoch-voltbatterien erforderlich. Hier arbeiten wir – auch zusammen mit Hochschulen – an sehr innovativen marktfähigen Lösungen.

Was macht Rutronik im Bereich Security?

Uwe Rahn: Hierfür haben wir spezifische Produkte im Programm, zum Beispiel von Infineon. Derzeit gibt es im Security-Bereich allerdings noch nicht die Nachfrage, die man sich erhofft hatte,

obwohl es in letzter Zeit durchaus publikumswirksame Hacks von Autos gegeben hat. Ein Grund könnten die Kosten sein. Sicherheit erfordert definitiv Investitionen, doch langfristig kommt keiner um eine vernünftige Hardware- und Softwarever-schlüsselung herum. Auch eine adäquate Trennung von Systemen ist erforderlich: Zum einen weil der Kunde LTE, Bluetooth, WLAN und Ethernet möchte, und zum anderen aber auch im Zusam-menhang mit E-Call müssen die Halbleiterhersteller mehr mit IT-Spezialisten zusammenarbeiten. Dabei kommt es darauf an, dass alle Beteiligten an einem Strang ziehen – vom OEM über die Zulieferer bis zum Dienstleister.

Gleichzeitig sollen Updates in Zukunft über die Luftschnitt-stelle, also Over-the-Air, erfolgen. Die komplexe Aufgabe besteht hier darin, Security und OTA in Einklang zu bringen. Mithilfe von Security-Mikrocontrollern lässt sich die Luftschnittstelle

sauber abbilden, doch die Absicherung des Fahrzeugs von morgen muss mehrschichtig erfolgen. Unsere Auf-gabe als Distributor und speziell der ABU liegt in der Beratung, wie unsere Kunden solche Systeme umsetzen können.

Welche Rolle spielt die Sensorik?

Andreas Mangler: Im Sensorbereich hat Rutronik das umfassendste und durch-gängigste Portfolio auf dem Markt.

Alles, was an Sensorik im Fahrzeug benötigt wird, findet sich bei uns im Portfolio. Damit können unsere Kunden mit unseren Bausteinen praktisch jede physikalische Größe erfassen und wei-ter verarbeiten.

Welche strategischen Ziele verfolgen Sie mit der Automotive Busi-

ness Unit?

Andreas Mangler: Wir wollen in erster Linie neue Kunden anspre-chen, denn bislang hat man Rutronik im Bereich Automotive nicht umfassend wahrgenommen. Als wir bekanntgegeben haben, dass wir eine eigene Automotive Business Unit gründen, war das Interesse in der klassischen Automotive-Branche sehr groß, und wir konnten vom Start weg zahlreiche interessante Kontakte knüpfen.

Viele unserer Kunden sind keine Tier-1, wollen aber in Zukunft komplexere Systeme an den OEM liefern, denn die Automobil-hersteller konzentrieren sich mehr und mehr auf ihre spezifischen Kernkompetenzen und geben periphere Projekte zunehmend an Dienstleister ab. Wir unterstützen den Tier-2-Kunden so, dass er einen Support-Level wie ein Tier-1 bekommt. � n

„Wir können Prozesse skalieren und sie in belie-

bige Länder portieren. Damit sind wir praktisch

einzigartig auf dem Markt.“

Andreas Mangler



Fahrerassistenzsysteme Urban


ADAS und mehr für die StadtBenutzergerechte Assistenzsysteme und Netzmanagement im urbanen Raum

Das Projekt Urban ist quasi abgeschlossen. AUTOMOBIL-ELEKTRONIK besuchte die Abschlusspräsen-tation und berichtet auch über diverse Demonstrationsfahrzeuge, die zeigten, wie intelligente und kooperative Systeme den Stadtverkehr zukünftig noch sicherer, wirtschaftlicher und umweltverträg-licher gestalten können. Autor: Alfred Vollmer

So zeigte Audi beispielsweise ein System, das vor einem Hin-dernis automatisch bremst und dieses umfährt – und zwar mit einer Lenkwinkelreduktion von bis zu 75° – eine Überlagerungs-lenkung mit einem zweiten Lenkaktor macht’s möglich. Durch Einzelradabbremsung erzielte das Unternehmen zusätzlich eine Lenkwinkelreduktion um 20°. Sehr komplex ist auch die von Continental gezeigte Erkennung von Fußgängern und Einkaufs-wagen mit automatischem Ausweichen, wenn Bremsen allein nicht ausreicht. Die nächste Stufe ist dann das Erkennen verletz-licher Objekte. Wenn Bremsen nicht mehr ausreicht, rammt das Fahrzeug dann lieber einen Einkaufswagen, um so einen Roll-stuhlfahrer oder Fußgänger zu verschonen.

Mensch im VerkehrIm Arbeitsbereich Mensch im Verkehr, dem dritten Themen-schwerpunkt, stand der Mensch in all seinen Rollen als Teilneh-mer im städtischen Verkehr im Mittelpunkt. Zur Erforschung des menschlichen Verhaltens entwickelten die Unternehmen neue Methoden und Systeme, welche die Absichten des Fahrers zum Beispiel aufgrund seiner Kopfbewegung rechtzeitig erkennen und ihm helfen, die Herausforderungen des Stadtverkehrs erfolg-reich zu meistern. In realitätsnahen Simulationsumgebungen und Demonstratorfahrzeugen waren zudem neuartige Konzep-

Ziel der Forschungsinitiative Urban war es, den Verkehr der Zukunft sicherer und effizienter zu gestalten. Urban steht für „Urbaner Raum: Benutzergerechte Assistenz-

systeme und Netzmanagement“. 31 Partner (siehe Infokasten) entwickelten gemeinsam neue Fahrerassistenz- und Verkehrs-managementsysteme für die Stadt.

Damit soll ein erheblicher Beitrag zur Erhöhung der Sicherheit im Straßenverkehr geleistet werden. Ziel ist es, die Anzahl der Verkehrsunfälle zu reduzieren und deren Schwere zu verringern. Bei der offiziellen Abschlusspräsentation zum Ende der vierjäh-rigen Forschungsaktivitäten zeigten die Beteiligten zahlreiche Exponate sowie knapp 100 Demonstrationsfahrzeuge.

Kognitive AssistenzDer Themenschwerpunkt Kognitive Assistenz präsentierte neu-artige Systeme für den typischen Stadtverkehr wie Gegenverkehr bei Engstellen oder Spurwechsel mit kleinen Lücken. Auch das Notausweichen bei gefährlichen Situationen mit Fußgängern und Radfahrern konnten die Besucher der Abschlusspräsentati-on live erleben. Notwendig für die komplexen Verkehrssituatio-nen in der Stadt ist eine zuverlässige Umgebungserfassung aller Verkehrsteilnehmer; diese umfasst erstmalig auch die Fußgän-gerabsichtserkennung.

Bild oben: Für bessere Simulations-modelle blendet dieses System das Verhalten des realen Fußgängers in eine virtuelle Fahrsituation ein.

Bild links: Vehicle in the Loop: Wäh-rend der Fahrer mit einem realen Fahrzeug auf einer Verkehrsübungs-fläche fährt, sieht er in seiner Brille das rechts oben sichtbare, live er-rechnete Bild der Testsituation – auch wenn er den Kopf dreht.Bil

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te für die Mensch-Maschine-Interaktion zu sehen. Ein wesent-licher Punkt war dabei auch das sogenannte Warndilemma: Der Fahrer sollte nicht mit Warnungen belästigt (überwarnt) werden.

Vernetzte VerkehrssystemeIm Themenschwerpunkt Vernetzte Verkehrssysteme präsentier-ten die Beteiligten unter anderem die Fahrzeugfunktion Ampelas-sistenz im realen Verkehrsgeschehen. Dabei fuhr entweder das Fahrzeug teilautomatisiert durch eine Kreuzung oder der Fahrer erhielt Empfehlungen für das ideale Überqueren der Kreuzung. Die unterschiedlichen Funktionen wie Kreuzungslotse, Grüne-Welle-Assistent und Verzögerungsassistent arbeiteten dabei in diversen Versuchsfahrzeugen.

MAN demonstrierte beispielsweise ein Lkw-HMI zur Längs-dynamikregelung, das die Ampelphasen auswertet und dann entsprechende Infos zum Ausrollen vor einer Ampel gibt. In einem anderen Projekt erhielten Verbrenner- und E-Fahrzeuge jeweils individuell auf den Motortyp zugeschnittene Routen-empfehlungen, um so möglichst effizient zu fahren. Die smarte Kreuzung arbeitet mit Radarsensorik und erkennt auch Radfah-rer, während der Kreuzungslotse Einsatzfahrzeuge mit einge-schaltetem Sondersignal aus 300 m Entfernung erkennt und entsprechend die Ampel auf grün schaltet. ■


Projekt Urban

31 Partner aus Automobil- und Zulieferin-dustrie, Elektronik- und Softwarefirmen, Universitäten, Forschungsins-titute und Städte haben sich im Verbundprojekt Urban zusammenge-schlossen. In gemeinsamer Forschungsarbeit entwickeln sie bis An-fang 2016 neue Fahrerassistenz- und Verkehrsmanagementsysteme für die Stadt. Besondere Beachtung findet dabei der Mensch in seinen vielfältigen Rollen im Verkehrssystem – als Fahrer, Fußgänger, Radfah-rer oder Verkehrsplaner. Das Gesamtbudget für die Forschungskoope-ration beträgt 80 Millionen Euro. Rund 50 % davon trägt das Bundes-ministerium für Wirtschaft und Energie ( BMWi ).Beteiligt sind, Audi , BMW (AG und Group Forschung und Technik), Bosch , BAST (Bundesanstalt für Straßenwesen), drei Divisionen von Continental , Daimler , DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raum-fahrt), Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO , Gevas Software, Heusch/Boesefeldt , Hochschule für Technik und Wirt-schaft des Saarlands, Ifak Magdeburg, MAN , Opel , PTV Group , IKA (Ins-titut für Kraftfahrzeuge) der RWTH Aachen , Landeshauptstadt Düssel-dorf, Stadt Kassel, TU Braunschweig , TU Chemnitz , TU München , Tom-tom Development Germany, Transver , Universität der Bundeswehr München , die Universitäten Duisburg-Essen , Kassel und Würzburg so-wie die Volkswagen AG. Als Unterauftragnehmer arbeiten zudem zahl-reiche Universitäts- und Forschungsinstitute sowie kleinere und mit-telständische Unternehmen in den Projekten mit.Weitere Informationen finden Sie unter www.urban-online.org

Eck-DATEN

© ZF TRW 2015

VERTRAUEN IM FOKUS

Die Hände vom Steuer zu nehmen entspricht keiner verantwortungsvollen Fahrweise. Für die autonomen Fahrzeuge von morgen bauen die Sicherheitssysteme von ZF TRW gemeinsam mit den führenden Herstellern bereits heute Vertrauen auf, indem sie die immer strengeren Vorschriften erfüllen. Mit dem Fokus auf ganzheitliche, nahtlos integrierte Sicherheitssysteme kann ZF TRW die Hersteller weltweit dabei unterstützen, das Vertrauen einer neuen Generation an Fahrern zu gewinnen.

KOGNITIVE SICHERHEITSSYSTEME

AutorAlfred VollmerRedakteur AUTOMOBIL-ELEKTRONIK.

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20 AUTOMOBIL ELEKTRONIK 11-12 / 2015 www.automobil-elektronik.de

Fahrerassistenzsysteme Sicherheitsbewertung

Simulation, Szenarien, TestSicherheitsbewertung von automatisierten Fahrfunktionen

Viele etablierte und neuartige Testverfahren liefern wichtigen Input für die Simulation, können isoliert aber keine Prognose der gesamthaften Sicherheitswirkung im Verkehr liefern. Neben der Entwicklung und Parametrierung von Modellen liefern Testinstanzen Hinweise, welche Szenari-en hinsichtlich der Sicherheit von Automatisierung besonders zu betrachten sind. Mit einer stan-dardisierten, harmonisierten und von allen Stakeholdern akzeptierten Methode soll die gesamt-hafte Bewertung der Auswirkungen neuer Systeme wie FAS oder HAF auf die Verkehrssicherheit möglich werden. Autoren: Prof. Klaus Kompass, Dr. Thomas Helmer, Dr. Lei Wang, Dr. Ronald Kates

weise für eine positive gesamthafte Sicher-heitswirkung im Sinne einer fundierten Quantifizierung. Die Herausforderung liegt zum einen in der Größe und Varia-bilität des Situationsraumes (zum Beispiel Autobahnverkehr), zum anderen in der Wechselwirkung zwischen Automatisie-rungsfunktion und Verkehrskontext.

Die meisten aktuellen Fahrerassistenz-systeme (FAS) überwachen zwar kontinu-ierlich wichtige Kenngrößen von Fahrer, Fahrzeug und Umfeld, geben aber ver-gleichsweise selten Warnungen ab oder greifen in die Fahrzeugführung ein (bei-spielsweise Notbremssysteme). Im Gegen-satz dazu beeinflussen HAF oder regeln-de FAS wie ACC (Adaptive Cruise Control) dauerhaft und unmittelbar die Fahraufga-be. Folglich sind hier deutlich mehr Ver-kehrssituationen und damit ein größerer Szenarienraum für die Sicherheitsbewer-tung von Bedeutung. Der Sicherheitsnut-zen von HAF lässt sich verhältnismäßig

gesellschaftliche Akzeptanz, Komfort, Effizienz und mehr. Zur Erreichung der Zulassungsfähigkeit und schließlich nach Markteinführung der gesellschaftlichen Akzeptanz muss die Sicherheitsbilanz von höherer Automatisierung (HAF) mindes-tens ein allgemein anerkanntes Niveau erreichen. OEMs und Zulieferer müssen sie also bereits während der Entwicklung berücksichtigen und quantifizieren.

Sicherheit im ZentrumDie Hypothese, dass automatisierte Fahr-funktionen zu einer Verbesserung der Ver-kehrssicherheit insgesamt beitragen wer-den, ist naheliegend, denn fortschrittliche Technologien versprechen im Vergleich zur rein vom Menschen gesteuerten Fahrt erhebliche Verbesserungen hinsichtlich Wahrnehmung und Interpretation des Umfelds, Vorausschau, defensiver Fahr-weise und Auflösung von Konfliktsitua-tionen. Allerdings fehlen bislang Nach-

Seit Jahrzehnten arbeiten Forscher an der schrittweisen Automatisierung des Fahrzeugs – bis hin zur vollstän-

digen Übernahme aller Fahreraufgaben durch das Fahrzeug. Sie zielt darauf ab, die Belastung des Fahrers zu senken, sodass er die Zeit mit anderen Tätigkeiten nutzen kann. Zusätzlich kann eine entsprechende Durchdringung des Verkehrs mit automa-tisierten Fahrzeugen eine effizientere und damit ressourcenschonendere Auslastung der Straßen ermöglichen.

Dabei ist der Grad der Automatisierung zentrales Element in der Diskussion. Sobald der Fahrer nicht mehr Teil des Regelkreises ist und die Verantwortung auf das Fahrzeug übergeht (ab SAE Level 3), stellen sich eine Reihe neuer Fragen hinsichtlich Technologie, Einbindung des Menschen, rechtlicher Rahmenbedingun-gen und gesellschaftlicher Auswirkungen.

Im Zentrum der Betrachtung stehen in erster Linie Sicherheitsaspekte, danach

Szenarienbeschreibunginkl. Exposition

Methodik fürstochastische Variation

De�ntion der Bewertungsmaße

StandardisierungProzesse/Methodik/Modelle

Granularität der SensormodelleAusprägung der Fahrermodelle

Szenarien-Screening

• Risikoanalyse• Dauerlauf (virtuell, real)• Unfalldaten• FOT, NDS• Fail-Operational use - cases• ...

• Straßentyp• Sichtbarkeit• Fahrtrichtung• Verkehrsdichte• Tageszeit• ...

• Funktionsausprägung• Bewertungsmaße• Nutzen-/Risikobewertung

• Erzeugung zahlreicher repäsentativer Szenarien• Stochastische Variation (Monte Carlo)

• Auswahl relevanter Szenarien• Identifikation relevanter Parameter• Festlegung von Einflussfaktoren• ...

• Fahrer (Fahrerreaktion, Fahrerleistung, ...)• Verkehrsteilnehmer (Fußgänger, Radfahrer, ...)• Fahrzeugmodell (Dynamik, ...)• Sensormodelle (Wetter, Helligkeit, Field of View, ...)

Szenarien Szenarienraum

Modellierung

Szenarienvariation

Simulation und Bewertung

Bild 1: Schematischer Prozess der virtuellen Bewertung.

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einfach durch Betrachtung der heutigen Sicherheitsdefizite in entsprechenden Ver-kehrskontexten ermitteln. Um mögliche neu entstehende, a-priori unbekannte, automationsspezifische und sicherheits-relevante Situationen in der Entwicklung berücksichtigen zu können, müssen diese zunächst entdeckt werden. Darüber hinaus ist es notwendig, die Quantifizierung der Sicherheitsbilanz für HAF vor einer mög-lichen Markteinführung zu erbringen, was eine prospektive Bewertung erfordert; ret-rospektive Methoden sind ungeeignet.

Prinzipiell kann jede Änderung an der Funktion, sei es an der Sensorkonfigu-ration, im Umfeldmodell, in der Fahrstra-tegie oder bei der Hand-lungsausführung, zu neuen und anderen kri-tischen Situationen und somit zu sicherheitsrele-vanten Veränderungen im Verkehr führen. Folg-lich wird eine kontinuier-liche, ressourceneffizien-te und vor allem schnelle Bewertung der Funktion ein integraler und permanenter Bestandteil der Entwicklung sein, im Gegensatz zu einem separaten oder nach-gelagerten Schritt. Diese entwicklungs-begleitende Bewertung dient nicht nur der Gestaltung und Optimierung der Funkti-on; sie muss aus den zuvor genannten Gründen auch Teile der Absicherung leis-ten, was zusätzliche Anforderungen bedingt. In einer klassisch se quen ziellen Abfolge von Entwicklung und Bewertung beziehungsweise Absicherung wären auf-grund der technischen Komplexität von HAF und der damit zusammenhängenden Vielzahl von Testszenarien viele Iterati-onsschritte und folglich extrem lange Ent-wicklungszyklen notwendig.

Die Seltenheit kritischer Situationen im Realverkehr macht sehr lange Beobach-tungszeiten und Erprobungsdauern not-wendig. Aktuell verfügbare Testinstanzen für FAS erfüllen das nicht: Entweder kön-nen sie die seltenen sicherheitsrelevanten Situationen nicht schnell genug erfassen und/oder sie sind nicht dafür ausgelegt, Nutzen und Risiken im Verkehr als gesamt-hafte Sicherheitsbilanz zu berücksichtigen. Für HAF sind somit aussagekräftige Methoden erforderlich, die eine echte Inte-gration von Bewertung und Optimierung in den Entwicklungsprozess erlauben.

Die Veränderung der Verkehrssicherheit durch FAS oder HAF weist Analogien zum

Gesundheitswesen auf. Der Verkehr wird mit einem System „behan-delt“, mit Auswirkungen auf die Verkehrssicher-heit. Bei der Bewertung von Behandlungen im Gesundheitswesen gel-ten strenge Anforderun-

gen: der Qualitätsstandard sind prospek-tive, randomisierte und kontrollierte Stu-dien mit repräsentativen Stichproben. Die-ser Studienanspruch ist aus ethischen und praktischen Gründen im Realverkehr meist bei FAS und HAF nicht umsetzbar, was ein grundsätzliches Dilemma verursacht.

Simulation als AuswegEine Lösung dieses Dilemmas können vir-tuelle, simulationsgestützte Versuche bie-ten (Bild 1). Ein geeignetes Versuchsdesign verwendet das Paradigma einer prospek-tiven, randomisierten, kontrollierten, repräsentativen Studie. Der Unterschied zum echten Versuch besteht dabei im Ersatz des tatsächlichen Verkehrsablaufs und anderer realer Komponenten durch

Fahrerassistenz und automatisiertes Fahren werden die Verkehrssicherheit auf verschiedene Ar-ten beeinflussen. Entwicklung und Absicherung von sicherheitsrelevanten Funktionen erfordern eine prospektive und quantitative Bewertung der Verkehrssicherheitswirkung. Chancen und Risi-ken lassen sich dabei mittels simulationsbasierten virtuellen Experimenten quantifizieren. Zu diesem Zweck entsteht derzeit eine Wissensbasis aus verschiedenen Testinstanzen. Eine Lösung zur Abdeckung des großen Situationsraums und zur Wissenssynthese bietet stochastische Simu-lation anhand großer, repräsentativer virtueller Stichproben. Damit besteht die Möglichkeit, rele-vante Verkehrsphänomene hinsichtlich sicherheitsrelevanter Prozesse nachzubilden. Summa summarum ist eine standardisierte harmonisierte Methodik zur umfassenden Bewertung der Si-cherheitsveränderungen aufgrund neuer Fahrerassistenzsysteme oder automatisierter Fahrfunk-tionen notwendig.

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Tests neuer Art dienen als

Inputs für neue Simu-lationen

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Rechnung tragen, da diese maßgeblich die Verkehrssicherheit beeinflussen. Die Simu-lation fungiert dann im Paradigma virtu-eller Versuche als Wissens-Synthese. Die Validität eines Ergebnisses der virtuellen Erprobung hängt somit von der Qualität der zugrunde liegenden Wissensbasis und damit der Modelle ab.

Zur Modellbildung steht ein breites Spektrum an Datenquellen und etablierter Versuchsmethoden zu Fahrzeug, Verkehr und menschlichen Faktoren zur Verfü-gung: Unfalldatenbanken und Verkehrs-erhebungen, NDS (Naturalistic Driving

Studies), FOT (Field Operational Tests), statische Verkehrsbeobachtung (zum Bei-spiel Forschungskreuzungen) sowie klas-sische Prüfmethoden wie Versuche auf Teststrecken, Laborexperimente, Soft-ware-/Hardware-/Vehicle-in-the-loop. Verkehrserhebungen, NDS und FOT unterstützen zum Beispiel Expositions-modelle: Aussagen über die Häufigkeit bestimmter Konstellationen von Verhal-tensweisen oder Risikofaktoren. Das ist nötig, um relevante Szenarien mit ei ner repräsentativen Häufigkeit zu erzeugen und die Ergebnisse korrekt zu gewichten.

Die klassischen Testmethoden unterlie-gen bestimmten ethischen und praktischen Einschränkungen, beispielsweise der Ri-sikofreiheit, und ermöglichen nicht zuletzt aus diesen Gründen für sich genommen kaum gesamthafte Aussagen zur Wirk-samkeit und zur optimalen Auslegung von

AutorenProf. Klaus KompassLeiter Fahrzeugsicherheit BMW Group

Dr. Thomas HelmerProjektingenieur Wirksamkeitsanalyse Assis-tenzsysteme BMW Group

Dr. Lei WangProjektingenieur Wirksamkeitsanalyse Assis-tenzsysteme BMW Group

Dr. Ronald KatesGeschäftsführer REK Consulting


entsprechende, möglichst hochwertige, das heißt valide Simulationsmodelle.

Im virtuellen Design werden, analog zu klassischen empirischen Versuchen, Ziel-variablen statistisch erfasst, um anschlie-ßend eine relevante Metrik der Verkehrs-sicherheit zu berechnen, zum Beispiel Verringerung der Unfallhäufigkeit und -schwere. Eine oder mehrere Varianten eines Systems werden hierbei mit einer Referenz verglichen, etwa einem Fahrzeug ohne FAS. Ferner lassen sich die Wirkun-gen unterschiedlicher Systeme unterein-ander vergleichen. Die Erkennung von Wirksamkeitsunterschieden bei vorgege-bener statistischer Sicherheit erfordert zwar auch bei virtuellen Experimenten entsprechend hohe Fallzahlen oder lange Beobachtungszeiten. Im Gegensatz zu empirischen Untersuchungen oder Test-fahrten lassen sich aber bei virtuellen Ver-suchen entsprechend hohe Fallzahlen mit viel geringen Ressourcen erzeugen.

Hinreichende ModellierungIn der Simulation müssen alle sicherheits-relevanten Prozesse in hinreichendem Detail modelliert werden, um so Auswir-kungen von FAS/HAF realitätsnah abzu-bilden. Diese Prozesse enthalten zahlreiche mögliche Interaktionen innerhalb einer Fahrer-Fahrzeug-Einheit (bei HAF einge-schränkt, siehe auch Bild 2) sowie zwischen den Verkehrsteilnehmern und dem Ver-kehrsumfeld. Dazu muss die technische Wirkkette des Systems – im Allgemeinen Sensorik, Umfeldmodell, Algorithmen (Logik), Fahrdynamikkontrolle und Akto-rik – ebenfalls implementiert sein.

Die Modelle zur Darstellung dieser Pro-zesse müssen insbesondere der stochasti-schen Natur physiologischer, psychologi-scher und physikalischer Phänomene

Fahrer

Umfeld

Umfeld

Fahrzeug/FAS

HAF-Fahrzeug

FahrzeugFahrer

Fahrer FahrzeugFahrer

Einfluss Information

FAS

HAF

Die offene Initiative P.E.A.R.S. hat eine

internationale Abstim-mung über Projektgren-

zen hinaus zum Ziel.

Fahrerassistenzsysteme Sicherheitsbewertung

FAS/HAF. Trotzdem liefern sie wertvolle Aussagen zur Beschreibung menschlicher oder technischer Faktoren in einem defi-nierten Kontext. Die so gewonnenen Er-kenntnisse dienen im virtuellen Versuchs-konzept zum Kalibrieren und Validieren einzelner Modelle.

Szenarien und ValidierungSzenarien (und ihre Häufigkeit im Sinne eines Expositionsmodells) lassen sich zusammen mit weiteren wichtigen Para-metern und Attributen in einer Szenari-endatenbank ablegen und zentral für ver-schiedene Testinstanzen zur Verfügung stellen. Wie bei FAS fließen Daten und Erkenntnisse aus empirischen Prüfmetho-den in die Expositionsmodelle ein. Die Entdeckung von neuen sicherheitsrelevan-ten Szenarien hängt von der jeweiligen konkreten Automatisierungsfunktion ab. Sie kann zum Beispiel mithilfe eines vir-tuellen Dauerlaufs erfolgen, nach Bedarf ergänzt durch klassische Untersuchungs-methoden wie theoretischen Risikobe-trachtungen oder Erprobungen.

Ein Top-Thema und eine erhebliche Her-ausforderung stellen die Validierung der Simulationsergebnisse sowie der zugrun-de liegenden Prozess- und Komponenten-modelle dar. Mit zunehmender Komple-xität der Systeme kann eine abstrahierte Darstellung der Funktionalität eines Fah-rerassistenzsystems entsprechend aufwen-dig und fehleranfällig werden.

Mehr über die internationale Harmoni-sierung und die Initiative P.E.A.R.S. (Pro-spective Effectiveness Assessment for Road Safety) sowie eine Zusammenfas-sung und einen Ausblick finden Sie online in der Langversion dieses Beitrags per infoDIREKT. (av)� n

Bild 2: Interaktio-nen zwischen

Fahrer, Fahrzeug und Umfeld mit FAS/HAF (sche-

matisch), jeweils mit einer zweiten Fahrer-Fahrzeug-

Einheit.

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Fahrerassistenzsysteme Absicherung

austausch in Echtzeit zwischen Fahrzeugen (V2V) sowie zur Infrastruktur (V2I) und umgekehrt. Durch die Zusammenführung von sensor- und kommunikationsbasierten Fahrerassistenzsys-temen lassen sich Fahrzeuge weitreichender automatisieren.

Tool-Suite entlang des V-ModellsTraditionell unterstützen Simulationswerkzeuge die Design-Pha-se, um das Verhalten des Systems, der Teilsysteme oder der Kom-ponenten zu optimieren. Andererseits setzen die Entwicklungs-abteilungen zur Absicherung auf den verschiedenen Ebenen auf Testwerkzeuge. Für die Durchgängigkeit der Integration von Design und Test kommen häufig Laborfahrzeuge (Car Labs) und HIL-Testsysteme (Hardware in the Loop) zum Einsatz. Tass Inter-national hat eine umfassende Tool-Suite zur Absicherung von kooperativen und automatisierten Fahrzeugsystemen entwickelt.

Fahrerassistenzsysteme nutzen eine Kombination von Sen-soren, zu denen unter anderem Mono- oder Stereo-Kame-ra, Fern- und Nahbereichsradar, Lidar, Laserscanner, Inf-

rarot- sowie Ultraschallsensoren gehören. Durch diese Sensoren und die dazugehörige Aktorik, Steuergeräte und Software sind die Assistenzsysteme in aktuellen Fahrzeugen bereits verfügbar. Viele weitere Funktionen für das automatisierte Fahren befinden sich in der Pipeline der Entwicklungsabteilungen.

Mit den sensorbasierten Systemen in der heutigen Form ist es jedoch nicht möglich, vollautomatisierte Fahrzeuge für die kom-plette Bandbreite der möglichen Verkehrsszenarien zu marktfä-higen Kosten zu liefern, weil die Systeme nicht immer fehlerfrei und umfänglich robust die externe Umgebung erkennen. Kom-munikationsbasierte kooperative Systeme können hier sinnvoll ergänzen. Diese Systeme nutzen Funktechnologien zum Daten-

Integrale AbsicherungsmethodenEntwicklung und Test kooperativer hochautomatisierter Fahrzeuge

Die Komplexität der Absicherung von hoch-automatisierten kooperativen Fahrzeugen wächst im Vergleich zu aktuellen Fahrzeug-entwicklungen noch weiter an. Für den Absicherungs prozess von sensorbasierten Fahrer assistenzsystemen sind Tests der unter schiedlichen Integrationsstufen auf Komponenten-, System- und Fahrzeug-ebene notwendig. Das Fahrzeug selber stellt hier die Systemgrenze dar, über die hinaus Tests erfolgen müssen – und dafür bedarf es spezieller Tools und Methoden. Autoren: Jürgen Schüling, Gwen van Vugt, Igor Passchier

Netzwerk-anforderungen

Netzwerk-validation

System-anforderungen

System-design

System-verifikation

Subsystem-integration

Komponenten-entwicklung

Subsystem-design

System-validation

ITSD Modellier

PreScan

Prescan HIL

Vehicle-in-the-Loop

DITCM Test Track

Car labs

Vehicle-in-the-Loop

Allgemeines Entwicklungs-V-Modell für autonome und kooperative Fahrzeuge.

Die Tool-Suite von Tass zur Absicherung von kooperativen und auto-matisierten Fahrzeugsystemen.

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Fahrerassistenzsysteme Absicherung

Einsatz von SimulationswerkzeugenViele Simulationswerkzeuge stehen für einzelne Sensoren auf der Komponentenebene zur Verfügung. Für Kommunikations-systeme liefern Simulationswerkzeuge wie NS-2 oder Opnet detaillierte Modelle. Für optische Kamerasysteme können Ray-tracing-Tools wie Zemax zum Einsatz kommen. Zur Optimierung der Systemleistung sind separate Simulationstools für Teilsyste-me nicht ausreichend.

Hier setzt Prescan an, die Simulationsplattform von Tass Inter-national, um die Entwicklung von Fahrerassistenzsystemen, auto-matisierten Fahrzeugen und kooperativen Systemen zu unter-stützen. Es bietet eine physikbasierte detaillierte Simulation der virtualisierten Welt sowie der Sensortechnologien wie Laser/Lidar, Radar und Kameras an. Prescan eignet sich auch für Simu-lationen mit bis zu Dutzenden von Fahrzeugen. Prescan ist in der Lage, zur Generierung von Verkehrszenarien Simulationsergeb-nisse von Straßenverkehrssimulationen wie ITS Modeller zu importieren. Durch Verwendung von physikalisch genauen und validierten Modellen lassen sich Simulationen in der Absicherung und Konformitätsbewertung in einem größerem Umfang nutzen, um so die Anzahl der nötigen realen Fahrzeugtests zu verringern.

Teststrecken für kooperative FahrzeugentwicklungenAb einem gewissen Punkt ist es jedoch erforderlich, die konkre-te Implementierung mit dem Fahrzeug in der realen Umgebung zu verifizieren und die Simulationsergebnisse zu validieren. Für die Prüfung und Validierung von kooperativen Fahrzeugen sind unabhängige Beobachtungssysteme erforderlich, da nicht nur das eigentliche zu testende System untersucht werden muss, sondern auch die Wirkung auf den umgebenden Verkehr und die Infrastruktur. Für Teststrecken bedeutet dies, dass am Straßen-rand zur Abbildung eines vollständigen kooperativen Umfelds Kommunikationssysteme erforderlich sind.

Zu diesem Zweck betreibt Tass International die von der DITCM (Dutch Integrated Testsite for Cooperative Mobility) ausgebaute öffentliche Straße als Teststrecke mit Kreuzungen, Stadt-, Über-land- und Autobahn Anteilen auf der N270/A270 zwischen Hel-mond und Eindhoven in den Niederlanden. Mehr als 50 Kame-ras und eine vollständige Abdeckung mit G5-Kommunikations-einheiten erlauben die Trajektorienverfolgung aller Fahrzeuge sowie die Aufnahme des gesamten Datenverkehrs in Echtzeit.

Vehicle-in-the-Loop als BindegliedDie IT-Infrastruktur der DITCM-Teststrecke ermöglicht eine enge Integration von realen Fahrzeugen, Hardware-Komponenten und in Prescan simulierten Systemen. Basierend auf den Fahr-

Für die Absicherung der kommunikationsbasierten kooperativen Sys-teme ist eine weitere Absicherungsebene über das Fahrzeug selbst hinaus nötig. Nicht nur die Verifikation der zusätzlichen Aspekte der eigentlichen Kommunikation wie Funkabdeckung und Interoperabili-tät sondern auch die Validierung der kooperativen Funktionalität im Zusammenspiel mit den weiteren Verkehrsteilnehmern und der Ver-kehrsinfrastruktur ist erforderlich.

Eck-DATEN zeugdetektionen der Fahrzeugsensoren ist es möglich, eine kooperative Plattform für eine beliebige Anzahl von nicht-koope-rativen Fahrzeugen zu simulieren. Nachrichten, die durch koope-rative Fahrzeuge gesendet würden, wenn diese kooperativ wären, können die straßenseitigen Kommunikationsgeräte übertragen.

Näher an der RealitätAuf diese Weise besteht die Möglichkeit, einem einzelnen Test-fahrzeug auf der Teststrecke eine beliebige Anzahl von koope-rativen Fahrzeugen vorzutäuschen und die kooperative Kommu-nikation zu verifizieren. Der Vorteil dieses Ansatzes im Vergleich zu einer herkömmlichen vollständigen Simulation besteht darin, dass alle Fahrzeugsensoren des Testfahrzeugs echte Realdaten von der Straße liefern und somit realitätsnähere Tests durchge-führt werden können. (av) ■

Autoren Jürgen Schüling Director Sales & Marketing Germany bei Tass International.

Gwen van Vugt Director Mobility Center bei Tass International.

Igor Passchier Senior Technical Specialist bei Tass International .


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Car-to-X-Systeme LTE für C2x


An einer engen Stelle einer vielbefahrenen Straße hat es gekracht: ein Auffahrunfall. Doch nicht nur der Warn-blinker und das aufgestellte Warndreieck informieren

Autofahrer, die auf die Gefahrenstelle zufahren. Ein Signal aus einem Unfallfahrzeug informiert direkt die nachfolgenden Fahr-zeuge. Zugleich erfahren weiter entfernte Verkehrsteilnehmer automatisch von dem Hindernis, weil das Auto seine Pannenmel-dung auch sogleich an die Basisstationen der Mobilfunk-Anbieter übermittelt hat. Die Netzbetreiber schicken den Hinweis direkt an die Navi-Software, die ihre Kunden nutzen – ein Komfortservice, der vielen hilft, den entstehenden Stau rechtzeitig zu umfahren.

Die Idee, dass Fahrzeuge miteinander und mit anderen Ein-heiten Informationen austauschen, ist nicht neu. Doch lange war es auf Grundlage der bestehenden Kommunikationstechnologi-en und Standards unklar, wie sich ein solches Car-to-X-Szenario (C2X, V2X) realisieren und wie sich die Vernetzung der Fahrzeu-ge in der Breite umsetzen lässt.

Release 12 von LTE für V2XDurch die Weiterentwicklung eines Mobilfunkstandards ist es nun möglich, ein derartiges Szenario in naher Zukunft umzu-setzen, ohne dass die Automotive-Industrie oder andere Betei-ligte – die Autokunden etwa oder die öffentliche Hand – massiv in seine Realisierung investieren müssen.

LTE als Grundlage für C2XV2X: Wenn das Auto direkt mit der Umwelt spricht

Die Idee der Car-to-X-Kommunikation stammt bereits aus den 90er Jahren. Nun gibt es die Chance, sie im Zuge der Weiterentwicklung der Mobilfunktechnologie in der Serie umzuset-zen, ohne dass die Automobilindustrie oder die öffentliche Hand dazu massiv in straßenseitige Hard- und Software investieren muss. Autor: Ulrich Möhlmann

Durch das im Sommer veröffentlichte Release 12 des LTE-Standards werden immer mehr Smartphones und andere Gerä-te die Fähigkeit haben, direkt und ohne eine Basisstation als Vermittler Informationen auszutauschen. Die Device-to-Device-Kommunikation (D2D) wird damit ein Massenphänomen. Durch D2D auf Basis von LTE werden beim Thema C2X die Karten neu gemischt, weil sich auch die C2X-Kommunikation auf der Grund-lage von D2D abbilden lässt. Fahrzeuge können damit mit ande-ren Fahrzeugen sowie mit Infrastruktur kommunizieren, und sogar mit anderen Verkehrsbeteiligten wie Fußgängern oder Rad-fahrern, die ein modernes Smartphone mit sich führen.

Release 12 des LTE-Standards führt die Möglichkeit ein, dass Smart-phones und andere Geräte direkt und ohne eine Basisstation als Ver-mittler Informationen miteinander austauschen. Diese Device-to-De-vice-Kommunikation (D2D) hat das Potenzial, ein Massenphänomen zu werden und es eröffnet LTE viele neue Anwendungen: Zum Beispiel werden auch beim Thema Car-to-X die Karten neu gemischt, weil sich die C2X-Kommunikation sehr gut auf der Grundlage von D2D abbilden lässt. Fahrzeuge können damit mit anderen Fahrzeugen sowie mit Inf-rastruktur kommunizieren, und sogar mit anderen Verkehrsbeteiligten wie Fußgängern oder Radfahrern, die ein modernes Smartphone mit sich führen – und alles über ein einzelne Funkeinheit. Es gibt bereits ein konkretes Vorentwicklungsprojekt für V2X per D2D.

Eck-DaTEn

Mithilfe der Device-to-Device-Kommu-nikation können Fahrzeuge sowohl un-

tereinander als auch mit einer Basis-station kommunizieren.

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AUTOMOBIL ELEKTRONIK 11-12 / 2015 27

Car-to-X-Systeme LTE für C2x


D2D-Kommunikation bei V2XDamit entsteht ein Kommunikationspotenzial, das sich für den Aufbau eines ITS (Intelligent Transport Systems) nutzen lässt. Es besteht aus kontinuierlich alle 100 Millisekunden ausgetausch-ten Cooperative Awareness Messages (CAM), also den Status-Updates aller Verkehrsbeteiligten, sowie Decentralized Environ-mental Notification Messages (DENM), Benachrichtigungen bei besonderen Ereignissen.

Sowohl Serviceanbieter, die Apps und andere Dienste bereit-stellen, als auch direkt in das Fahrzeug integrierte Devices kön-nen gleichermaßen die Nachrichten der Typen CAM und DENM nutzen. So lassen sich Unfälle vermeiden, Straßenkapazitäten optimal auslasten oder Komfortanwendungen realisieren. Auch die Übermittlung gesetzlich vorgeschriebener verkehrsrelevan-ter Informationen etwa bei Notrufsystemen wäre auf dieser Grundlage möglich.

LTE D2D statt PWLAN für V2XBislang entwickelte die Autoindustrie als Kommunikationsschicht für ITS- und Notruf-Szenarien den PWLAN-Standard (IEE 802.11p), aber als Grundlage für die C2X-Kommunikation ist PWLAN nicht optimal. Um PWLAN in die Fahrzeuge zu bringen, ist zusätzliche Hard- und Software notwendig. Doch ob Auto-kunden bereit sind, diese Mehrkosten zu übernehmen, ist mehr als fraglich. Auch Kommunen, Länder und Bund haben keine Mittel, um eine flächendeckende Infrastruktur aufzubauen, die mit PWLAN arbeitet. Wegen des folglich absehbar hohen Inves-titionsbedarfs verabschieden sich bereits erste OEMs von PWLAN.

Device-to-Device-Kommunkiation versetzt die bestehende LTE-Infrastruktur durch Software-Updates und ohne neue Investitionen in die Lage, auch ITS-Use-Cases zu realisieren. Die neue D2D-Technologie lässt sich problemlos in alle Arten von Chips integrieren – nicht nur in solche, die als Baustein von Personals wie dem Smartphone enthalten sind. Auch die Inte-gration als Teil der Telematic Control Unit (TCU) im Connected Car ist möglich.

So funktioniert D2D-Kommunikation bei V2XSind ausreichend viele Fahrzeuge dank einer verbauten TCU oder einem D2D-fähigen Smartphone des Fahrers Teil des Kommu-nikationsverbundes, lässt sich der eingangs erwähnte Use-Case der Kollisionswarnung gut realisieren. Fahrzeuge, die sich 500 m oder näher befinden, erhalten direkt über einen D2D-Uplink vom Fahrzeug eine 200 bis 800 kByte große Nachricht als Warnung. Zugleich übermittelt das System die Warnung als Device-to-Infrastructure-Nachricht (D2I) an die nächste Basisstation eines Mobilnetzanbieters. Dort kann sie über das Mobilfunknetz als Infrastructure-to-Device-Nachricht (I2D) an weiter entfernte Verkehrsteilnehmer im Downlink übermittelt werden und dort etwa Anwendungen wie Routenplaner triggern.

Wie aber ist dieser Routenplaner auf das Smartphone der wei-ter entfernten Autofahrer gekommen? Er kann eine Smartphone-App sein, die ein Mobilnetzbetreiber, ein Navigationsanbieter oder ein Softwareunternehmen entwickelt. Der Autobesitzer hat sie sich aus einem App-Store geladen, weil sie laut Testberichten schneller über Verkehrsprobleme informiert als der Verkehrsfunk

oder sein Navigationsgerät. Kartenanbieter wie Google und Here zeigen bereits jetzt in ihren Apps Informationen über die Ver-kehrsdichte in ihren Streckenvorschlägen an. Bisher sind die Positionsdaten der Smartphones die Informationsquelle. Derar-tige Dienste lassen sich mithilfe von D2D- und D2I/I2D-Nach-richten noch schneller und präziser umsetzen.

Die App kann aber auch Teil eines Connectivity-Pakets eines Fahrzeugs sein; sie lässt sich auch auf dem Dashboard eines Fahrzeugs anzeigen, wenn der OEM diese App selbst oder mit-hilfe eines Partnerunternehmens bereitstellt.

Business-Cases für D2DKomfortfunktionen wie das Entriegeln eines Fahrzeugs per Smartphone-App funktionieren dann ebenfalls auch ohne Kon-takt zu einer Basisstation. Weitere Remote-Control-Services wie das Anschalten der Klimaanlage oder die Standort-Anzei-ge lassen sich über D2D ebenfalls ohne Kommunikation über das Backend – und damit schneller und komfortabler – abbilden. Hier können OEMs ihre Kundenbindung erhöhen, wenn sie den Kunden ihrer Modelle entsprechende Apps als Komfort zur Verfügung stellen.

Novero setzt auf die LTE-Technologie, weil sich die nächsten LTE-Generationen weltweit für Car-to-X durchsetzen werden. Novero arbeitet beim Thema D2D mit führenden OEMs zusam-men sowie an einem konkreten Vorentwicklungsprojekt. Bereits jetzt hat das Unternehmen einen frühen Prototypen realisiert, der sich an der Luftschnittstelle weitestgehend verhält wie ein D2D-fähiges Gerät. Für 2016 ist ein funktional erweiterter Pro-totyp geplant, für 2017 ein erster seriennaher Prototyp. Weitere Details finden Sie in der Langversion per infoDIREKT. (av) ■

Autor Ulrich Möhlmann Senior Director Advanced Engineering bei Novero in Nürnberg.


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OHNE NETZABDECKUNG

MIT UPLINK VERBINDUNG

Device-to-Device ermöglicht es, mit einem Uplink mit dem Fahrzeug direkt zu kommunizieren – selbst dann, wenn etwa die Betondecke einer Tiefgara-ge dafür sorgt, dass keine Verbindung zu einer Mobilfunk-Basisstation mög-lich ist und ein Leihwagen mit dem Smartphone entriegelt werden soll.

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Car-to-X-Systeme Vulnerable Road Users


V2X-Kommunikation als UmfeldsensorDirekter Kurzstreckenfunk ergänzt Fahrerassistenzsysteme und Backend

Eine Vernetzung aus langer Reichweite (Backend), ADAS-Sensoren (kurze Reichweite) und V2X (kurze und mittlere Reichweite, um die Ecke sehen) vervollständigt das Umgebungsmodell. Die Ergänzung der vorhandenen Möglichkeiten um V2X als neuen Umfeldsensor schließt eine Lücke zu vorhanden Sensoren und ermöglicht damit entscheidende Fortschritte in der Fahrzeugsicherheit sowie zum Schutz von Fußgängern und Radfahrern. Autor: Dr. Gunnar Jürgens

durch eine eingeschränkte Sichtverbindung beeinträchtigt sein, durch Verdeckung, Wettereffekte oder Lichtverhältnisse, die sich selbst mittels Sensorfusion nur bis zu einem gewissen Grad kompensieren lassen.

Dienste auf Mobilfunk- und Internet-Basis, die ein Backend bereitstellt, können in Situationen, bei denen eine Latenzzeit von über 500 ms ausreichend ist, einen großen Beitrag zu Komfort, Effizienz und vorausschauender Sicherheit leisten. Gerade das Backend wird eine Fülle neuer Dienste ermöglichen, die den Autofahrer unterwegs mit stets aktuellen Informationen unter-stützen werden.

Ergänzend zu diesen beiden Bausteinen der Umgebungser-kennung ist die direkte V2X-Kommunikation in der Lage, eine Lücke zu schließen: Mit ihrer kurzen Latenzzeit von unter 100 ms und der günstigen Ausbreitungscharakteristik der Funkwellen kann sie im Umfeld von zirka 500 m um das Fahrzeug herum als Bindeglied fungieren. Während ADAS-Sensoren das direkte Sichtfeld abtasten und das Backend den erweiterten elektroni-schen Horizont (E-Horizon) ermöglicht, wirkt Kurzstreckenfunk wie ein zusätzlicher Umfeldsensor (Bild 1). Seine Stärke besteht darin, dass er quasi um die Ecke sehen kann und damit den nahen bis mittleren Entfernungsbereich in Echtzeit erfassbar macht.

Vorteile der V2X-KommunikationDie große Stärke der V2X-Kommunikation liegt in ihrer Schnel-ligkeit und Leistungsfähigkeit beim Nachrichtenaustausch. Die V2X-Kommunikation gemäß ETSI ITS-G5 in Europa entspricht dabei der „Dedicated Short Range Communication“ über IEEE 802.11p in Nordamerika. So kann der aktuelle Standard schnel-ler Ad-Hoc-Netzwerke bilden und verfügt über eine höhere Sen-deleistung als gängiges Consumer-WLAN. Im Vergleich zur Mobilfunkkommunikation ist diese Technologie unabhängig von der Netzverfügbarkeit. Speziell für sicherheitsrelevante Anwen-dungen ist das ein entscheidender Vorteil.

Innerhalb der Latenzzeit von weniger als 100 ms laufen zahl-reiche Prozesse ab. Ausgehende Nachrichten erhalten einen abso-luten Zeitstempel und können neben Fahrgeschwindigkeit auch

Bild 1: Die Vernetzung zwischen Fahrzeugen, schwächeren Verkehrsteilnehmern und Infrastruktur bietet mehr Potenzial für die Sicherheit.

Eine Technologie auf dem Sprung in die Serie: Die direkte Funkkommunikation von Fahrzeugen untereinander sowie mit der Verkehrsinfrastruktur hat im japanischen

Markt Anfang Oktober 2015 den Schritt in die Anwendung getan. V2X-Kommunikation (Vehicle-to-X) vervollständigt ide-al die heute verfügbaren Sensoren zur Umgebungserkennung.

Umfeldsensoren sind als Grundlage für ADAS der Eckpfeiler für eine steigende Fahrsicherheit durch Assistenzfunktionen bis hin zum automatisierten Fahren. ADAS-Sensoren unterliegen jedoch – wie die menschlichen Sinne – physikalischen Grenzen. Jeder Sensor hat bei aller Leistungsfähigkeit auch technische Einschränkungen. Zusätzlich kann die Erkennung von Objekten

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Car-to-X-Systeme Vulnerable Road Users

Position, Bewegungsrichtung, Situation (etwa ver-deckte Bremsvorgänge, liegengebliebene Fahrzeuge, Charakterisierung als Unfall- oder Einsatzfahrzeug) und weite-re Informationen übermitteln. Eingehende Nachrichten werden innerhalb der Latenzzeit authentifiziert, verarbeitet und an das übergeordnete Steuergerät zur Handlungsplanung weitergeleitet. Dabei muss die Hardware entsprechend hohe Anforderungen an die Rechenleistung in Echtzeit erfüllen, denn es gilt, mehrere Hundert Nachrichten pro Sekunde zu verarbeiten. Um den Nach-richtenaustausch gegen Missbrauch zu sichern, authentifiziert das System die Quelle jeder Nachricht anhand des mitgesendeten Zertifikats. So erkennt es bei jeder Nachricht, ob ihre Quelle sen-debefugt ist. Die verwendeten Schlüssel und die ID ändert das System permanent, um ein Tracking der Sender auszuschließen.

Continental hat die Entwicklung und Validierung dieser Tech-nologie aktiv vorangetrieben und V2X als Embedded-Lösung in Fahrzeugen installiert. Bei der verdeckten Annäherung eines bevorrechtigten Fahrzeugs an einer Kreuzung, dient V2X bei-spielsweise dazu, eine frühzeitige Warnung auszulösen. Eine weitere installierte Anwendung ist die Warnung vor sich verdeckt näherndem Gegenverkehr beim Linksabbiegen (Bild 2). Über eine Datenfusion mit einem Radarsensor erfolgt ein autonomer Bremseingriff, wenn der Fahrer, mangels Sichtlinie, nicht auf das sich annähernde Fahrzeug reagiert.

V2X-Lösung in einem modularen SteuergerätUm die Implementierung einer direkten Kurzstreckenkommu-nikation zu erleichtern, hat Continental die V2X-Onebox entwi-ckelt, die alle erforderlichen Hardwarebausteine und die Algo-rithmen zur Realisierung von Ad-Hoc-Kommunikation zwischen Fahrzeugen ohne feste Netzinfrastruktur in Echtzeit enthält (Bild 3). Die Onebox lässt sich direkt in die bestehende Fahrzeug-architektur integrieren und basiert auf einem Baukastensystem.

Bei der Integration spielt der Zugang der Onebox zur Außen-antenne (Dachantenne, Shark-Fin oder versteckte Lösungen) eine große Rolle. Die Dachposition eignet sich ideal, weil die Ausstrah-lungs- und Empfangscharakteristik hier möglichst eine 360°-Abde-ckung um das Fahrzeug sicherstellt. Die Antenne selbst kann mit bekannten Hardwarebausteinen, einem Strahler für 5,9 GHz und einem Steckeranschluss, vorbereitet werden, und die OneBox lässt sich mit einer möglichst kurzen Kabellänge frei positionieren.

Kurzstreckenfunk vervollständigt die Umgebungserkennung im Fahr-zeug. Damit wirkt sich V2X-Technologie wie ein zusätzlicher Sensor aus, der in einem Radius von zirka 500 m in Echtzeit Nachrichten aus einem nahen bis mittleren Fahrzeugumfeld bereitstellt. Gerade für si-cherheitsrelevante Nachrichten eignet sich diese Ad-Hoc-Vernetzung sehr gut. Als modulare Hardware-Lösung dient die neue V2X Onebox.

Eck-DATEN

Die Fahrzeuglokalisierung ist zen-trale Grundlage für die Verarbeitung von V2X-Nachrichten und lässt sich

durch Integration des M2XPro (Motion Information to X Provi-

ders), eines intelligenten Lokalisie-rungssensors, in die Onebox realisieren. Um die Position des Fahrzeugs robust, sicher und genau zu errechnen, fusioniert

der Lokalisierungssensor GNSS (Globales Navigationssatellitensystem) Informationen mit den im Fahrzeug vorhandenen Fahrdynamiksensoren (Lenkwinkel-, Inertial- und Raddrehzahlsensorik). Ein Integritätsmaß liefert Statusinforma-tionen über den Systemzustand und die Datenqualität, was Vor-aussetzung für eine Selbstüberwachung des Systems ist.

Funkortung von Vulnerable Road Users (VRUs)Eine der größten Herausforderungen auf dem Weg zum unfall-freien Fahren ist der Schutz schwächerer Verkehrsteilnehmer (VRUs) wie zum Beispiel Fußgänger und Zweiradfahrer. Auch hier kann Kurzstreckenkommunikation einen entscheidenden Beitrag leisten. Als Sende- und Empfangshardware bei einem Fußgänger oder Radfahrer könnte sich zum Beispiel ein auf dem Smartphone aufbauendes System eignen. Zukünftig wird es möglich sein, das Smartphone in die WLAN-p-Kommunikation einzubinden, sodass es mit Fahrzeugen kommunizieren kann, die mit V2X ausgerüstetet sind; dies lässt sich mit überschauba-ren Änderungen des Kommunikations-ICs realisieren. Wichtig ist hierbei, den hohen Standard bezüglich Daten- und Funkti-onssicherheit von V2X auch bei dieser Kommunikation umzu-setzen, um mittels V2X-Botschaften anonym Position und Bewe-gungsprädiktion zum Fahrzeug übertragen zu können.

Da die Ortung eines Fußgängers, basierend auf GPS, schlech-ter als im Fahrzeug ist, laufen derzeit Arbeiten an weiteren Kon-zepten zur relativen Ortung und Bewegungsprädiktion. Vor dem Bremseingriff findet eine Fusion mit ADAS-Sensordaten statt. Dadurch lässt sich in dieser Phase die Objekterkennung entschei-dend verbessern. (av) ■

AutorDr. Gunnar Jürgens Leiter Entwicklung im Geschäftsbereich Passive Sicherheit & Sensorik sowie Geschäftsführer Safety Engineering bei Continental in Alzenau.


Bild 2 (oben) : Linksabbiegeassistent auf Basis der V2X-Kommunikation.

Bild 3 (rechts): Die modulare Onebox für V2X.

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Car-to-X-Systeme Security

Security für das Connected CarDigitale Sicherheitskonzepte als elementarer Bestandteil der Autoentwicklung

Jahrzehntelang bestand die Fahrzeugtelematik aus geschlossenen Systemen, die Daten lediglich zwischen dem Fahrzeug und der Serviceplattform des Autoherstellers austauschten. Durch die zuneh-mende Vernetzung der Autos mit dem Internet öffnen sich jetzt aber Türen zur Außenwelt. Die Auto-mobilhersteller müssen dabei sicherstellen, dass diese neuen Features nicht zu Einfallstoren in die dar-unter liegende Fahrzeuginfrastruktur werden. Autor: Alfred Vollmer

Authentifizierung, Identifizierung, VerschlüsselungAlle Geräte und Anwendungen, die sich mit dem Fahrzeug ver-binden wollen, müssen vorab identifiziert und verifiziert werden. Nur wenn es eine gültige Berechtigung zur Kommunikation gibt, dürfen sie mit dem Netzwerk interagieren. Das gilt beispielswei-se auch für den Datenaustausch mit den IT-Systemen von Auto-werkstätten oder anderen Servicebetrieben.

Auch im vernetzten Auto ist es unumgänglich, vertrauliche Daten und zentralen Softwarecode effektiv zu verschlüsseln. Zum einen lässt sich so die Kommunikation der Bordelektronik absichern, zum anderen sind dadurch Daten unbrauchbar, wenn sie doch einmal in falsche Hände fallen.

Auch Car-to-Car-Kommunikation lässt sich nur mit den passenden Security-Konzepten überhaupt erst sinnvoll umsetzen. Mit der passen-den Authentifizierung und Identifizierung, Verschlüsselung, Risikobe-wertung und manipulationssicherer Hardware in Form eines Secure Elements sowie einem geeigneten Lifecycle-Management lässt sich jedoch auch die Datensicherheit gut beherrschen.

Eck-DATENDie spektakulären Cyberangriffe auf vernetzte Autos in diesem Sommer haben für sehr großes Aufsehen in der gesamten Automobilindustrie gesorgt. Einer der Vor-

fälle hat gezeigt, wie hunderttausende Fahrzeuge von fast über-all auf der Welt gehackt werden könnten. Die Angreifer benötig-ten hierzu lediglich die IP-Adresse des Zielfahrzeugs. Diese Ereignisse machen deutlich, dass die Hersteller ihre Prozesse im Bereich Datensicherheit überdenken müssen, denn sonst werden zukünftige Entwicklungen von Hackern ausgebremst und Nut-zer könnten das Vertrauen in diese Lösungen verlieren.

Die Automobilindustrie sollte bei Konnektivität und Sicherheit von anderen sensiblen Bereichen wie dem Bank- oder Gesund-heitswesen lernen, die seit Jahrzehnten digitale Sicherheitstech-nologien nutzen. Genau wie in diesen Branchen braucht der Auf- und Ausbau einer vernetzten Automobilzukunft ein Fundament, auf das sich die Nutzer verlassen können. Dafür müssen alle angeschlossenen Geräte in eine intelligente Sicherheitsarchitektur eingebunden werden, die verschiedene Sicherheitstechnologien kombiniert, welche das System auf allen Ebenen schützen. Ein wirksamer Ansatz vereint die folgenden Sicherheitskonzepte, die in anderen Bereichen schon lange erfolgreich eingesetzt werden.

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Car-to-X-Systeme Security

Genauso entscheidend wie eine starke Verschlüsselung ist jedoch auch ein professionelles und zuverlässiges Schlüsselma-nagement – entweder mithilfe eines zentralen Hardwareelements oder einer Softwarelösung. Auch wenn mehrere Fahrer ein Auto nutzen, etwa in Car-Sharing-Modellen, spielt die Verschlüsselung der genutzten personenbezogenen Daten eine besondere Rolle.

IntegritätsprüfungDamit das Fahrzeug nicht jeder Anweisung von außen Folge leistet, ist es wichtig, die übertragenen Daten zu prüfen und dabei die folgenden Fragen zu klären: Darf die identifizierte Quelle diese Art von Befehl verschicken und wurde der Befehl nicht etwa durch einen Hacker verändert? Wenn also beispielsweise ein Steuerkommando, das sich direkt auf das Fahrverhalten des Autos auswirkt, über das Infotainment-System kommt, muss dieses automatisch blockiert werden.

Bei der Entwicklung vernetzter Fahrzeuge sollten Automobil-hersteller zukünftig vier Stadien durchlaufen, die die Absicherung des gesamten Lebenszyklus eines Fahrzeugs abdecken. So lassen sich große Rückrufaktionen aufgrund von Softwareproblemen vermeiden. Auch wenn die Implementierung starker Sicherheits-lösungen erst mal eine Änderung der bisherigen Entwicklungs-prozesse bedeutet – und damit auch eine hohe Investition – spa-ren Automobilhersteller so langfristig Kosten und stärken die Kundenbindung sowie das Vertrauen beim Nutzer.

Security by DesignDie Einbindung von Sicherheitstechnologien muss von Anfang an elementarer Bestandteil der Entwicklungsphase sein. Eine Nach-rüstung zu einem späteren Zeitpunkt erschwert die Implementie-rung eines konsistenten Sicherheitskonzepts. Im ersten Schritt geht es darum, alle Schnittstellen und Geräte zu identifizieren, die sich mit dem Internet verbinden sollen: vom Infotainment-System über Bluetooth-Verbindungen für das Smartphone des Nutzers bis hin zum USB-Eingang. Die Entwickler müssen alle Hardware- und Software-Schichten, die Kontakt zur digitalen Außenwelt

haben, bedenken und die wichtigen Netzwerke zur Fahrzeugsteu-erung von anderen Systemen (etwa dem Infotainment) abtrennen.

Eine Herausforderung besteht darin, dass viele Komponenten in der Automobilindustrie von Zulieferern bereitgestellt werden. Diese müssen sich zukünftig noch stärker um die digitale Sicher-heit ihrer Produkte kümmern.

RisikobewertungEntwickler müssen alle möglichen Schwachstellen ihrer Systeme kennen. Eine frühe umfassende Risikoanalyse ist deshalb ent-scheidend, um eine zuverlässige Sicherheitsarchitektur für das gesamte Ökosystem der angeschlossenen Geräte zu implemen-tieren. Automobilhersteller können in diesem Bereich von exter-nen Partnern profitieren, die Erfahrung bei der Absicherung kri-tischer Infrastrukturen haben. Die IT-Experten betrachten bei der Risikobewertung alle Ebenen, die potenzielle Angreifer ins Visier nehmen könnten: angefangen bei Hardwarekomponenten, die die Konnektivität ermöglichen, über Software auf den Geräten bis zu Kommunikationskanälen und Cloud-Plattformen, auf denen sich weitere Teile einer vernetzen Anwendung befinden können.

Neben der Beratung bieten IT-Sicherheitsunternehmen wie Gemalto auch die Entwicklung eines Testplans und die unab-hängige Prüfung der Komponenten an. Mehr über die Vorge-hensweise dabei, über Hintergründe, manipulationssichere Hard-ware für den Datenschutz (im Connected Car) sowie über das Lifecycle-Management bei C2X erfahren Sie zusammen mit einem Fazit in der Langversion dieses Beitrags per infoDIREKT. ■

AutorAlfred VollmerRedakteur AUTOMOBIL-ELEKTRONIK. Der Beitrag basiert auf Unterlagen von Gemalto.


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Car-to-X-Systeme Vom Funktionsmodell zum Test

Modellbasierte Entwicklung bei C2XV2X – Vom Funktionsmodell bis zum Test

Die geplante Einführung der V2X-Technologie in Serienfahrzeuge stellt neue Anforderungen an Entwick-lungs- und Testsysteme. Spezifische Erweiterungen sind sowohl in etablierten Prototyping-Umgebungen als auch im Rahmen der Absicherung mittels SIL/HIL-Simulation notwendig. AUTOMOBIL-ELEKTRONIK stellt eine durchgängige Lösung hierfür vor. Autoren: Gregor Hordys, Sebastian Schulte

V2X-spezifischer Informationen eine wichtige Rolle. Nicht zuletzt sind auch komfortable und effiziente Methoden zur Erstellung und Ausführung von Tests gefragt, um dem insgesamt steigenden Testaufwand entgegenzuwirken.

Die V2X-Technologie, oft auch als C2X oder Car-to-X bezeich-net, erlaubt den Austausch von Informationen über ein WLAN-basiertes Ad-hoc-Netzwerk gemäß dem Standard IEEE 802.11p. Das „X“ steht dabei für andere Objekte in der Umgebung wie

Im Rahmen der V2X Solution bietet dSPACE mit dem V2X-Blockset ei-nen direkten Zugang aus einer modellbasierten Anwendung in Simu-link zur Welt der V2X-Kommunikation. Testexperten empfehlen, mit der Absicherung möglichst früh im Entwicklungsprozess zu beginnen. Das signalbasierte Testen unterstützt die frühe Testerstellung.

Eck-DatEnAuf dem Weg zur Verwirklichung der Vision vom auto-nomen Fahren lernen Fahrzeuge, das Umfeld immer genauer zu erfassen und sich darin zu orientieren. Das

setzt ein detailliertes und stets aktuelles Abbild der Fahrzeug-umgebung voraus. Die Grundlage dafür bilden leistungsfähige Umfeldsensoren wie Kamera, Radar oder Laserscanner sowie hochgenaue Straßenkarten mit einer prädiktiven Vorausschau auf die Fahrstrecke, auch bekannt als elektronischer Horizont.

Um insbesondere Sicherheit und Effizienz im Straßenverkehr weiter zu erhöhen, wird auch die Fahrzeugvernetzung mittels V2X-Kommunikation (Vehicle-to-X) eine zunehmend wichtige Rolle spielen. Für einen Werkzeuganbieter bedeutet dies zum Beispiel, etablierte Entwicklungs- und Testumgebungen um standardisierte V2X-Protokoll- und -Hardware-Unterstützung zu erweitern. Zudem spielt die Bereitstellung geeigneter Instru-mentierung zur Visualisierung der Verkehrslage und weiterer

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Fremdfahrzeuge oder auch Teile der Infrastruktur, beispielswei-se Baustellen oder Ampeln. Die Netzwerkteilnehmer versenden Botschaften unter anderem mit Angaben zur eigenen Position, Geschwindigkeit und Fahrtrichtung sowie zu erkannten Ereig-nissen wie Staus oder Straßenglätte. Die Markteinführung in Serienfahrzeuge wird in Europa im Rahmen einer gemeinsamen Strategie durch das Car 2 Car Communication Consortium (C2C-CC) vorangetrieben. Das Konsortium aus Fahrzeugherstellern, Zulieferern, Werkzeuganbietern und Forschungseinrichtungen arbeitet in enger Kooperation mit den Standar-disierungsgremien ETSI (European Telecom-munications Standards Institute) und CEN (Comité Européen de Normalisation) an Kom-munikationsstandards und -protokollen.

Zusätzlich werden relevante V2X-Anwendun-gen, einheitliche Kriterien zur Erkennung von Ereignissen im Straßenverkehr und Konzepte für Datensicherheit definiert. Auch in den USA wird intensiv an der Einführung von V2X gear-beitet. Die dort festgelegten Standards ähneln der europäischen Lösung in vielen Bereichen. Im Gegensatz zum Vorgehen in Europa diskutieren die Experten in den USA jedoch über eine gesetzlich verpflichtende Vorgabe.

Funktionsmodell an V2X anbindenDie modellbasierte Entwicklung von Automotive-Anwendungs-funktionen findet weite Verbreitung und Akzeptanz. Daher besteht der Bedarf, auch neue Technologien wie V2X in die gewohnte Entwicklungsumgebung zu integrieren. Dabei gilt es zu beachten, dass im Fokus der Ingenieure die Implementierung der eigentli-chen Anwendungsalgorithmen steht, weniger die Umsetzung technologiespezifischer Software-Schichten und Standards.

Im Rahmen der V2X Solution bietet dSPACE mit dem V2X-Blockset einen direkten Zugang aus einer modellbasierten Anwen-dung in Simulink von Mathworks zur Welt der V2X-Kommuni-kation. Dazu stehen dem Funktionsentwickler dedizierte Blöcke zur Verfügung, die einen Informationsaustausch durch zyklische CAMs (Cooperative Awareness Message) und ereignisbasierte DENMs (Decentralized Environmental Notification Message) in beide Richtungen unterstützen (Bild 1). Die Codierungs- und Decodierungsblöcke für V2X-Botschaften werden direkt aus den von ETSI standardisierten ASN.1-Protokollbeschreibungen abge-leitet. So wird sichergestellt, dass Anpassungen an neue Versionen der Protokolle komfortabel erfolgen können.

Die Blöcke sind jeweils mit Signalvektoren ausgestattet, die direkten Zugriff auf zunächst beliebige Inhalte einer Botschaft erlauben. Da aber eine Anwendung üblicherweise nicht alle Informationen benötigt beziehungsweise bereitstellt, kann der Entwickler auf Wunsch mithilfe eines Dialogfensters einen ein-gebauten Filtermechanismus konfigurieren. Der Filter stellt nur relevante Botschaftsinhalte als Signale im Modell bereit und trägt damit zur besseren Übersicht bei. Der nachgeschaltete Trans-portblock sorgt als Bindeglied zur V2X-Welt für den Austausch von Botschaften zwischen dem Modell und einem geeigneten V2X-Hardware-Adapter. Die Datenübertragung findet dabei bidirektional per Ethernet (UDP/IP) mithilfe des Basic Transport Protocols (BTP) gemäß ETSI-Standard statt. Die Ankopplung des Blocksets an den realen Funkkanal kann so zum Beispiel mit einer MK5-OBU von Cohda Wireless erfolgen.

Mit LDM Botschaften verwaltenZum wichtigen Bestandteil einer V2X-Anwendung gehört die Verarbeitung ankommender Botschaften. Dazu müssen zunächst Botschaftsinhalte hinsichtlich Relevanz und Aktualität überprüft und die verwertbaren Daten dann häufig verwaltet werden. Der

Anwendungsentwickler steht dabei vor der Ent-scheidung, ob er diese Aufgabe in der einzelnen Anwendung umsetzt oder alternativ auf eine zentrale Einheit zurückgreift, die von einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden kann und bezüglich Performance und Speicher-bedarf optimiert ist.

Das V2X-Blockset unterstützt beide Ansätze: zum einen durch direkte Bereitstellung aller Informationen der Decodierungsblöcke über die Signalvektoren, zum anderen durch selek-tive Informationsverteilung mithilfe der nach

ETSI-Standard entwickelten LDM (Local Dynamic Map). Die LDM speichert, verwaltet und verteilt alle relevanten Informati-onen zur lokalen Verkehrslage wie Fahrzeugpositionen und -geschwindigkeiten, aber auch Ampelstatus, Baustellen und Unfälle; außerdem werden die Inhalte laufend aktualisiert. Für den Empfang ausgewählter Nachrichteninhalte, zum Beispiel aller DENMs mit Warnungen zu verunglückten Fahrzeugen, müssen sich die Anwendungen zunächst registrieren. Die LDM sorgt anschließend automatisch für die Zuteilung relevanter Informationen. Sind Nachrichten veraltet oder beziehen sie sich auf zu weit entfernte Objekte, so werden sie automatisch gelöscht.

Das dSPACE-V2X-Blockset für Simulink.

Sim

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V2X-

Bloc

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Control Desk Karteninstrument

V2X-Anwendung

LDM

CAM/DENM- Decodierung

CAM/DENM- Codierung

NMA-0183 Decodierung

Transport BTP

Ethernet UDP/IP

V2X-Hardware-Adapter

Position und Zeit

Signalvektoren

V2X-Botschaften

Der Aufwand zur

Absicherungist beim Testen von V2X-

Anwendungen höher als bei klassischen Fahrzeugfunktio-

nen wie zum Beispiel ESP.

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GNSS-Datenauswertung nach NMEA 0183Die Erfassung und die Bereitstellung eigener Positions- und Zeit-informationen sind Voraussetzung für die V2X-Kommunikation. Diese Daten stellt der angeschlossene V2X-Hardwareadapter der Anwendung häufig mithilfe eines integrierten GNSS-Empfängers bereit. Alternativ unterstützt die V2X-Solution auch den Anschluss eines separaten Empfängers. Dazu stehen dedizierte Blöcke zur Auswertung von GNSS-Daten gemäß NMEA 0183 zur Verfügung. Bei NMEA 0183 handelt es sich um einen von der National Marine Electronics Association entwickelten Standard für die Kommuni-kation zwischen GNSS-Empfängern und (mobilen) Endgeräten.

Durchgehende Entwicklungs- und TestumgebungDas V2X-Blockset stellt einerseits einen einfachen Zugang zur WLAN-Ad-hoc-Kommunikation im Rahmen des Rapid Proto-typing dar, andererseits ist es ein zentrales Element für die durch-gängige Absicherung einer V2X-Anwendung – angefangen bei der MIL/SIL- (Model-/Software-in-the-Loop) bis hin zur HIL-Simu-lation (Hardware-in-the-Loop). Im Rahmen der Absicherung besteht in der Regel der Wunsch, das Verhalten einer Anwendung im simulierten Fahrzeug im Zusammenspiel mit anderen Kommu-nikationsteilnehmern wie Fremdfahrzeugen zu untersuchen.

Dazu ist das V2X-Blockset nahtlos in die dSPACE Automotive Simulation Models (ASM) integriert. Die ASM sind offene echt-zeitfähige Simulink-Modelle zur Simulation des Fahrzeugverhal-tens, der Umgebungssensoren, des Fahrers und der Fahrzeugum-gebung. Die Bewertung der Reaktion einer V2X-Anwendung auf Störungen wie Signal- oder Botschaftsverfälschungen liefert wich-tige Aussagen zur Robustheit und Zuverlässigkeit. Daher gehören entsprechende Tests oftmals zum festen Bestandteil der Absiche-rung – neben der Sicherstellung der Konformität mit geltenden Anforderungen und Standards. Die dafür häufig erforderliche Manipulation von Fahrzeugbus- oder V2X-Botschaften sowie die synchrone Aufzeichnung und die Analyse von Messdaten aus unterschiedlichen Quellen, zum Beispiel vom Sender und Emp-fänger, unterstützt die Experimentiersoftware Control Desk direkt.

Besseren Durchblick schaffenBei komplexeren Verkehrsszenarien mit mehreren Beteiligten sind grafische Mittel zur Unterstützung der Datenanalyse und Plausibilisierung des Verhaltens einer Anwendung sehr hilfreich – und das sowohl während der Entwicklung als auch später in der Testphase. Die V2X-Solution erweitert dazu Control Desk um ein speziell entwickeltes Karteninstrument, das von der LDM laufend mit Daten versorgt wird. Dadurch zeigt das Instrument stets aktuell auf einer digitalen Straßenkarte die gleichen Infor-mationen an, die auch V2X-Anwendungen zur Verfügung stehen. Dazu gehören zum Beispiel die Bewegungsdaten einzelner Ver-kehrsteilnehmer des Ad-hoc-Netzwerks, bestehende Staus oder Baustellen und deren Relevanzbereiche. Die Inhalte der Karten-darstellung lassen sich individuell konfigurieren.

Insbesondere bei der Absicherung ist es darüber hinaus sinn-voll, ein genaueres Bild auf das aktuelle Geschehen zu richten. Die Animationssoftware MotionDesk erlaubt dazu detailliertere Einblicke in laufende Testszenarien. Parallel zur Simulation kann der Testingenieur dabei das Verhalten einer V2X-Anwendung aus verschiedenen 3D-Perspektiven untersuchen, zum Beispiel die Ausgabe aktueller V2X-Meldungen im Kombiinstrument aus Sicht des Fahrers. Auch die Aufzeichnung von Szenarien für die spätere Analyse wird von MotionDesk unterstützt.

Testszenarien direkt erstellenIm Vergleich zur Absicherung klassischer Fahrzeugfunktionen wie ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm) ist beim Testen von V2X-Anwendungen mit einem höheren Aufwand zu rech-nen. Begründet wird diese Einschätzung unter anderem durch

Signalbasiertes Testen in Automation Desk (Beispiel: Schleudergefahr-Warnung).

Ethernet (UDP/IP)

V2X-Blockset in Simulink

• CAM/DENM/BTP/LDM• NMEA 0183• Integration in ASM

Motion Desk

• 3D-Visualisierung• Plausibilisierung der Tests• V2X-Informationsanzeige

Automation Desk• Signalbasiertes Testen• Testrahmen für V2X• V2X-Testkatalog

MIL/SIL-Simulation Rapid Control Prototyping HiL-Simulation

V2X-Hardware-Adapter

Control Desk

• Datenerfassung/-analyse

• Datenmanipulation• V2X-Karteninstrument

Entwicklungs- und Testumge-bung für V2X-Anwendungen.

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Autoren Gregor Hordys Product Engineer Advanced Applications and Technologies bei dSPACE.

Sebastian Schulte Application Engineer bei dSPACE .

den erweiterten Testparameterraum weit über das Fahrzeug hin-aus. So muss zum Beispiel der Algorithmus eines Kreuzungsas-sistenten bei der Ermittlung von Kollisionsgefahr regelmäßig nicht nur Position, Geschwindigkeit und Fahrtrichtung des eige-nen Fahrzeugs auswerten sondern auch entsprechende Informa-tionen aus Botschaften anderer Verkehrsteilnehmer.

Die sich daraus ergebende Signalvielfalt ist für einen Test-entwickler leichter handhabbar, wenn er sie in einer einheitli-chen Darstellung erfassen, analysieren und bewerten kann. Dazu bietet das Testwerkzeug AutomationDesk mit signalba-siertem Testen eine neue Art von Testbeschreibung, fast so einfach wie auf einem Blatt Papier. Dabei vereint das Tool in einem grafischen Editor alle Testschritte von der Erstellung notwendiger Stimuli über die Darstellung erfasster Messsigna-le bis hin zur Auswertung. Es nutzt hierzu eine intuitive und dem Entwickler vertraute Form als Signalbeschreibung. Die direkte Gegenüberstellung aller relevanten Signale vereinfacht den Vergleich zwischen Ursache und Wirkung und erleichtert die Interpretation der Testergebnisse. Das zeigt auch das Beispiel eines konkreten Testfalls. Nachdem das Antiblockiersystem (ABS) des Fahrzeugs infolge einer leichten Bremsung über län-gere Zeit aktiv bleibt, erkennt die V2X-Anwendung dieses Ereig-nis als Schleudergefahr und sendet daraufhin erwartungsgemäß die entsprechende DENM-Botschaft.

Die manuelle Testerstellung ist trotz verbesserter Werkzeug-unterstützung weiterhin eine der wesentlichen Aufgaben des Testentwicklers. Um diesen Schritt zu erleichtern, bietet dSPACE

passend zu typischen V2X-Anwendungen einen Testkatalog an, den die Testingenieure unmittelbar nutzen oder als Vorlage für die eigene Testentwicklung verwenden können.

Zeit und Ressourcen effizient nutzenTestexperten empfehlen, mit der Absicherung möglichst früh im Entwicklungsprozess zu beginnen. Dagegen spricht oft der zu Anfang noch unreife Entwicklungsstand oder eine lückenhafte Testumgebung. Das signalbasierte Testen unterstützt die frühe Testerstellung. Dazu lässt sich zu jedem Mess- oder Stimulussig-nal vorläufig ein Referenzsignal definieren und in die Auswertung einbeziehen. In einer späteren Iterationsstufe ersetzen die Test-ingenieure diese Referenz einfach durch ein reales Signal.

Weitere Details hierzu finden Sie in der Langversion dieses Beitrags bequem per infoDIREKT 324ael1215. (av) ■


ZMDI stellt den flexiblen und dynamischen hochauflösenden 18-Bit Sensor Signal Conditioner ZSSC3018 vor

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konditioniertes Sensorsignal >500s-1

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Zentrum Mikroelektronik Dresden AG (ZMDI) ist ein globales, innova-tives Unternehmen, das seit über50 Jahren leistungsstarke analog/mixed-signal Halbleiterlösungenliefert. Unser Alleinstellungsmerk-mal ist die enge Zusammenarbeit mit Ihnen während des gesamten Entwicklungsprozesses unserer anlogen/digitalen Power und Sen-sing Technologien. Wir prüfen Ihre Systemanforderungen und zusam-men entwickeln wir Teilsysteme und/oderganzheitlicheLösungen.Unsere Lösungen ermöglichenIhnen, Produkte mit höchsterEnergieeffizienz herzustellen.

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36 AUTOMOBIL ELEKTRONIK 11-12 / 2015

Car-to-X-Systeme E-Call


Der lange Weg zu E-CallE-Call: Was lange währt, wird vielleicht gut

Automatische Notrufsysteme im Fahrzeug retten Menschenleben. Die Idee eines europaweiten E-Calls gibt es seit mittlerweise 13 Jahren, doch erst im April 2018 soll er verpflichtend für alle europäischen Länder eingeführt werden. Woran liegt es, dass die Umsetzung so lange auf sich warten lässt? Autoren: Lutz Richter, Dr. Christoph Schillo

Die Europäische Kommission initiierte 2002 die E-Safety-Initiative, um die Einführung und Weiterentwicklung moderner Sicherheitssysteme zu beschleunigen. Auf

dem ersten Forum im November erklärt sie ein pan-europäisches Notrufsystem (E-Call) als wesentlichstes Instrument zur Redu-zierung tödlicher Unfälle durch schnelle medizinische Hilfe.

Im Rahmen der europäischen Forschungskooperation ERTICO (European Road Transport Telematics Implementation Coordi-nation Organisation) entsteht 2002 eine E-Call-Arbeitsgruppe, welche – gemeinsam mit allen Beteiligten, darunter Autoherstel-ler, Lieferanten, Länder, Autobahn- und Netzbetreiber – die all-gemeinen Voraussetzungen für einen E-Call definieren will. Eine gesonderte Arbeitsgruppe, die E-Call Driving Group, soll die notwendigen Spezifikationen für einen solchen Notruf erarbeiten.

Peiker entwickelte be-reits 1995 ein Polestar genanntes Telematik-system auf Handy-Basis mit GPS-Fahrzeugortung, Pannenhilfe, Notruf und Übermittlung von Ver-kehrsinformationen.

Bei E-Call erfolgt die Übertragung von Sprache und Daten gemeinsam im Sprachkanal.

Daten Daten

Sprache Sprache

Allen Teilnehmern ist klar, dass die Umsetzung nicht ohne die Mithilfe der einzelnen europäischen Länder machbar ist. Um die beteiligten Staaten zur „freiwilligen“ Mitarbeit heranzuziehen, entsteht ein Memorandum of Understanding. Dessen Unterzeich-ner sollen neben den Ländern auch die umsetzenden Instanzen sein, zu denen selbstverständlich auch die Automobilzulieferin-dustrie gehört. Als einer der ersten Zulieferer überhaupt unter-schreibt im März 2005 das hessische Technologie-Unternehmen Peiker, das sich schon früh mit dem Thema Notruf beschäftig-teund entwickelte bereits 1995 ein Polestar genanntes Telema-tiksystem auf Handy-Basis mit GPS-Fahrzeugortung, Pannen-hilfe, Notruf und Übermittlung von Verkehrsinformationen.

Um die Jahrtausendwende zeigten viele verschiedene Tests, dass Telematikboxen mit integrierter SIM-Karte deutlich sicherer als handybasierte Systeme sind. Sowohl Peiker als auch Auto-mobilhersteller wie beispielsweise BMW und Volvo setzten des-halb zunehmend auf diesen Ansatz. Weiterentwicklungen eini-ger dieser Systeme sind bis heute im Einsatz und überbrücken nicht nur die Lücke des dringend benötigten E-Calls sondern ermöglichen zusätzlich auch herstellerspezifische Informations-, Entertainment- und Service-Angebote.

Die europäischen Länder selbst ließen sich mit der Unterschrift Zeit: Deutschland unterschrieb das Memorandum erst im Jahr 2008, die Unterschrift von Frankreich und Großbritannien steht bis heute aus. Doch nicht nur die Unbeweglichkeit mancher Teil-nehmerländer verzögert den gemeinsamen E-Call; auch die Ein-

Bilde

r: Peik

er

36_Peiker_325.indd 36 18.11.2015 17:03:28


führung des Systems selbst wird länger dauern als ursprünglich gedacht. Laut einer ersten Presseerklärung der E-Safety-Initia-tive aus dem Februar 2005 sollten die Normen und Spezifikati-onen für das E-Call-System bis Ende 2005 festgelegt, im Jahr 2006 Feldtests durchgeführt und ab 2009 alle Neufahrzeuge mit der E-Call-Technik ausgerüstet werden.

Die Spezifikationen kommen, aber später als gedachtStatt des geplanten Termins 2005 lag die finale Definition des E-Calls erst Ende 2007 nach mehreren Machbarkeitsstudien von Netzbetreibern, dem ADAC und anderen Beteiligten vor. Diese beinhaltet mehrere wesentliche Vorgaben. So muss beispielswei-se das Fahrzeugsystem fest eingebaut sein, da die Nutzung von Mobiltelefonen die Zuverlässigkeit verringert. Schließlich kann es vorkommen, dass das Handy ausgeschaltet ist oder zu Hause vergessen wurde. Zudem muss dieses In-Vehicle-System in der Lage sein, den Notruf manuell oder nach dem Auslösen des Air-bags automatisch auszulösen. Nach der Auslösung wird eine Dormant-SIM, eine „schlafende“ SIM-Karte, aktiviert, die sich in ein Mobilfunknetz einbucht. Bis zu diesem Zeitpunkt wird die Karte nicht erfasst; der Datenschutz bleibt somit gewährleistet.

Anschließend erfolgt ein Sprachanruf zur Notrufnummer 112. In diesem Sprachkanal übermittelt dann ein In-Band-Modem einen minimalen Datensatz, der sowohl Fahrzeug-Identifizie-rungsnummer zur Typbestimmung als auch Zeitpunkt des Unfalls, Position des Fahrzeugs und Fahrtrichtung vor dem Unfall bein-haltet. Beim Versenden des E-Calls muss zudem ein sogenanntes E-Call-Flag gesetzt werden. Durch dieses erkennt das Netz einen automatisch generierten Notruf, kann ihn entsprechend priori-sieren und an jene Notrufzentralen weiterleiten, die in der Lage sind, den Datensatz zu empfangen sowie auszuwerten. Die erfor-derlichen Standards hierfür erarbeitet das European Telecommu-nications Standards Institute (ETSI) in den Jahren 2007 bis 2009.

Details zur Historie, zum aktuellen Stand bei E-Call, der Inter-operabilität und der Zeitleiste sowie wo die Reise hingeht, finden Sie in der Langversion dieses Beitrags per infoDIREKT. (av) ■

Die Umsetzung von E-Call erfolgt unter anderem deshalb so schlep-pend, weil noch nicht alle europäischen Staaten die entsprechende Vereinbarung unterzeichnet haben. Auch in technischer Hinsicht gilt es, besondere Aspekte zu beachten.

Eck-DATEN

Autoren Lutz Richter Bei Peiker Acustic GmbH & Co. KG für Produkt-strategie/Schutzrechte und Patente zuständig.

Dr. Christoph Schillo Abteilungsleiter Vorausentwicklung bei der Peiker Acustic GmbH & Co. KG.


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Ethernet Deterministisches Ethernet

Deterministisches EthernetErweiterung von AVB um Mechanismen für Guarantee-of-Service

Während Audio/Video-Bridging (AVB) Verbesserungen für Ethernet im Bereich der Echtzeitfähigkeit erreicht hat, arbeitet nun die TSN-Gruppe (Time-Sensitive Networking) an weiteren Echtzeitverbes-serungen sowie Robustheit und Verfügbarkeit. Deterministic Ethernet, das alle IEEE-802.1-Standards umsetzt, implementiert darüber hinaus auch den Standard SAE AS6802, um die Services des Netz-werks garantiert sicherzustellen (Guarantee of Service). Autoren: Bernhard Stangl, Dr. Wilfried Steiner

und erweitert Ethernet auch um fehlertolerante Mechanismen. Außerdem werden Verfügbarkeitsmechanismen standardisiert, die vor allem von Vertretern aus der Industrie und der Automo-bilbranche gefordert werden.

Takt-SynchronisationDer IEEE-Standard 802.1AS beschreibt ein Uhrensynchronisa-tionsprotokoll ähnlich zu IEEE 1588. Die Synchronisierung erfolgt anhand eines Master-Slave-Prinzips mit automatischer Auswahl des Masters. In IEEE 802.1AS trägt die Uhr des Masters die Bezeichnung Grandmaster. Das Protokoll erstellt einen Synchro-nisations-Spannbaum im Netzwerk, der einen minimal logischen Baum basierend auf der Netzwerktopologie aufbaut. Zudem beschreibt der Standard, wie die Verteilung der Synchronisie-rungsnachrichten vom Grandmaster an die Switches und End-knoten erfolgt.

In Bild 1 zum Beispiel kann EN1 den Grandmaster darstellen, sodass EN1 somit die Wurzel des Synchronisations-Spannbaums ist. Ports, die der Synchronisations-Spannbaum nicht erfasst,

Die Verwendung der vorgestellten Time-Based Shaping-Mechanismen – Time-Aware-Shaper und Time-Triggered-Shaper – bereichern Ether-net um Echtzeitfähigkeit und Robustheit mit dem Ziel einer determi-nistischen Echtzeitkommunikation. So ermöglichen sie Guarantee-of-Service für Ethernet Netzwerke.

Eck-DatEnDie Standardisierung von AVB ist seit 2011 abgeschlos-sen, und AVB-Produkte haben sich seitdem am Markt etabliert. AVB gemäß IEEE 802.1 ist ein Meilenstein in

der Verbesserung des Echtzeitverhaltens von Ethernet. Audio/Video-Bridging (AVB) definiert einen Ansatz zum Erzielen garantierter Ende-zu-Ende-Latenzen in einem Ethernet-Netz-werk, wobei auch die Möglichkeit besteht, Nicht-AVB-Traffic niedrigerer Priorität am selben Ethernet-Netzwerk zu übertra-gen. Die drei Kernelemente dazu sind Strea-Reservation, Credit-Based-Shaping und Clock-Synchronization.

Obwohl die Echtzeitfähigkeit von AVB oft mit dem Credit-Based-Shaper assoziiert wird, verbessert dieser die Übertra-gungslatenz von Echtzeit-Nachrichten in keiner Weise. Das Echt-zeitverhalten ist vielmehr auf die Bandbreitenreservierung der Stream-Reservation im Switch in Verbindung mit dem Talker-Sendeverhalten im Endknoten zurückzuführen.

Die Latenz verringernDennoch gibt es weiteres Potenzial zum Erzielen einer deutlich geringeren Ende-zu-Ende-Latenz. Die Standardization Group des IEEE möchte durch den Einsatz von Zeitsteuerungsparadig-men das Echtzeitverhalten der IEEE-802.1-Standards verbessern. Um diese laufenden Standardisierungstätigkeiten deutlicher von der etablierten AVB-Technologie abzugrenzen, hat sich die „IEEE 802.1 AVB Task Group“ selbst in „IEEE 802.1 Time-Sensitive Networking (TSN) Task Group“ umbenannt. Tatsächlich hat die TSN-Task-Group den Ansatz der Zeitsteuerung aufgenommen

38_TTTech_331.indd 38 18.11.2015 17:04:18


Ethernet Deterministisches Ethernet


verweilen als Passiv-Ports und nehmen nicht weiter an der Synchronisation teil. Im Fehlerfall des Grandmasters wird ein neuer Grandmaster ausgewählt und ein neuer Synchronisations-Spannbaum aufgebaut. Dieser ist unabhängig von anderen Pro-tokollen, die für Kommunikationszwecke ebenfalls logische Spannbäume auf Basis der Netzwerktopologie aufbauen können.

Überarbeitet werden aktuell die IEEE-Standards 802.1AS sowie 1588, von dem IEEE 802.1AS abgeleitet wurde. Beide Entwick-lungen zielen unter anderem auch darauf ab, IEEE 802.1AS als eindeutiges Profil von IEEE 1588 zu definieren. TSN arbeitet innerhalb der Revision von IEEE 802.1AS in der Unterstützung von zwei simultan synchronisierten Zeitbasen.

VerfügbarkeitIEEE 802.1AS bietet mit dem Grandmaster-Re-Election-Algo-rithmus einen sehr einfachen Mechanismus, der die Verfügbarkeit steigert: Wenn ein Grandmaster fehlerhaft wird, so übernimmt ein anderer Master-Knoten dessen Rolle. Dieses Umschalten pas-siert allerdings nicht augenblicklich, sondern benötigt Zeit. Gera-de in kritischen Systemen kann diese Umschaltzeit nicht akzep-tabel sein. Daher arbeitet die TSN-Task-Group an Verbesserungs-maßnahmen des Synchronisierungsmechanismus’.

So brachte sie zum Beispiel ein Konzept zu einem Hot- und Cold-Standby der Grandmaster-Clock ein. Dieses ermöglicht einem Endknoten zur gleichen Zeit die Synchronisierung zu mehreren Grandmaster-Clocks. Im Falle eines fehlerhaften Grandmasters kann der Endknoten umgehend auf den Backup-Grandmaster umschalten. Redundanz wie bei der Grandmaster-Clock ist ebenfalls für den Kommunikationspfad beider Grand-master-Clocks zu den Endknoten notwendig, um die Verteilung der globalen Zeit bei einzelnen Link-Fehlern zu ermöglichen. Fehlertoleranz und Robustheit gewinnen zunehmend an Bedeu-tung, sodass nun auch TSN diese Aspekte adressiert.

Traffic-PolicingPolicing-Funktionen dienen dem Zweck, die Verfügbarkeit des Netzwerkes zu gewährleisten. Nicht vorgesehene Kommuni-kationsaktivitäten werden identifiziert und eingeschränkt. Wäh-rend Traffic-Shaping eine gut verteilte Netzwerkauslastung auf den Ausgangsports von Endknoten und Switches produziert, beschreibt Traffic-Policing Überwachungsfunktionen am Ein-gang von Endknoten und Switches.

Eine kritische Betrachtung der Überwachungsfunktionen ist essenziell, weil sie doch temporären Einfluss in der Übertragung

nehmen können. Poli-cing unterscheidet zwi-

schen nicht-synchronisier-ten und synchronisierten Funk-

tionen: Nicht-synchronisierte Poli-cing-Funktionen berücksichtigen die

Laufzeiteigenschaften der Nachrichten. Im Gegensatz dazu beziehen synchronisierte Policing-Funktionen eine vorhandene globale Zeit in die Überwachungsfunktion mit ein, wie sie zum Beispiel durch IEEE 802.1AS gegeben ist.

EvaluierungsplattformDE-Switches (DE: Deterministic Ethernet) von TTTech imple-mentieren AVB, TSN und SAE AS6802. Mit dem DE-Switch Her-mes 3/1 BRR stellt TTTech ein auf Autosar basierendes Steuer-gerät mit integriertem Ethernet-Switch vor, um die Möglichkei-ten, die deterministische Ethernet-Netzwerke bieten, schnell und einfach zu evaluieren. Der Hermes-Switch unterstützt Time-Based-Shapers sowohl per-queue als auch per-flow.

Als Grundlage für die Schedule-Abarbeitung lassen sich unter-schiedliche Synchronisierungsmechanismen heranziehen; dies sind im Detail IEEE 1588, IEEE 802.1AS oder SAE AS6802. Der DE-Switch Hermes erlaubt es, zeitgesteuerte Netzwerke mit Credit-Based-Shaper sowie Policing-Funktionen in Kombinati-on mit Broadr-Reach-PHYs aufzubauen und somit Guarantee-of-Service praktisch zu erproben.

Detailinfos Sehr viele weitere Details über (nicht) synchronisierte Policing-Funktionen, fehlertolerante Taktsynchronisation, Time-Aware Traffic-Shaping und Time-Triggered Traffic-Shaping finden Sie in der Langversion dieses Beitrags auf www.all-electronics.de per infoDIREKT 331ael1215. (av) ■

AutorenBernhard StanglProjekt Manager bei TTTech in der Business Unit Automotive.

Dr. Wilfried SteinerCorporate Scientist bei TTTech.


EN

EN

Physical Topology (Ethernet Links)Logical TopologyPort

EN

EN

SW44

332

2

11SWSWSW

Bild 1: Beispiel für ein Ethernet-Netzwerk.

Bild 2: Beim DE-Switch Hermes handelt es sich um ein auf Autosar basierendes Steuergerät

mit integriertem Ethernet-Switch.

12

Bilder: TTTech

38_TTTech_331.indd 39 18.11.2015 17:04:22

Ethernet Marktübersicht


Ethernet im AutomobilMarktübersicht mit Produkten und Lösungen für Automotive-Ethernet

Für den Datenaustausch im Fahrzeug sind flexible und kostengünstige Netzwerke gefragt. Da kann auch Etab-liertes wie in diesem Fall Ethernet zum Einsatz kommen. Die Redaktion hat sich erkundigt: 23 Marktteilnehmer nannten ihre entsprechen Produkte und Lösungen. Autor: Alfred Vollmer

Firma Standalone-PHY

MCU/DSP mit PHY FPGA mit Ethernet-IP

Ethernet-Adapter Switch/Bridge/Gateway

ECU mit Ethernet-anbindung

Stecker Kabel Software-Treiber Protokoll-Stack Echtzeit-Erwei-terung (IEEE 1588)

AVB (IEEE 1722 / 802.1AS)

Vehicle-to-Grid (ISO 15118)

Diagonstics over IP (ISO 13400)

XCP Security-Erweiterungen Testlösungen

Analog Devicesanalog.com

ADSP-518, ADSP-609

Berner&Mattner berner-mattner.com

MESSINA

dSPACEdspace.de

diverse Ethernet-On-Board-Lösungen

MicroAutoBox II, SCALEXIO, Micro-LabBox, modulare Hardware

diverse Test- und Ent-wick lungs werk zeuge

UDP, TCP/IP, XCP, SOME/IP, SOME/IP-SD

RTI Bypassing Blockset, RTI Autosar Blockset

Etwa Ethernet-Konfi-gurations-Package oder dSPACE Ethernet-Blocksets

Elektrobitelektrobit.com

EB tresos AutoCore MCAL Ethernet-Treiber

EB tresos AutoCore Generic IP-Stack

EB tresos AutoCore Generic TimeSync, IP-Stack QoS, MCAL QoS

EB tresos AutoCore Generic Time Sync, MCAL Time-Sync-Support

EB tresos AutoCore Generic DOIP

EB tresos AutoCore Generic XCP (Ethernet)

EB tresos AutoCore Generic SECOC

EB tresos Busmirror; EB 2200, EB 5200

ETASetas.com

XETK, BR_XETK- S1, BR_XETK-S2, CBEB100 Media-Converter

ES600.2 XETK, CBEB100 Media Converter, ES59x Interface-Module, INCA

Cycur-Producte von ESCRYPT LABCAR

Fraunhofer ESKesk.fraunhofer.de

Prototyping-Plattform ARTiS

TCP/IP-Test-Suite

TCP/IP-Test-Suite

TCP/IP-Test-Suite TCP/IP-Test-Suite

Freescale 1)

freescale.comEthernet-Switch integriert z.B. in VFxxxR-Serie

Autosar MCAL-Ethernet-Treiber + Ethernet-Streaming-Treiber

Im Ethernet-IP-Modul von MPC-56xx, MPC57xx und i.MX 6

AVB-Hardware-Erweiterung für Ethernet-Module in i.MX6SLX/7/8 und MPC57xx sowie SW-AVB-Lösungen

CSE- oder HSM-Security-Modul für MPC56xx / MPC57xx: z. B. für SHE-Modul auf der i.MX-6-Serie

Göpelgoepel.com

PXI6141 – OABR

RJ45 via SFP-Modul

In-Vehicle-Controllerfamilie: Series 61

PXI6141 - OABR Ethernet-Controller / easyCON - OABR Media-Converter

Harmanharman.com

Harman Connected Services Core AVB Stack

Harman Connected Services Core AVB Stack, Portierungs- und Integrations-Services

Harman Connected Services Core AVB Product-Com-pliance und Pre-Certi fi-cation-Tests

Inova Semiconductorsinova-semiconductors.de

INAP375T/R

Keilkeil.com

CMSIS-Driver kompatible Low-Level-Treiber für mehrere MCU-Anbieter

Leonileoni.com

LEONI Dacar

Hf-Testlabor

Mbtech Group (AKKA)mbtech-group.com

PROVE tech:µHiL PROVEtech:TA PROVEtech:RE/TA/µHiL/VA

PROVEtech:RE/TA/µHiL/VA

National Instrumentsni.com

cFP 2020 sbRIO 96xx cRIO 9039

cRIO 9149 PCIe 8237R

NI-Industrial Commu-nications for EtherCAT und EtherNet/IP

PXI-6682 (Inter-face), PCI-1588 (Interface), Time-Sync (Driver)

NI Automotive Diagnostic Command Set, NI LabVIEW, NI VeriStand

ECU Measure-ment + Calibra ti-on Toolkit, Lab - VIEW, VeriStand

Automotive Diagnostic Command Set, ECU Measure ment + Calibration Toolkit, LabVIEW

NXPnxp.com

TJA1100: 100- BASE-T1 PHY

SJA1105 (Muster)

Verschiedene Bausteine zur Treiber-Unter-stützung

SJA1105 unterstützt AVB IEEE802.1X (Port Based Network Access Control) etc.

Renesasrenesas.com

V850E2/Fx4-H V850E2/Mx4

R-Car H1&2, RZ/A1, V850E2/Sx4-H

R-Car H2, RZ/A1H, RZ/A1M

Rosenbergerrosenberger.de

MTD-Steck- ver binder-Systeme

Softing Automotiveautomotive.softing.com

VIN|ING 600, HSC VIN|ING 600, HSC

TDX, OTX Studio, Diagnostic Tool Set 8

Softing TDX, OTX Studio, Diagnostic Toolset 8

ST Microelectronicsst.com

inkl. MAC: STV0991, SPC 564B, SPC56EC uvm.

von Software-Partnern von Software-Partnern

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STV0991, SPC564B, SPC56EC, SPC 574K72, SPC572L64, SPC58xGuvm.

Texas Instrumentsti.com

DP83848Q

TTTechtttech.com

TTEthernet IP, wird vom HL-Hersteller integriert

TTEthernet-End-Station-Produktfamilie

TTEthernet-Switch-Produktfamilie

ECUs der TTC-Serie für ASIL-klassifizierte Applikationen

TTEthernet-Treiber für Linux, Sync-Bibliothek für VxWorks, QNX, LynxOS

TTEthernet Protokollschicht

In allen TTEthernet-Produkten

In TTEthernet-Switch-Produkten unterstützt

TTX-DataLogger Schicht-2-Schutz vor Network Flooding und MAC Spoofing; Distributed MILS

Vector Informatikvector.com

VN5610, VN5640 VN5610, VN5640 VC121 MICROSAR MICROSAR.ETH MICROSAR.AVB, CANoe.Ethernet

MICROSAR.V2G, Smart Charge Package für CANoe.Ethernet

Indigo, vFlash, CANoe.DiVa, MICROSAR.ETH, CANoe, CANalyzer, CANape

CANape, VX1000, MICROSAR, CANoe

MICROSAR, Flash-Bootloader

CANoe.Ethernet, CANalyzer.Ethernet, CANoe.DiVa, VN5610, VN5640, GL3000-/GL4000-Familie, CANape

Xilinxxilinx.com

Zynq XA7Z010 und XA7Z020

Spartan-6-Familie, Artix XA7A100T

Alle Angaben laut Hersteller beziehungsweise Anbieter der Dienstleistung; 1) NXP hat angekündigt, Freescale zu übernehmen

40_MÜ.indd 40 18.11.2015 17:04:55



Firma Standalone-PHY

MCU/DSP mit PHY FPGA mit Ethernet-IP

Ethernet-Adapter Switch/Bridge/Gateway

ECU mit Ethernet-anbindung

Stecker Kabel Software-Treiber Protokoll-Stack Echtzeit-Erwei-terung (IEEE 1588)

AVB (IEEE 1722 / 802.1AS)

Vehicle-to-Grid (ISO 15118)

Diagonstics over IP (ISO 13400)

XCP Security-Erweiterungen Testlösungen

Analog Devicesanalog.com

ADSP-518, ADSP-609

Berner&Mattner berner-mattner.com

MESSINA

dSPACEdspace.de

diverse Ethernet-On-Board-Lösungen

MicroAutoBox II, SCALEXIO, Micro-LabBox, modulare Hardware

diverse Test- und Ent-wick lungs werk zeuge

UDP, TCP/IP, XCP, SOME/IP, SOME/IP-SD

RTI Bypassing Blockset, RTI Autosar Blockset

Etwa Ethernet-Konfi-gurations-Package oder dSPACE Ethernet-Blocksets

Elektrobitelektrobit.com

EB tresos AutoCore MCAL Ethernet-Treiber

EB tresos AutoCore Generic IP-Stack

EB tresos AutoCore Generic TimeSync, IP-Stack QoS, MCAL QoS

EB tresos AutoCore Generic Time Sync, MCAL Time-Sync-Support

EB tresos AutoCore Generic DOIP

EB tresos AutoCore Generic XCP (Ethernet)

EB tresos AutoCore Generic SECOC

EB tresos Busmirror; EB 2200, EB 5200

ETASetas.com

XETK, BR_XETK- S1, BR_XETK-S2, CBEB100 Media-Converter

ES600.2 XETK, CBEB100 Media Converter, ES59x Interface-Module, INCA

Cycur-Producte von ESCRYPT LABCAR

Fraunhofer ESKesk.fraunhofer.de

Prototyping-Plattform ARTiS

TCP/IP-Test-Suite

TCP/IP-Test-Suite

TCP/IP-Test-Suite TCP/IP-Test-Suite

Freescale 1)

freescale.comEthernet-Switch integriert z.B. in VFxxxR-Serie

Autosar MCAL-Ethernet-Treiber + Ethernet-Streaming-Treiber

Im Ethernet-IP-Modul von MPC-56xx, MPC57xx und i.MX 6

AVB-Hardware-Erweiterung für Ethernet-Module in i.MX6SLX/7/8 und MPC57xx sowie SW-AVB-Lösungen

CSE- oder HSM-Security-Modul für MPC56xx / MPC57xx: z. B. für SHE-Modul auf der i.MX-6-Serie

Göpelgoepel.com

PXI6141 – OABR

RJ45 via SFP-Modul

In-Vehicle-Controllerfamilie: Series 61

PXI6141 - OABR Ethernet-Controller / easyCON - OABR Media-Converter

Harmanharman.com

Harman Connected Services Core AVB Stack

Harman Connected Services Core AVB Stack, Portierungs- und Integrations-Services

Harman Connected Services Core AVB Product-Com-pliance und Pre-Certi fi-cation-Tests

Inova Semiconductorsinova-semiconductors.de

INAP375T/R

Keilkeil.com

CMSIS-Driver kompatible Low-Level-Treiber für mehrere MCU-Anbieter

Leonileoni.com

LEONI Dacar

Hf-Testlabor

Mbtech Group (AKKA)mbtech-group.com

PROVE tech:µHiL PROVEtech:TA PROVEtech:RE/TA/µHiL/VA

PROVEtech:RE/TA/µHiL/VA

National Instrumentsni.com

cFP 2020 sbRIO 96xx cRIO 9039

cRIO 9149 PCIe 8237R

NI-Industrial Commu-nications for EtherCAT und EtherNet/IP

PXI-6682 (Inter-face), PCI-1588 (Interface), Time-Sync (Driver)

NI Automotive Diagnostic Command Set, NI LabVIEW, NI VeriStand

ECU Measure-ment + Calibra ti-on Toolkit, Lab - VIEW, VeriStand

Automotive Diagnostic Command Set, ECU Measure ment + Calibration Toolkit, LabVIEW

NXPnxp.com

TJA1100: 100- BASE-T1 PHY

SJA1105 (Muster)

Verschiedene Bausteine zur Treiber-Unter-stützung

SJA1105 unterstützt AVB IEEE802.1X (Port Based Network Access Control) etc.

Renesasrenesas.com

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R-Car H2, RZ/A1H, RZ/A1M

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TDX, OTX Studio, Diagnostic Tool Set 8

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TTEthernet IP, wird vom HL-Hersteller integriert

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TTEthernet-Treiber für Linux, Sync-Bibliothek für VxWorks, QNX, LynxOS

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TTX-DataLogger Schicht-2-Schutz vor Network Flooding und MAC Spoofing; Distributed MILS

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CANape, VX1000, MICROSAR, CANoe

MICROSAR, Flash-Bootloader

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Zynq XA7Z010 und XA7Z020

Spartan-6-Familie, Artix XA7A100T

Alle Angaben laut Hersteller beziehungsweise Anbieter der Dienstleistung; 1) NXP hat angekündigt, Freescale zu übernehmen

Um ein schnelles und günstiges Netzwerk im Auto zu bekommen, bediente sich die Automobilbranche bei der Informations- und Kommunikationstechnik (IT). Aller-

dings ist dieser Wechsel in die Automotive-Welt alles andere als trivial. In der IT hat sich Ethernet bei den kabelgebundenen Ver-bindungen absolut etabliert, und weil der Markt so groß ist, kos-ten entsprechende Bausteine auch nur sehr wenig, doch im Auto gelten nunmal andere Randbedingungen als rund um den

Schreibtisch, sodass es nicht zielführend ist, bereits vorhandenes reines IT-Equipment im Auto zu verbauen. Die Redaktion hat daher explizit nach Automotive-qualifizierten Komponenten gesucht und die Antworten hier gesammelt. n

Ethernet Marktübersicht

Automobil ElEktronik 11-12/2015 41

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Betriebssysteme Hypervisor


Hypervisor für Automotive-SystemeIntegration unterschiedlicher Software und Betriebssysteme

Auch in Zukunft muss mit bezahlbarem Aufwand sicherge-stellt sein, dass die vielen Softwarekomponenten zuverlässig zusammenspielen. Der neue Hypervisor RTA-HVR entzerrt den Entwicklungsprozess und hebt zugleich das Sicherheits-niveau vernetzter Fahrzeuge signifikant. Autor: Dr. Simon Burton

mobilherstellers sind heute an der Ent-wicklung einzelner Steuergeräte und ihrer Software beteiligt – inklusive Tests und Validierung. Weil in modernen Fahr-zeugen dutzende ECUs und DCUs Funk-tionen im Antrieb, Fahrwerk, Interieur und im Bereich aktiver Sicherheitssyste-me steuern, läuft der kollaborative Ent-wicklungsprozess dutzendfach parallel, was zu einer zusätzlichen Steigerung der Komplexität führt.

Erschwert wird die Situation dadurch, dass im Sinne einer Konsolidierung der

Die Hypervisor-Technologie ist auf dem besten Weg, sich im Auto-motive-Markt zu etablieren.

Nachdem sie bereits im Infotainment-Bereich Fuß gefasst hat, folgt nun die Ver-wendung in Echtzeit-Steuerungssyste-men und Automotive-Mikrocontrollern. Prototypen sind in der Erprobung.

Anfang 2016 wird ETAS Beta-Versionen für konkrete Integrationsprojekte verfüg-bar machen, wobei Integration in diesem Fall Trennung bedeutet, denn der ETAS-Hypervisor partitioniert ECUs und DCUs

Bild 1: Soll die Software aus verschiedenen Stellen in einem Domänensteuergerät (DCU) vereinheitlicht werden, kann es zu Problemen kommen.

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Hypervisor

Bild 2: Auch verschiedene Betriebssysteme können parallel auf einem Mikro controller (µC) laufen. Der Hypervisor schirmt beide voneinander ab und kümmert sich um die Ressourcenverteilung.

(Domain Controller Units). Er unterteilt somit ein und dieselbe Hardware in strikt voneinander abgeschirmte virtuelle Steu-ergeräte und Kontrolleinheiten.

Schwieriger Status-QuoDie Partitionierung ist ein neuer Ansatz, um der massiv steigenden Komplexität durch den immer größeren Funktions-umfang in der Steuergeräteentwicklung Herr zu werden. Über viele Standorte ver-teilte Teams von verschiedenen Zuliefe-rern sowie zusätzlich die Teams des Auto-

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Steuergerätehardware verschiedene Funktionen in einzelne Steuergeräte (ECUs) und Domänensteuergeräte (DCUs) integriert werden (Bild 1); leis-tungsstarke Mult icore-Prozessoren machen es möglich. Diese Vereinfachung treibt jedoch den Aufwand in die Höhe, denn bei Lieferung bereits getestete und validierte Softwareanteile müssen im Zusammenspiel erneut überprüft werden. Dabei auftretende Fehler lassen sich nur iterativ ausräumen, wobei die Fehlerur-sache oft schwer auf einzelne Verursacher rückführbar ist. Die Tests der zusammen-geführten Softwareblöcke sind zeit- und damit kostenaufwendig.

Eine weitere Komplexitätsdimension liegt in der Weiterentwicklung der Soft-ware. Im Fahrzeug müssen Updates zuverlässig mit älteren Versionen zusam-menwirken. Und als wäre das nicht kom-pliziert genug, öffnen sich Fahrzeugsys-teme über das Internet für die Außenwelt. Das birgt neue Risiken – seien es Over-the-air-Updates von unausgereifter Soft-ware, gezielte Attacken oder Viren, die über Smartphones oder Werkstattdia-gnosegeräte an Bord gelangen.

Um solche Risiken beherrschbar zu machen, braucht es neue Ansätze, in denen Safety und Security direkt inein-andergreifen, denn schließlich gilt es, Fahrzeugsysteme abzuschirmen und ihre funktionale Sicherheit auch im Ernstfall

Der neue Hypervisor schließt eine Lücke, die bisher im Bereich der ECUs und DCUs klaff-te. Denn er erlaubt die Integration unter-schiedlicher Software und Betriebssysteme – und zwar unabhängig vom jeweils ver-wendeten Mikroprozessor-Fabrikat. Damit ist die Lösung komplett portabel, was die Integration erleichtert und obendrein die von OEM angestrebte Steuergeräte-Konsoli-dierung unterstützt.

Eck-DATEN

aufrecht zu erhalten. Zugleich sind Lösungen erforderlich, die den Aufwand der Entwicklung samt Tests und Validie-rungen begrenzen – und die Steuergerä-te-Konsolidierung unterstützen.

DIe Partitionierung löst SicherheitsfragenWerden Prozesse oder Aufgaben zu kom-plex, hilft der ingenieursmäßige Ansatz, ergo das Zerlegen in überschaubare Ein-heiten. Genau diesen Ansatz verfolgt der Hypervisor von ETAS. Er überträgt die im PC-Bereich etablierte Partitionierungs-Technologie auf Embedded-Systeme im Fahrzeug und passt sie dafür an die spe-zifischen Anforderungen im Automobil an. So liefert er eine Lösung, die künftig sowohl den kollaborativen Entwicklungs-prozess entzerren als auch das geforderte Ineinandergreifen von Safety und Secu-rity umsetzen kann. Und nicht zuletzt erlaubt sie über das gesamte Fahrzeugle-ben hinweg partielle Aktualisierungen einzelner Softwareblöcke.

Virtuelle ECUsDer Schlüssel dazu ist die Partitionierung ein und desselben Steuergeräts in mehre-re virtuelle Steuergeräte. Da jede virtuelle ECU in sich funktionstüchtig ist, kann der mit der abschließenden späteren Integra-tion betraute Steuergerätehersteller sich künftig darauf beschränken, Spezifikati-

Deterministic Ethernet – Die Echtzeit-Evolution von Ethernet

• Evaluationsplattform für unterschiedliche Kommunikationsstandards, inkl. AVB, TSN und Time-Triggered Ethernet

• Prototyp-Unit für die Evaluation der Zusammenführung von Steuerungs-Traffic über Ethernet für Sicherheitsanwendungen sowie Backbone-Architekturen im Fahrzeug

• Leistungsstarke Switch-Management CPU auf AUTOSAR-Basis

• Schnittstellen für BroadR-Reach®, CAN, FlexRay, digitale und analoge I/Os

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analoge I/Os

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Betriebssysteme Hypervisor



onen des Hypervisiors zu erarbeiten und seinen Zulieferern je eine Kopie davon zukommen zu lassen. Diese können ihre Software direkt auf dem Hypervisor ent-wickeln, testen und validieren.

Die Verantwortung für die reibungslo-se Funktion im Gesamtsystem bleibt zwar beim Integrator, doch sie verteilt sich dank der strikten Partitionierung effektiv auf alle Beteiligten, weil exakt nachvoll-ziehbar wird, welches virtuelle Steuerge-rät im Systemverbund fehlerhaft arbeitet. Das erlaubt es, die eingearbeiteten Ent-wickler des jeweiligen Zulieferers zur Fehlerbehebung hinzuzuziehen und somit vorhandenes Know-how effektiver zu nutzen. Zudem können bisher nach-einander abgearbeitete Korrekturen par-allel erfolgen.

Die Partitionierung geht also weit über die Hardware hinaus: Sie minimiert die Komplexität der Kollaboration und den Abstimmungsbedarf. Und obendrein müs-sen die Akteure sensible Bereiche ihrer Software-Codes nicht mehr offen legen; ihre IP ist besser geschützt als in Entwick-lungsprozessen, die ausschließlich gängi-gen Autosar-Ansätzen folgen.

Mehrere Betriebssysteme parallelDie Trennung in virtuelle ECUs hat weite-re Vorteile: Unterschiedliche Betriebssys-teme wie Autosar, Linux oder Posix im Bereich der aktiven Assistenzsysteme kön-nen im Fahrzeug ebenso nebeneinander

laufen wie unterschiedliche Softwarever-sionen (Bild 2). Bei Bedarf besteht die Mög-lichkeit, virtuelle ECUs für den OEM und seine inhouse entwickelte Software zu reservieren. Und vor allem bietet die siche-re Abschirmung der virtuellen Steuergerä-te einen weiteren Schutzschirm gegen mut-willige Angriffe oder fehlerhafte Updates. Fahrlässig eingeschleuste Viren, Bugs in Updates oder Angriffe von Hackern kön-nen so im äußersten Fall nur eine Partiti-on treffen und sich nicht weiter ausbreiten.

Umgesetzt wird dies durch klare Zuord-nung, auf welche Speicher welche virtu-elle ECU zugreifen darf, welche Prioritäten dabei gelten und wie oft sie in einem bestimmten Zeitraum dazu berechtigt sind. Weichen sie von diesen Regeln ab, schaltet der Hypervisor die virtuelle ECU kontrolliert ab und startet sie nach einer Fehleranalyse neu.

Erster Hypervisor für Embedded-Echtzeit-SystemeETAS hat den Hypervisor als Bare-Metal-Hypervisor des Typs 1 ausgelegt, der bereits etablierte Hardware-Abstraktions-Mechanismen und gängige Software-Architekturen sowie MCALs nutzt. So sind bei der Integration der betreffenden Soft-ware-Stacks nur geringfügige Anpassun-gen notwendig. Zudem setzt der Hyper-visor auf marktüblicher Hardware auf. Ein bereits realisierter Prototyp nutzt Infineon s Plattform Aurix. Weitere gängige Hard-

Bild 3: Der Automotive-Hypervisor kann auch sicherheitsrelevante Bereiche zuverlässig voneinander abschirmen.

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RTA-Hypervisor

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Security-Software

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Core 1 Core 2Hardware Security Module (HSM)

ware-Ports wird ETAS mit der nun begin-nenden Serieneinführung erschließen.

Vor allem aber ist das robuste System auf maximale Effizienz im Verbrauch von Rechenleistung und Speicherkapazität ausgelegt, um den spezifischen Anforde-rungen einer tiefen Einbettung in Fahr-zeugsysteme gerecht zu werden.

Erweiterte FunktionenETAS hat zudem die üblichen Funktionen eines Hypervisors im Infotainment-Bereich stark ausgeweitet, um spezifische Automotive-Bedürfnisse zu erfüllen. Die neue Lösung unterstützt Mikrocontroller mit MPU (Speicherschutz-Einheiten) und eine statische, zur Buildtime festgelegte Konfiguration. So lässt sich die Hypervi-sor-Technologie auf eine neue Klasse von Mikrocontrollern anwenden und trotz ein-geschränkten Ressourcen für echtzeitfä-hige sicherheitsrelevante Systeme verwen-den. Zudem unterstützt der ETAS-Hyper-visor Bootloader sowie Kalibriervorgänge und ermöglicht Fehlerdiagnostik und -zuordnung. (av) ■

AutorDr. Simon Burton Director Global Embedded Software Services bei ETAS in Stuttgart.

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Management Frisch vom Lederer


Die Zeiten sind gerade turbulent, besonders in der Automobil-industrie. In kürzer werdenden

Abständen erleben wir Skandale, die nicht in das Bild passen wollen, das wir uns gerne von unserer zum Wohle der Kunden, der Umwelt und der Mitarbeiter agierenden Branche machen. Wir stehen konsterniert da und fragen uns, wie in aller Welt es dazu kommen konnte. „Das ist das Werk Einzelner“ ist häufig zu hören, und das Mittel zur Vermeidung zukünftiger Eklats scheint schnell gefun-den: Compliance muss Chefsache wer-den, verschärfte Regularien müssen her. Gesagt, getan, wird schon werden. Oder etwa nicht?

Sehen wir genauer hin. Regelgläubigkeit und Vertrauen in Vorschriften sind weit verbreitet. Was schwarz auf weiß steht, erscheint greifbar und einklagbar. Dahin-ter steht die Annahme, dass unser Verhal-ten primär willentlich und rational gesteu-ert ist. Tatsächlich aber wird es zum weit-aus größeren Teil unbewusst und emoti-

onal gesteuert, wie wir aus der Hirnfor-schung wissen. Entscheidungen, darunter auch schicksalhaft regelwidrige, gründen viel mehr auf dem, was unser Unter-bewusstsein aufnimmt, als auf nieder-geschriebenen Regularien. Darin spiegeln sich also die tatsächlich gelebte Unterneh-menskultur sowie implizit im Raum ste-hende Erwartungen wider.

Hinterfragen statt Ja-SagenSind beispielsweise ein hoher Erfolgsdruck und eine Atmosphäre der Angst spürbar, so steigt das Risiko, dass vorauseilendes Ja-Sagen das kritische Hinterfragen ablöst. Herunter gebrochen auf die Elektronik-entwicklung kann das technische Trick-serei zum Zweck der Zielerreichung nach sich ziehen. Dass das unternehmerisch völlig kontraproduktiv ist, muss nicht ext-ra betont werden. Was ist zu tun?

• Verabschieden Sie sich von der Vorstel-lung, dass erweiterte Compliance-Regeln die Lösung sind. Damit „dok-tern“ Sie am Symptom herum.

• Schaffen Sie eine Kultur des mündigen Denkens und kritischen Hinterfragens. Damit vermeiden Sie das unter den Tep-pich kehren.

• Schwören Sie Ihre Führungskräfte auf diese Kultur ein. Sie brauchen unbe-dingtes Commitment. Wer sich nicht darauf einlassen will, ist fehl am Platz.

• Sprechen Sie regelmäßig informell mit Ihren technischen Experten. Damit bekommen Sie entscheidende Informa-tionen jenseits offizieller Berichte – explizit wie implizit.

Angst ist übrigens einer der stärksten Antreiber überhaupt. Wenn Sie diese aus-schalten, senken Sie nicht nur das Risiko für regelwidrige Kreativität, sondern set-zen auch Potenzial für höhere Produkti-vität frei. Ich wünsche Ihnen dabei gutes Gelingen! (av) ■

Compliance: Angst schadet!Dr. Lederers Management-Tipps

Autor Dr. Dieter Lederer Unternehmensberater, Keynote-Speaker und Veränderungsexperte.

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Management Traceability


Lost without a TraceTraceability-Anforderungen kennen und mit ALM effizient umsetzen

Normen und Reifegradmodelle fordern eine durchgängige Traceability bei der Systementwicklung, insbesondere wenn Sicherheit ein relevantes Thema ist. Qualitätsmanager und Projektleiter fürchten nicht nur den damit verbundenen Aufwand; spätestens vor einem Assessment haben sie schlaflose Nächte. Doch muss das so sein? Richtig umgesetzt erhöht Traceability die Qualität der Entwicklung und damit der Produkte. Autor: Jens Palluch, Dr. Ulrich Becker

Nutzen von TraceabilityTraceability bringt bei richtige Umsetzung einen großen Nutzen. Der Hauptnutzen der Impact-Analysis ergibt sich bei Änderungs-wünschen. Die Traceability ermöglicht eine Auswirkungsanaly-se, weil sie die Frage beantwortet, welche Elemente bei der Umset-zung der Änderung zu bearbeiten sind? Dadurch ermöglicht sie auch eine systematische Kosten-Nutzen-Analyse. Außerdem erhöht Traceability die Qualität, weil sie es ermöglicht, die Syste-mentwicklung nachzuvollziehen – auch die Änderungen. Auch die Verfolgung des Projektfortschritts ist damit möglich, denn die Traceability erleichtert zwischen Anforderungen und Architektur den Nachweis, dass alle Anforderungen im System umgesetzt wurden. Mit der Traceability zwischen Anforderungen und Test-fällen lässt sich die Testabdeckung nachweisen.

Traceability dient auch zur Sicherstellung, dass das richtige System gebaut wird. Sie ermöglicht eine Überprüfung, ob sich alle Features/Entwicklungsartefakte auf Anforderungen zurück-führen lassen. Ist dies bei bestimmten Elementen nicht gegeben, so wurden möglicherweise unnötige Eigenschaften im System identifiziert. Zudem unterstützt Traceability das funktionale Safety-Assessment, bezüglich des Nachweises, dass ein System funktional sicher ist.

Automotive Spice und TraceabilityAutomotive Spice fordert Traceability bezüglich der System- und Software-Entwicklung allgemein; die ISO 26262 verlangt Trace-ability für die funktionale Sicherheit in der System-, Software- und Hardware-Entwicklung. Automotive Spice besteht sogar auf

Zu den Anforderungen von Normen und Reifegradmodellen gehört auch die Forderung nach Traceability. Im Automotive-Umfeld sind ins-besondere die ISO 26262 und Automotive Spice relevant. Diese Stan-dards fordern Traceability aber nur, weil sie sinnvoll ist und einen Nut-zen bringt: Durch Traceability erhöht sich die Qualität der Entwicklung und damit die Qualität des entwickelten Systems. Insbesondere für Automobil-Zulieferer hat die Traceability eine große Bedeutung: Sie unterstützt wesentlich dabei, die Anforderungen und Safety Goals des OEM zu erfüllen. Der Fokus bei der Entscheidung für das Tooling muss ganz klar weg von der isolierten Betrachtung einzelner Tools und hin zu einer ganzheitlichen Betrachtung der Tool-Kette.

Eck-DATEN

Traceability ist die Verfolgbarkeit und damit die Nachvoll-ziehbarkeit von Projektinformationen sowie von Entwick-lungsschritten. Gefordert wird sie vor allem im sicher-

heitskritischen Umfeld, neben Automotive etwa auch bei Medi-zin- und Bahntechnik-Applikationen. Dazu müssen bestimmte Artefakte im Entwicklungsprozess miteinander verknüpft wer-den. Zu diesen Elementen gehören einzelne Anforderungen über verschiedene Detaillierungsebenen, Designelemente oder Test-fälle, aber auch die tatsächlich entwickelten Produkte.

Wenn zum Beispiel das Muster eines Steuergerätes aus der Produktion kommt, dann muss bekannt sein, welche Teilpro-dukte in welcher Version dort verbaut wurden und welche Ent-wicklungsdokumente damit verknüpft sind. Für die Sicherstellung der Qualität ist es beispielweise zwingend notwendig zu wissen, welche Version einer Software zu welchen Testfällen beziehungs-weise Spezifikationen gehört.

System Requirements

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System Architecture

Software Requirements

Software Architecture

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Test Speci�cationSystem Integration Test

Test Speci�cationSoftware Integration Test

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Test Speci�cationSystem Test

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Functional Safety Concept

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Functional SafetyRequirements

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Software Detailed Design

Product DevelopmentALM- basierte TraceabilityManuelle Traceability

Entwicklungs-Aufwände

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Entwicklungs-Aufwände

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Management Traceability


bilateraler Traceability, so dass sie zum Beispiel die Möglichkeit bietet, einerseits nachzuverfolgen, welche Software-Anforde-rungen durch einen Software-Testfall getestet werden, und ande-rerseits nachzuvollziehen, welche Software-Testfälle zur Verifi-kation einer Software-Anforderung beitragen. Bilaterale Trace-ability bedeutet somit bei zwei miteinander verknüpften Elemen-ten die Verfolgbarkeit in beide Richtungen.

Die ISO 26262 fordert Traceability primär bezüglich der Safety-Anforderungen und deren Umsetzung. Dies beginnt bei den Gefährdungen aus der Hazard-Analyse und den dabei formulier-ten Safety-Goals, geht über die Verfeinerung in funktionale Safe-ty-Anforderungen, technische Safety-Anforderungen, Hardware-Safety-Anforderungen und Software-Safety-Anforderungen bis zu der Zuordnung zu Hardware- und Software-Komponenten (Bild 1). Da üblicherweise der OEM die Gefährdungen und Safe-ty-Goals definiert und sie an den Zulieferer weitergibt, hat die Traceability für den Zulieferer besondere Bedeutung: Letztlich muss er die Traceability der Safety-Anforderungen sicherstellen.

Zudem fordert die ISO 26262 Traceability bezüglich safetyre-levanter Hardware-Elemente im Rahmen der Produktion und der Wartung (etwa durch Kennzeichnungen) und bezüglich des Kon-figurationsmanagements von Arbeitsprodukten, um die Historie dieser Arbeitsprodukte nachvollziehen zu können.

Nachteil von TraceabilityNachteil der Traceability ist der erhöhte Aufwand für die Erstel-lung und Verfolgung der Traces. Demgegenüber steht aber der reduzierte Aufwand bei der Auswirkungsanalyse und der War-tung sowie der Projektkontrolle. Als Minimalstrategie empfiehlt sich, nur die geforderten Traces umzusetzen.

Traceability und ALMWie man Traceability nicht umsetzten sollte, wie ALM-basierte Traceability abläuft, welche ALM-Tools dafür zur Verfüung ste-hen, welche Vor- beziehungsweise Nachteile ALM bietet und diverse andere Einzelheiten rund um dieses komplexe Thema Traceability/ALM, das erfahren Sie in der Langversion dieses Beitrags bequem per infoDIREKT. (av) ■

Autoren Jens Palluch Trainer und Berater für Method Park zu den Themen Requirements Engineering, Systems Engineering, Safety und Security.

Dr. Ulrich Becker Consultant und Coach bei Method Park zu den Themen Software-Architektur, ALM sowie Verbesserung von Entwicklungsprozessen.


Bild 1: Traceability der Safety-Anforderungen nach ISO 26262.

Bild 2: ALM (Application Lifecycle Management) reduziert den Aufwand und erhöht den Nutzen der Traceability.

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Neue Produkte


Einstieg in Automotive EthernetBis zwei Broadr-Reach-VerbindungenFür die Einführung von Automotive Ethernet im Fahrzeug bietet B-Plus mit Netlion ein Werkzeug für die Entwicklung von Netzwerken und Steuerge-räten mit Broadr-Reach an. Im Betriebsmodus Medienkonverter konver-

tiert Netlion bis zu zwei Broadr-Reach-Verbindungen, während das Gerät im Modus „Netzwerk Tap“ die Daten bei-der Kommunikationsrichtungen mit geringer Latenz auskoppelt und auf je einer 100Base-TX Schnittstelle ausgibt. Die Broadr-Reach-Verbindungsquali-tät, Stati und Aktivität kann sowohl am Gerät als auch in der PC-Software Netli-on Configurator diagnostiziert und aufgezeichnet werden. Zudem bietet

B-Plus einen Filter für die Integration in das ADTF-Framework sowie einen Dissector zur Bedatung der Informationen in Wireshark an. Das Design ist in Bezug auf Gehäuse, Netzteil und Betriebstemperaturbereich auf den optimalen Einsatz im automobilen Umfeld abgestimmt.


Optischer SpektrumanalysatorFür InfrarotDer neue optische Spektrumanalysator AQ6375B von Yokogawa deckt den kurzwelligen Infrarot-Bereich (SWIR) im Wellenlängenbereich von 1200 bis 2400 nm ab. Das Gerät basiert auf dem Spektrumanalysator AQ6375 und

bietet mehrere neue Funktio-nen – unter anderem eine Möglichkeit für Gasspülung, einen integrierten Beugungs-ordnungsfilter, Datenauf-zeichnungsmöglichkeiten, ei-nen Modus mit doppelter Ge-schwindigkeit sowie eine Un-terstützung von Windows-Filesharing. Der AQ6375B ar-

beitet mit einer Wellenlängengenauigkeit von ±0,05 nm (zwischen 1520 bis 1580 nm) und ±0,50 nm (gesamter Messbereich) sowie mit einer Wel-lenlängen-Auflösung von 0,05 nm, während die Dynamik 55 dB (Close-in) beziehungsweise +20 dBm bis -70 dBm (Messdynamik) beträgt. Die Mess-geschwindigkeit gibt Yokogawa mit bis zu 0,5 s/100 nm an.


Sechsphasiges Leistungsmessgerät0,06 % Messgenauigkeit Newtons 4th (N4L) entwickelte das neue Leistungsmessgerät PPA3500 spe-ziell für vier- bis sechsphasige Anwendungen und Systemintegrationen. Mit zwei Höheneinheiten (87,5 mm) bietet das von Caltest lieferbare PPA3500 eine Leistungs-Messgenauigkeit von 0,06 %. Es verfügt über direkte Strom-

und Spannungseingänge bis 30 Aeff

und 1000 V

DC sowie 10 mHz bis 1 MHz.

Auch hier sind externe Eingänge für Strom und Spannung Standard, was ei-ne universelle Nutzung mit externen

Stromwandlern und Spannungsteilern ermöglicht. Skalierbare Drehmo-ment- und Drehzahleingänge für Motoren und Umrichter sind bereits stan-dardmäßig eingebaut. Die Serie PPA3500 verfügt außerdem über USB-, RS232-, und LAN-Schnittstellen, die GPIB-Schnittstelle ist optional erhält-lich. Die bewährte N4L-Software PPALoG ist Bestandteil der Lieferung, ebenso wie das ISO17025-rückführbare Kalibrierzertifikat. Für System-Inte-gratoren stehen außerdem Treiber für Labview von NI zur Verfügung.


Sourround-View-SoCFür bis zu acht Kameras Texas Instruments (TI) erweitert sein Portfolio im ADAS-Bereich um ICs für Surround-View-Systeme in Kleinwagen und Mittelklassefahrzeugen. Die TDA2Eco-Prozessoren sind dabei ein direkter Ersatz für den TDA2. Schnitt-stellen wie CAN, Gigabit-Ethernet AVB und Schnittstellen zu Displaymodu-len sowie für bis zu acht Kameras sind bereits integriert. Die Interfaces sind kompatibel zu den Serializern FPD-Link-III von TI. Zum TDA2Eco-SoC gehört Unterstützung für sicherheitsrelevante Software von externen Zu-lieferern. Zur heterogenen skalierbaren Architektur des TDA2Eco-SoC ge-hören ein DSP der Generation TMS320C66x, ein ARM Cortex-A15 MPCore und vier Cortex-M4-Prozessoren. Die Integration eines Videobeschleuni-gers zum Decodieren mehrerer Video-Streams über ein Ethernet-AVB-Netzwerk, von Car-Black-Box-Unterstützung sowie von Grafikbeschleuni-gern zum Rendern virtueller Ansichten soll unter dem Strich ein echtes 3D-Erlebnis ergeben. Green Hills und die Blackberry -Tochter QNX unter-stützen mit ihren Betriebssystemen Integrity beziehungsweise QNX OS for Safety das neue IC in dieser Applikation.


Bild:

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-65 dBm gemäß ETSISpezielles SoC für ADAS mit V2x

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Renesas präsentiert mit dem R-Car W2R Sys-tem-on-a-Chip (SoC) das erste Mitglied der neuen R-Car-Familie, das speziell für V2X-An-wendungen entwickelt wurde. Renesas hat das neue Automotive-Wireless-Kommunikations-SoC speziell für die V2V-Kommunikation (Ve-hicle-to-Vehicle) beziehungsweise V2I-Kom-munikation (Vehicle-to-Infrastructure) im 5,9-GHz-Frequenzband konzipiert. Als erster Baustein seiner Art soll er es ermöglichen, Stö-rungen außerhalb des Übertragungsbands im Bereich 30 bis 300 GHz auf weniger als den von ETSI spezifizierten Wert von -65 dBm zu redu-zieren. Eine Übertragung hoch-qualitativer Si-gnale mit sehr geringen Interferenzen ermög-licht es, V2X in viele verschiedene ADAS-An-wendungen zu integrieren. Der R-Car W2R ist konform zum Kommunikationsstandard IEEE

802.11p für intelligente Transportsysteme (ITS) in Europa und Nordamerika. In R-Car W2R sind alle V2X-Kommunikationsfunktionen zur Ver-knüpfung der HF-Technik mit der physikali-schen sowie der Sicherungsschicht in einem 10 × 10 mm2 großen Single-Chip-Gehäuse in-tegriert. Ein Starter-Kit enthält alle für eine

V2X-Einheit erforderlichen Komponenten. Es umfasst auch den R-Car E2, in dem Sicherheits-IPs speziell für V2X-Anwendungen implemen-tiert sind, sowie Treiber und Software, die von den entsprechenden, am ITS-Protokoll betei-ligten Partnerunternehmen verifiziert wurden. Mit diesem Kit können Anwender auch Werk-zeuge von Arada Systems , Marben , Hitachi und Security Innovation sowie anderen wichtigen Verbandsmitglieder nutzen und deren eigene Protokoll-Stacks und Anwendungssoftware einbinden. Muster des R-Car W2R sind jetzt er-hältlich, die Serienproduktion von R-Car W2R ist für Dezember 2016 geplant und soll bis De-zember 2018 ein Volumen von monatlich 500.000 Einheiten erreichen.


Bild: Caltest

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Neue Produkte


Schutz von Fahrzeug-ECUs gegen BatterieverpolungAutomotive-MOSFETs Diodes Incorporated entwickelte den 40-V-p-Kanal-MOSFET DMP-4015SPSQ zum Schutz von ECUs bei einer Batterieverpolung. Der MOS-FET wirkt wie eine ideale Diode; er erlaubt den Stromfluss, wenn die Bat-

terie richtig angeschlossen ist, und er blockiert den Strom, wenn sie verse-hentlich in Sperrrichtung angeschlos-sen ist. Weil damit die Ladungspumpe entfällt, entfallen auch die EMI-Proble-me. Die MOSFETs weisen einen R

DS(on)

von 11 mΩ auf und halten einen Worst-Case-Energieimpuls nach ISO7637 aus.


Parallel zu den ersten Muster-ICs verfügbarUDE für die neuen Multicore-MCUs SPC58 E von STM

ProtokollmonitorCAN-Bus Analyse mit FernzugriffDas Chemnitzer Unternehmen Gemac hat mit Canvision einen hardware-unabhängigen Protokollmonitor mit Fernzugriff-Option auf den Markt ge-bracht, der für Entwicklung, Inbetriebnahme, den Test und Service von CAN-Netzwerken konzipiert ist. Das Gerät bietet die Möglichkeit, über das Netzwerk auf die an einem anderen PC angeschlossene CAN-Hardware zu-zugreifen. Dadurch muss das CAN-Interface nicht einmal lokal vorhanden sein, weil entfernt gestartete Server die CAN-Interfaces für alle Clients zur Verfügung stellen. Dabei ist Canvision nicht an Interfaces eines Herstellers gebunden; es unterstützt die CAN-Hardware von Gemac , Ixxat , Peak und Vector . Für Systeme auf Basis von CAN-Open kann ein entsprechender Cli-ent jederzeit über eine optionale Lizenz freigeschaltet werden.


Global führender Zulieferer – Top Marke Automotive

Wir sind ein weltweit führender Automobilzuliefer konzern mit einem breiten Angebotsportfolio in vielen Bereichen des Automobils. Unsere Produkte stehen für erstklassige Qualität. Innovationsfähigkeit und KnowhowVorsprung bestimmen unseren Unternehmens erfolg. Wir haben das Ziel, die automobile, technolo gische Führung zu erreichen. In diesem Zuge suchen wir für einen Geschäftsbereich, der sich mit der Entwicklung und Fertigung von Echtzeitsystemen für den gesamten Antriebsstrang beschäftigt, den Senior Vice President Embedded Software (m/w).

Ihre Aufgaben:»» Koordination»und»Steuerung»der»welt-weiten»Embedded»Software»Entwicklung»»» Führung»Ihres»motivierten»Teams»im»vier-stelligen»Umfang»» Durchführung»von»globalen»Projekten»und»Weiterentwicklung»des»Bereiches»» Einführung»moderner»Softwareentwick-lungsmethoden

»» Entwicklung»neuer»Produkte»für»den»weltweiten»Markt

Ihr Profil:»» Erfolgreich»abgeschlossenes»technisches»Studium»idealerweise»Informatik,»Mechatronik»o.»ä.»und»mind.»10-jährige»Berufserfahrung»im»Bereich»von»echtzeit-kritischen»Systemen»»» Tiefe»Kenntnisse»in»modernen»Projekt-management»methoden»»» Idealerweise»Kenntnisse»in»Motorsteue-rungssoftware,»Embedded»Software»und»weiterer»echtzeitsystemrele»vanter»Soft-ware»» Führungserfahrung»für»größere»Abtei-lungen»(mind.»dreistellig),»Reisebereit-schaft»und»verhandlungssichere»Sprach-kenntnisse»in»Deutsch»und»Englisch»sowie»gerne»einer»weiteren»Fremd-sprache»» Kommunikations-»und»Verhandlungs-stärke,»Durchsetzungsfähigkeit»und»»Fingerspitzengefühl»auch»im»inter-kulturellen»Umfeld

»» Teamfähigkeit,»Organisationsstärke,»»Einsatzbereitschaft»und»ein»analytischer,»lösungsorientierter»Arbeitsstil

Wir»freuen»uns»auf»das»Gespräch»mit»Ihnen.»Für»eine»vertrauliche»Kontakt»aufnahme»stehen»Ihnen»gerne»Frau»Claudia»Weiss-kopf»und»ihre»Assistentin»Annett»Lattrell»unter»der»Tel.-Nr.»0711/72»72»17-32»zur»Verfügung.»Diskretion»und»die»Einhaltung»von»Sperrvermerken»sind»selbstverständlich.

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Kienbaum Executive Consultants GmbH Kronprinzstraße 8 70173 Stuttgartwww.kienbaum.de

Senior Vice President Embedded Software (m|w)

Bild:

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des integrierten Flash-Speichers sowie die Steu-erung und Kontrolle aller aktiven Einheiten des SoC innerhalb einer Bedienoberfläche. Dabei können die Anwender nicht nur die Haupt-Cores, sondern auch die Generic-Timer- und Hardware-Security-Module oder den gesamten Baustein als Debugging-Target auswählen. Ein Multi-Core Program-Loader ermöglicht zudem das Laden von Programm-Code und Daten so-wie Symbolinformationen getrennt für jeden Core. Die Steuerung der einzelnen aktiven Ein-

heiten durch den De-bugger erfolgt über einen speziellen Mul-ti-Core-Run-Control-Manager, der unter Ausnutzung einer auf dem Chip integrierten Logik bei Bedarf ein na-hezu synchrones Starten und Stoppen der ver-schiedenen Cores ermöglicht.


Bereits für die ersten Muster der neuen Multi-core-Mikrocontrollerfamilie SPC58 E ist von PLS Programmierbare Logik & Systeme mit der Uni-versal Debug Engine (UDE) 4.4.6 eine fertige und Debugging- und Testlösung erhältlich. Die neuen Bausteine von STM zählen zu den derzeit komplexesten Automotive-SoCs auf dem Markt. Zielapplikationen sind unter anderem das Mo-tormanagement, Getriebesteuerungen und Fahrerassistenzsysteme. Die UDE 4.4.6 ermög-licht die sichere und schnelle Programmierung

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Impressum/Verzeichnisse


Continental Teves 11dSPACE 7Elektrobit Automotive 21ETAS 4. US

FEV 37IPG Automotive 31Kienbaum Consultants 49MathWorks 13

Mentor Graphics 25Qosmotec 37Renesas 3Rohde & Schwarz 9

Rutronik Titelseite, 23Synopsys 5Taiwan External Trade 47TRW Automotive 19

TTTech Automotive 43Vector Informatik 2. USZentrum Mikroelektronik 35

Dieser Ausgabe liegt eine Beilage von folgender Firma bei: Hüthig Verlag, Heidelberg

Becker, Ulrich 46Burton, Simon 42De Caro, Richard 8Grotendorst, Jörg 13Helmer, Thomas 20

Hordys, Gregor 32Jürgens, Gunnar 28Kates, Ronald 20Kompass, Klaus 20Lake, Peter 13

Lederer, Dieter 45Mangler, Andreas 14Möhlmann, Ulrich 26Palluch, Jens 46Passchier, Igor 24

Rahn, Uwe 14Richter, Lutz 36Schillo, Christoph 36Schüling, Jürgen 24Schulte, Sebastian 32

Stangl, Bernhard 38Steiner, Wilfried 38van Vugt, Gwen 24Wang, Lei 20Weinstein, David 13

Ziesemer, Michael 6

ADAC 36AMD 10Analog Devices 40Arada Systems 48ARM 8, 10, 48ASAP Holding 10Audi 18BAST 18Berner&Mattner 40Blackberry 48BMW 10, 18, 20BMWi 18Borg-Warner 10Bosch 10, 18B-Plus 48Cadence 8Cadillac 10Caltest 48CEN 32Cohda Wireless 32

Continental 10, 12, 18, 28CSA Group 13Daimler 6, 18Diodes 49DLR 18dSPACE 8, 32, 40EDAG 10Elektrobit 40Endress+Hauser 6ERTICO 36Escrypt 8ETAS 40, 42ETSI 32Fraunhofer ESK 40Fraunhofer IAO 18Freescale 8, 40Gemac 49Gemalto 30General Motors 10Gevas 18

Google 6, 26Göpel 40Green Hills 48Harman 40Here 10, 26Heusch/Boesefeldt 18Hitachi 48IEEE 32Ifak 18Infineon 42Inova Semiconductors 40Inrix 10Intel 10Intertek 10Ixxat 49KDAB 10Keil 40Leoni 40Lexus 10MAN 18

Marben 48Mathworks 32Maxwell 10Mbtech Group (AKKA) 40Mentor Graphics 10Method Park 46Microchip 10Micron 8Micronas 10MOST-Cooperation 10Mouser Electronics 10National Instruments 40, 48Nevs 10Newtons 4th 48Novero 26NXP 8, 40Opel 10, 18Peak 49Peiker 36Pelagicore 10

PLS 49PTV Group 10, 18QNX 48REK Consulting 20Renesas 10, 40, 48Rosenberger 40Rutronik 14RWTH Aachen 18Security Innovation 48Socionext 10Softing 8, 40Sony 13ST Microelectronics 40, 49Suzuki 10Synopsys 8Tass International 24Texas Instruments 40, 48The Qt Company 10Thomson Reuters 10Tomtom 18

Toshiba 13Transver 18TTTech 38, 40TU Braunschweig 18TU Chemnitz 18TU München 18Universität der Bundeswehr München 18Universität Duisburg-Essen 18Valeo 10Vector 40, 49Volkswagen 6, 18Volvo 10Winbond 8Xilinx 40Yokogawa 48ZF 10, 13ZMDI 10ZVEI 6

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REDAKTION

Chefredaktion: Dr.-Ing. Achim Leitner (lei) (v.i.S.d.P.) Tel: +49 (0) 8191 125-403, E-Mail: [email protected]

Redaktion: Dipl.-Ing. Alfred Vollmer (av) Tel: +49 (0) 8191 125-206, E-Mail: [email protected]. Hans Jaschinski (jj) Tel: +49 (0) 8191 125-830, E-Mail: [email protected]. Jens Wallmann (jwa) Tel: +49 (0) 8191 125-494, E-Mail: [email protected]

Office Manager und Sonderdruckservice: Waltraud Müller, Tel: +49 (0) 8191 125-408, E-Mail: [email protected]

ANzEIgEN

Anzeigenleitung: Frank Henning, Tel: +49 (0) 6221 489-363, E-Mail: [email protected]

Anzeigendisposition: Angelika Scheffler, Tel: +49 (0) 6221 489-392, E-Mail: [email protected]

Zur Zeit gilt die Anzeigenpreisliste Nr. 14 vom 01.10.2015

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Vertriebsleitung: Hermann WeixlerAbonnement: http://www.automobil-elelektronik.de/abo/ Jahresabonnement (inkl. Versandkosten) Inland € 104,86 Ausland € 112,35; Einzelheft € 19,– zzgl. Versandkosten. Der Studentenrabatt beträgt 35 %. Alle Preise verstehen sich inkl. MwSt.Kündigungsfrist: Jederzeit mit einer Frist von 4 Wochen zum Monatsende.

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Erscheinungsweise: 6 x jährlich

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Hüthig GmbH, Im Weiher 10, 69121 Heidelberg www.huethig.de, Amtsgericht Mannheim HRB 703044

Geschäftsführung: Fabian Müller

Verlagsleitung: Rainer Simon

Produktmanager Online: Philip Fischer

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Art Director: Jürgen Claus

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Schweiz, Liechtenstein: Katja Hammelbeck, Interpress Bahnhofstrasse 20 A, Postfach, CH-8272 Ermatingen, Tel: +41 (0) 71 663 77 85, Fax: +41 (0) 71 663 77 89, E-Mail: [email protected]

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www.automobil-elektronik.deISSN 0939-532613. Jahrgang 2015

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