Autonomes Fahren Rohdaten statt Vorverarbeitung

Mentor setzt für seine DRS360-Plattform auf die Verarbeitung von unveränderten Sensor-Rohdaten.

Mit seiner „DRS360“-Plattform will Mentor Graphics die Entwicklung von autonomen Fahrzeugen gemäß SAE-Stufe 5 (vollautomatisiert) vereinfachen.

Statt die aufbereiteten Daten einzelner Steuergeräte auszuwerten, wie es der bislang genutzte Edge-Ansatz macht, überträgt Mentor die ungefilterte Informationen von allen Sensoren des Fahrzeugs direkt zu einer zentralen Verarbeitungseinheit, die die unbearbeiteten Sensordaten (Raw Data) auf allen Ebenen in Echtzeit zusammenführt. Die Plattform setzt dazu auf „Rohdatensensoren“, die zusammen mit bekannten Sensoranbietern entwickelt wurden und ohne aufwändige Vorverarbeitungs-Mikrocontroller auskommen. Dies verbessert die Echtzeitverarbeitung und reduziert die Systemkosten und Komplexität sowie die Zugriffszeiten auf alle erfassten Sensordaten für ein hochauflösendes Modell der Fahrzeugumgebung und -bedingungen.

Die Verarbeitung der Sensordaten übernimmt das Xilinx-Zynq-UltraScale+-MPSoC-FPGA der DRS360-Plattform ebenso wie die Zusammenstellung der Rohdaten, die dann einem SoC (x86 oder ARM basiert) zugeführt werden. Mittels eines neuronalen Netzwerks wertet der Baustein die Daten aus und übernimmt unter anderem die Objekterkennung. Eine nachgeschaltete MCU überträgt dann die Befehle in das Fahrzeugnetzwerk. Die optimierte Datenübertragungsarchitektur dieser Plattform verringert die Latenz des Systems, indem sie die physikalischen Busstrukturen, Hardwareschnittstellen und komplexe, zeitgesteuerte Ethernet-Backbones (TSN) minimiert.

Diese Architektur unterstützt durch die Verwendung zentralisierter, ungefilterter Sensordaten auch eine situationsabhängige Redundanz sowie eine dynamische Auflösung und gewährleistet damit höhere Genauigkeit und Zuverlässigkeit. Im Gegensatz zu vielen konkurrierenden Lösungen, die im Wesentlichen nur Entwicklungsplattformen für die Erstellung und Erprobung von Algorithmen sind, wurde die DRS360-Plattform für die Produktion entwickelt und erfüllt die Sicherheits-, Kosten-, Leistungs-, Wärme- und Emissionsanforderungen für den Einsatz in ISO-26262-ASIL-D-konformen Systemen. So liegt beispielsweise die maximale Leistungsaufnahme bei unter 100 W. Mit DRS360 können Kunden „A Sample“- und „B Sample“-Designs entwickeln.

Neben der Integration von Automotive-Halbleitern verwendet Mentor auch automobiltaugliche Peripheriegeräte und Steckverbinder. Zudem nutzt die Plattform Leiterplatten, die getestet sind und den EMI-, EMC- und Umweltschutzanforderungen für die Automobilfertigung entsprechen. DRS360 stellt auch einen Anti-Blackbox-Ansatz dar. Das bedeutet, dass die Kunden wertvolle Sensordaten und andere Daten, die über die Plattform übertragen werden, aufbewahren und darauf zugreifen können. Das System gestattet es OEMs und Tier 1, die in der Plattform verwendeten Algorithmen anzupassen oder zu erweitern. Es ist kein Geheimnis, dass viele OEMs und Tier 1 mit dem Blackbox-Ansatz von namhaften Konkurrenten im ADAS-Bereich nicht zufrieden sind. »Letztlich sind selbstfahrende Autos in erster Linie hochkomplexe Systeme, und hier kommt Mentors fundierte Kompetenz in Konzeption, Entwicklung und Integration zum Tragen«, erklärt Dr. Andreas Erich Geiger, Vorsitzender von Mentors Automotive Strategy Board.

»Unsere DRS360-Plattform ist ein vollkommen anderer und radikal innovativer Ansatz für automatisiertes Fahren.« Für viele Entwickler ist Mentor einer der führenden EDA-Anbieter, und nur wenige kennen das langjährige Automotive-Engagement. »Wir arbeiten seit mehr als 25 Jahren mit den weltweit führenden Automobil-OEMs und Zulieferern zusammen«, erklärt Wally Rhines, CEO von Mentor. So erstrecke sich die Zusammenarbeit auf 17 der 20 weltweit führenden Automobilhersteller. Durch Firmenübernahmen wie von CodeSourcery, Montavista und XS Embedded hat Mentor in den letzten vier Jahren sein Automotive-Portfolio deutlich gestärkt. Ein großer Teil der DRS360-Entwicklung erfolgte dabei in Deutschland durch die Experten der ehemaligen XS Embedded.