Durchgängig absichern Testumgebung für sicherheitskritische Fahrerassistenzsysteme

Auf dem Weg zum vollautomatisiertem Fahren spielen ADAS eine wichtige Rolle. Diese sicherheitskritischen Systeme dürfen nicht ausfallen, weshalb im Vorfeld ein durchgängiges Testen essentiel ist.
Auf dem Weg zum vollautomatisiertem Fahren spielen ADAS eine wichtige Rolle. Diese sicherheitskritischen Systeme dürfen nicht ausfallen, weshalb im Vorfeld ein durchgängiges Testen essentiel ist.

Fahrerassistenzsysteme werden auf dem Weg zum hochautomatisierten und vollautonomen Fahren immer wichtiger. In diesem Beitrag wird eine durchgängige Testumgebung für die Absicherung von Fahrerassistenzsystemen durch Software- und Hardware-in-the-Loop-­Simulation vorgestellt.

Fahrerassistenzsysteme sind in den vergangenen Jahren zunehmend in den Fokus gerückt und spielen insbesondere auf dem Weg zum hochautomatisierten und autonomen Fahren eine immer größere Rolle. Neben der Vision vom autonomen Fahren gibt es auch die Vorstellung vom unfallfreien Fahren. Weltweit wurde es sich als Ziel gesetzt, die Unfallzahlen in den kommenden Jahren deutlich zu reduzieren. Laut Statistiken bleibt der Mensch dabei der größte Risikofaktor. Vor diesem Hintergrund geht der Trend weiter zu immer komplexeren Fahrerassistenzsystemen, die den Fahrer unterstützen und in kritischen Situationen die Fahraufgabe übernehmen können.

Sicherheitsrelevanz von Assistenzsystemen
So schreibt die EU für Nutzfahrzeuge seit Ende 2015 den Notbremsassistenten und bereits seit 2013 den Spurhalteassistenten vor, der den Fahrer vor Verlassen der Fahrspur warnt. Der Trend beim Verbraucherschutz im Bereich Pkw zeigt ebenfalls deutlich in Richtung aktive Sicherheit. Beim europäischen Programm zur Bewertung der Sicherheit bei (Neu-)Fahrzeugen (European New Car Assessment Program, kurz: Euro NCAP) können ab 2018 nur Fahrzeuge mit aktiven Sicherheitssystemen wie dem autonomen Notbremsassistenten an Bord die Höchstpunktzahl von fünf Sternen erreichen.

Derartige Fahrerassistenzsysteme greifen direkt in die Längs- und Querdynamik der Fahrzeuge und somit in das Fahrgeschehen ein. Ein fehlerhafter Eingriff kann verheerende Folgen haben, daher sind viele Assistenzsysteme sicherheitskritisch. In der Automobilindustrie bedeutet das seit einigen Jahren, dass ISO 26262 als automotive Sicherheitsnorm zu berücksichtigen ist. Die Umsetzung der Norm soll die funktionale Sicherheit von E/E-Systemen im Fahrzeug gewährleisten.

Absicherung per Simulation
Besonders im Fokus steht die umfassende und systematische Absicherung der immer komplexer werdenden Assistenz- und Sicherheitssysteme, die allein durch reale Testfahrten auf der Straße nicht mehr zu bewältigen ist. Zentraler Ansatzpunkt ist somit die Vorverlagerung der Testaufgabe von der Straße ins Labor. Neben den inzwischen etablierten Hardware-in-the-Loop- (HiL-)Tests spielt dabei die Absicherung mittels Model- und Software-in-the-Loop- (MiL-/SiL-)Simulation auf handelsüblichen PCs eine entscheidende Rolle.
Die Vorteile der Simulation liegen auf der Hand:

  • Reproduzierbarkeit
  • Test von Gefahrensituationen und in Grenzbereichen
  • Signifikante Zeit- und Kosteneinsparungen

Zudem wird die Durchführung von MiL-, SiL-, HiL-Simulationen zur Absicherung auch in ISO 26262 explizit für Software Unit Tests, Software-Integrationstests oder die Absicherung von Software-Safety-Anforderungen (ISO 26262, Teil 6) empfohlen und ist Mittel der Wahl bei Hardware-, Software- sowie Systemtests (ISO 26262, Teil 4, Abschnitt 8).

Nachvollziehbarkeit
Für die systematische und nachvollziehbare Absicherung sicherheitskritischer Assistenzsysteme in allen Phasen des Entwicklungsprozesses wird in Verbindung mit Test und Simulation auch ein umfassendes Testmanagement benötigt. Es liefert unter anderem die notwendige Nachvollziehbarkeit beim Testen:

  • Nachvollziehbarkeit von der Anforderung bis zum Testergebnis unabhängig von der Anforderungsart wie Safety, Funktion, Performance und Robustheit
  • Informationen zur Testabdeckung relevanter Testszenarien
  • Dokumentation und Nachvollziehbarkeit der getesteten Parametrierungen
  • Ganzheitliche Bewertung und Beobachtung des Fortschritts durch das gesamte Team über alle Testplattformen und Werkzeuge

Die Wichtigkeit eines umfassenden Testmanagements spiegelt sich auch in konkreten Punkten der ISO 26262 wider, die in Teil 8, Abschnitt 9 zur Absicherung die Planung, Ausführung und Dokumentation von Tests und Testergebnissen in systematischer Weise fordert.