Methoden, Prozesse und Werkzeugketten für die Validierung & Verifikation von NextGenerationCar

V&V4NGC

Abbildung 1: Mensch in hochautomatisiert fahrendem Fahrzeug (Symbolbild), Quelle: DLR
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Methoden, Prozesse und Werkzeugketten für die Validierung & Verifikation von NextGenerationCar

Zur Entwicklung und Einführung zukünftiger hoch- und vollautomatisierter Straßenfahrzeuge werden neue Methoden für die Verifikation und Validierung (V&V) benötigt die den gesamten Produktlebenszyklus abbilden. Das Ziel ist hierbei die kontinuierliche Verbesserung von Automationsfunktionen nicht nur während der Entwicklung, sondern auch felddatengestützt während des Betriebs. Dabei werden Fragen aufgeworfen die erst in einer dynamisch veränderbaren Umgebung auftreten und daher unbekannte Verkehrssituationen für die Automation darstellen.

Das Projekt V&V4NGC setzt genau hier an, indem es die Voraussetzungen für eine simulationsbasierte Verifikation und Validierung neuer Fahrfunktionen für hochautomatisierte Fahrzeuge während der Entwicklung sowie im laufenden Betrieb schafft.

V&V4NGC wird den Aufbau einer gemischt virtuell/physikalischen Simulations-umgebung für das Next Generation Car-Konzept (NGC) bzw. alle zukünftigen Fahrzeugkonzepte umsetzen. Die Simulationsumgebung soll für ein kontinuierliches Design, sowie kontinuierliche Verifikation und Validierung, bis hin zur virtuellen Zertifizierung von automatischen Fahrfunktionen und vollautomatisierten Straßenfahrzeugen eingesetzt werden. Zusätzlich soll eine Modellierungs- und Testumgebung zur Integration von Methoden und Werkzeugen zur Erarbeitung von Migrationsstrategien, sowie deren Beobachtung und Bewertung erstellt werden.

Beitrag Institut für KI-Sicherheit

Das Institut für KI-Sicherheit leitet das Teilprojekt 'TP 5000 Online Diagnose und Online Verifikation' und erforscht innerhalb dessen die Gewährleistung von sicherem Systemverhalten von Fahrfunktionen automatisierter und vernetzter Straßenfahrzeuge zur Zeit des Betriebs. Hierbei wird ein gemeinsamer Use-Case, aus dem Projekt KoKoVI der Projektfamilie, genauer betrachtet: auf Grundlage fahrzeugseitig erhobener Daten wird die Rückwirkung auf den Entwicklungsprozess untersucht z.B. über einen Digitalen Zwilling/Schatten und definierten Szenario-Beschreibungen.

Wesentliche Forschungsthemen des Instituts für KI-Sicherheit sind zudem die Entwicklung eines DevOps-IT Infrastrukturkonzepts, das zugehörige Datenmanagement sowie eine geeignete Szenarien-Repräsentation zur Verifikation.

Abbildung 2: DevOps (= Development + Operations) Zyklus mit den sich wiederholenden Phasen einer kontinuierlichen Systementwicklung, Quelle: DLR
Die Darstellung zeigt, dass der DevOps Zyklus sowohl auf Versuchen und Tests im Simulator (verstärkt in der Entwurfsphase 'Dev'), als auch auf Daten und Informationen aus dem Betrieb im Testfeld bzw. im Realbetrieb (Operations) angewiesen ist. Die Verknüpfung von im Feld erhobenen Daten mit entsprechenden Simulationsläufen ist hier eine besondere Herausforderung.
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Die Laufzeit des Projekts ist von Januar 2022 bis Dezember 2025 angesetzt, bei einem Projektvolumen von 34 Mio. €; der Auftraggeber ist die DLR-Programmdirektion Verkehr.

Abbildung 3: Netzwerke von Digitalen Zwillingen, Quelle: DLR
Die Darstellung zeigt am Beispiel von mobilen Robotern, wie Netzwerke von digitalen Zwillingen organisiert werden können, um Validierung und Verifikation zu unterstützen. Die Digitalen Zwillinge der Antriebe können sowohl mit den Digitalen Zwillingen der Displays als auch mit denen anderer mobiler Roboter während des Betriebs analysiert und verifiziert werden.
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Beteiligte DLR Institute und Einrichtungen

Institut für KI-Sicherheit

Im Institut für KI-Sicherheit erforschen und entwickeln wir KI-bezogene Methoden, Prozesse, Algorithmen, Technologien und Ausführungs- bzw. Systemumgebungen. Unser Fokus liegt auf sicherer und norm- bzw. standardkonformer KI, Cybersicherheit in offenen Daten- und Dienste-Ökosystemen und KI, sowie der Automatisierung in Mobilität und Logistik.

Institut für Systems Engineering für zukünftige Mobilität

Das neu gegründete Oldenburger DLR-Institut für Systems Engineering für zukünftige Mobilität widmet sich der Forschung von Methoden, die es zur Entwicklung und Absicherung automatisierter und autonomer Verkehrssysteme der Zukunft bedarf.

Institut für Fahrzeugkonzepte

Das Institut für Fahrzeugkonzepte erforscht innovative Fahrzeugkonzepte für künftige Fahrzeuggenerationen auf Straße und Schiene am DLR-Standort Stuttgart.

Institut für Flugsystemtechnik

Das Institut für Flugsystemtechnik ist seit 1953 im DLR Standort Braunschweig in den Themen der Flugmechanik und Mess- und Systemtechnik aller fliegenden Systeme aktiv.

Institut für Kommunikation und Navigation

Am DLR-Institut für Kommunikation und Navigation werden neue Systeme und Verfahren für die Funkübertragung und Funkortung entwickelt und untersucht.

Institut für Methodik der Fernerkundung

Das Institut für Methodik der Fernerkundung bildet mit dem Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) das Earth Observation Center EOC – das Kompetenzzentrum für Erdbeobachtung in Deutschland.

Institut für Optische Sensorsysteme

Das Institut für Optische Sensorsysteme erforscht und entwickelt aktive und passive optische Sensorsysteme für die Raumfahrt, für fliegende Plattformen und für robotische Systeme.

Institut für Softwaretechnologie

Das Institut für Softwaretechnologie erforscht neue Software-Technologien und nutzt sie zur Entwicklung anspruchsvoller Softwarelösungen für Anwendungen im DLR.

Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik

Der Forschungsschwerpunkt des Instituts liegt in der Entwicklung und Anwendung effizienter Systemsimulationen und intelligenter Regelungssysteme für Raumfahrt- und Robotersysteme, Flugzeuge, Straßen- und Schienenfahrzeuge.

Institut für Verkehrssystemtechnik

Die Mobilität von Menschen und den Transport von Gütern zu gestalten, erforscht das Institut für Verkehrssystemtechnik und konzentriert sich auf Automotive- und Bahnsysteme sowie Verkehrs- und Mobilitätsmanagement.

Flugexperimente

Mit dreizehn Flugzeugen und Hubschraubern betreibt die DLR-Einrichtung Flugexperimente die größte zivile Flotte von Forschungsflugzeugen in Europa.

Hochfrequenztechnik und Radarsysteme

Das Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme besitzt Know-how und Expertise über passive und aktive Mikrowellen und trägt zur Entwicklung bodengestützter, flugzeuggestützter und satellitengestützter Sensoren bei.

Kontakt

Dr.-Ing. Sven Hallerbach

Abteilungsleitung
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für KI-Sicherheit
KI Engineering
Wilhelm-Runge-Straße 10, 89081 Ulm

Karoline Bischof

Referentin Öffentlichkeitsarbeit
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für KI-Sicherheit
Geschäftsfeldentwicklung & Strategie
Rathausallee 12, 53757 Sankt Augustin