Modeling and Analysis of Embedded Real-Time Systems in the Automotive Safety Domain

Die Elektronik und die Informatik wird in den nächsten Jahrzehnten einenimmer höheren Stellenwert im Bereich der Fahrzeugsicherheit einnehmen.Neue Sensoren zur Umweltwahrnehmung werden die Fahrzeuge in die Lageversetzen angemessen auf die aktuelle Verkehrssituation zu reagieren. Eswird erwartet, dass aktive Sicherheitssysteme, wie beispielsweise die au-tomatische Notbremsung, Fußgänger- und Radfahrererkennung und Funk-tionen zur Unfallvermeidung, die Anzahl tödlicher Verkehrsunfälle weiterzurückgehen lassen werden. Dabei besteht die Herausforderung darin, dieneuen Sicherheitsfunktionen in ein System zu integrieren, dass bereits heutehochkomplex und -vernetzt ist. Entstehen werden Echtzeitsysteme, dieaus hochintegrierten Subsystemen bestehen werden. In dieser Dissertationwerden Methoden entwickelt, um die Auslegung derartiger Steuergerätein frühen Entwicklungsphasen abzusichern. Mithilfe von Modelltransfor-mationen sowie simulativer und formaler Methoden werden verschiedeneArchitekturkonzepte aus den Perspektiven e?ektiver Umfeldwahrnehmung,funktionaler Sicherheit und Echtzeitfähigkeit betrachtet und bewertet. Vonbesonderer Bedeutung sind hierbei die Echtzeiteigenschaften der Software-anteile der Sicherheitsfunktionen. Alle entwickelten Methoden wurden imRahmen einer Forschungskooperation zwischen der Universität Erlangen-Nürnberg und der AUDI AG angewendet. Folgende Erkenntnisse konntenunter Anderem gewonnen werden:ż Die Fusion von Objektlisten verschiedenartiger Sensoren ist aus Kosten-Nutzen-Sicht zu bevorzugen.ż Modellbasierte Sicherheitsanalysen bieten sich insbesondere in frühenEntwicklungsphasen an, den Entwicklungsprozess zu unterstützen.ż Für die Echtzeitanalyse von Steuergeräten sind exakte Algorithmenerforderlich, die in der Lage sind die kritischen Systemzustände zuvisualisieren.ż Die Simulation der Softwaretasks ist ein wichtiger Bestandteil derAnalyse und ist erforderlich, um die dynamischen Effekte des Sys-tems zu verstehen, sowie die Relevanz der kritischen Systemzuständeeinschätzen zu können.ż Der Ansatz der modellgetriebenen Entwicklung ist besonders praktik-abel in frühen Phasen der Systementwicklung, wenn man die Verallge-meinerung der Erkenntnisse unter Berücksichtigung des Abstraktions-grades der Systemmodelle und der Eingabeparametermodelle durchführt.Durch die durchgeführten Analysen wurden Jahre vor der Serienpro-duktion, und Monate bevor erste Entwicklungsmuster zur Verfügung standen,an verschiedenen Stellen Engpässe in der Leistungsfähigkeit der Architek-turkonzepte gefunden. Aufgrund der guten Zusammenarbeit zwischen OEM,Lieferant und Wissenschaft wurden neue Entwicklungsprozesse ins Lebengerufen und implementiert. Sowohl momentane als auch zukünftige Sicher-heitssysteme pro?tieren von den entwickelten Methoden und werden die Ba-sis bieten können um effiziente und effektive Funktionen der Fahrzeugsicher-heit umsetzen zu können.