UNICARagil: Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze

Motivation

Im Projekt UNICARagil werden modulare Konzepte für automatisiertes Fahren für alle Bereiche im Fahrzeug erforscht. Dabei vereint das Projekt 16 Universitäten und Unternehmen an zehn verschiedenen Standorten in Deutschland, die interdisziplinär forschen und entwickeln. Das modulare Fahrzeugdesign soll es ermöglichen flexibel verschiedene Fahrzeugtypen zu konstruieren. In UNICARagil werden dazu ein Familienfahrzeug (autoElf), ein Taxi (autoTAXI), ein Shuttle (autoShuttle), sowie ein Lieferfahrzeug (autoCargo) auf Basis gleicher Module konstruiert.

Projektrolle vom IDA

Im Projektrahmen erforscht das IDA neue Verfahren zur Absicherung der funktionalen Sicherheitsanforderungen in verteilten E/E Architekturen. Dabei liegt der Foukus auf den zugrundeliegenden technischen Anforderungen hinsichtlich des Zeitverhaltens von Software Komponenten sowie deren Kommunikation. Die stetig wachsende Komplexität solcher Systeme erschwert dabei deren Nachweis erheblich und soll durch entsprechende zu entwickelnde Techniken und Analyseverfahren vereinfacht, sowie automatisiert werden.

Als Grundlage zur Prüfung kritischer Abhängigkeiten dient die allgemeine Abhängigkeitsanalyse (Dependency Analysis) [7] hinsichtlich geforderter ASILs (Automotive Safety Integrity Levels) der Zeiteigenschaften von Software-Komponenten gegenüber deren Zertifizierungsstandards. So darf eine kritische Komponente nicht von anderen Komponenten mit niedriegerer ASIL Zertifizierung abhängig sein. Dies gilt sowohl für die Ausführung von Softwarekomponenten auf geteilten Ausführungsressourcen, sowie deren Kommunikation über ein geteiltes Netzwerk. Zudem muss die komponentenübergreifende Propagation von Abhängigkeiten zumindest begrenzt werden.

Um dies auch in komplexen automotive Systemen gewährleisten zu können und speziell komponentenübergreifende Abhängigkeiten zu begrenzen wurden verschiedene Techniken entwickelt:

Ein neues COM-Stack Design zur zeitlich deterministischen Übertragung von Echtzeitdaten [4].
Die Netzwerkübergreifende Synchronisierung von sowohl Softwareausführungen als auch der Kommunikation mittels System Level LET (SL-LET) [2], [6].
Sample zentrierte und Lastbegrenzende Absicherungsverfahren im Bereich der drahtlosen Kommunikation [1].
Erweiterte Monitoring Verfahren für Ende-zu-Ende Wirkketten [3].

Projektpartner

RWTH Aachen Universität
Technische Universität Darmstadt
Karlsruher Institut für Technologie
Technische Universität München
Universität Ulm
Universität Passau
Universität Stuttgart
flyXdrive GmbH
iMAR Navigation GmbH
atlatec GmbH
IPG Automotive GmbH
Maxion Wheels Germany Holding GmbH
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
VIRES Simulationstechnologie GmbH

Personen am IDA

Derzeitig sind die folgenden Mitarbeiter am IDA im ERIKA Projekt involviert:

Kai-Björn Gemlau

Jonas Peeck

Projektbezogene Veröffentlichungen

Das aufgeführte Material ist urheberrechtlich geschützt. Das entsprechende Urheberrecht ist zu beachten.

1.	Jonas Peeck, Mischa Möstl, Tasuku Ishigooka and Rolf Ernst, "A middleware protocol for time-critical wireless communication of large data samples" in 2021 IEEE Real-Time Systems Symposium (RTSS), Dezember 2021.
@inproceedings{Peeck2021Amiddlewareprotocol, author = {Jonas Peeck and Mischa Möstl and Tasuku Ishigooka and Rolf Ernst}, booktitle = {2021 IEEE Real-Time Systems Symposium (RTSS)}, month = dec, title = {{A middleware protocol for time-critical wireless communication of large data samples}}, year = {2021} }
2.	Kai-Björn Gemlau, Leonie Köhler and Rolf Ernst, "System-Level Logical Execution Time: Augmenting the Logical Execution Time Paradigm for Distributed Real-Time Automotive Software", ACM Transactions on Cyber-Physical Systems, April 2021.
@article{Gemlau2020System-LevelLogicalExecution, author = {Kai-Björn Gemlau and Leonie Köhler and Rolf Ernst}, journal = {ACM Transactions on Cyber-Physical Systems}, month = apr, title = {{System-Level Logical Execution Time: Augmenting the Logical Execution Time Paradigm for Distributed Real-Time Automotive Software}}, year = {2021} }
3.	Jonas Peeck, Johannes Schlatow and Rolf Ernst, "Online latency monitoring of time-sensitive event chains in ROS2", TU Braunschweig, Braunschweig, Germany, Januar 2021, doi: 10.24355/dbbs.084-202101271521-0.
@techreport{Peeck2021Onlinelatencymonitoring, address = {Braunschweig, Germany}, author = {Jonas Peeck and Johannes Schlatow and Rolf Ernst}, institution = {TU Braunschweig}, month = jan, note = {doi: 10.24355/dbbs.084-202101271521-0}, title = {{Online latency monitoring of time-sensitive event chains in ROS2}}, url = {https://publikationsserver.tu-braunschweig.de/receive/dbbs_mods_00069288}, year = {2021} }
4.	Kai-Björn Gemlau, Jonas Peeck, Nora Sperling, Phil Hertha and Rolf Ernst, "A new design for data-centric Ethernet communication with tight synchronization requirements for automated vehicles" in 45th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON), Januar 2019.
@inproceedings{gemlau2019newdesign, author = {Kai-Björn Gemlau and Jonas Peeck and Nora Sperling and Phil Hertha and Rolf Ernst}, booktitle = {45th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON)}, month = jan, title = {{A new design for data-centric Ethernet communication with tight synchronization requirements for automated vehicles}}, year = {2019} }
5.	Timo Woopen, Bastian Lampe, Torben Böddeker, Lutz Eckstein, Alexandru Kampmann, Bassam Alrifaee, Stefan Kowalewski, Dieter Moormann, Torben Stolte, Inga Jatzkowski, Markus Maurer, Mischa Möstl, Rolf Ernst, Stefan Ackermann, Christian Amersbach, Hermann Winner, Dominik Püllen, Stefan Katzenbeisser, Stefan Leinen, Matthias Becker, Christoph Stiller, Kai Furmans, Klaus Bengler, Frank Diermeyer, Markus Lienkamp, Dan Keilhoff, Hans-Christian Reuss, Michael Buchholz, Klaus Dietmayer, Henning Lategahn, Norbert Siepenkötter, Martin Elbs, Edgar v. Hinüber, Marius Dupuis and Christian Hecker, "UNICARagil - Disruptive Modular Architectures for Agile, Automated Vehicle Concepts; 1st edition" in 27. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik : October 8th - 10th, 2018 - Eurogress Aachen, Germany = 27. Aachen Colloquium Automobile and Engine Technology. - 1, pp. 663-694, {27th Aachen Colloquium Automobile and Engine Technology 2018, Aachen (Germany), 8 Oct 2018 - 10 Oct 2018}, {Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik GbR}, 2018.
@inproceedings{woopen2018{unicar}agil, author = {Timo Woopen and Bastian Lampe and Torben Böddeker and Lutz Eckstein and Alexandru Kampmann and Bassam Alrifaee and Stefan Kowalewski and Dieter Moormann and Torben Stolte and Inga Jatzkowski and Markus Maurer and Mischa Möstl and Rolf Ernst and Stefan Ackermann and Christian Amersbach and Hermann Winner and Dominik Püllen and Stefan Katzenbeisser and Stefan Leinen and Matthias Becker and Christoph Stiller and Kai Furmans and Klaus Bengler and Frank Diermeyer and Markus Lienkamp and Dan Keilhoff and Hans-Christian Reuss and Michael Buchholz and Klaus Dietmayer and Henning Lategahn and Norbert Siepenkötter and Martin Elbs and Edgar v. Hinüber and Marius Dupuis and Christian Hecker}, booktitle = {27. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik : October 8th - 10th, 2018 - Eurogress Aachen, Germany = 27. Aachen Colloquium Automobile and Engine Technology. - 1}, organization = {{27th Aachen Colloquium Automobile and Engine Technology 2018, Aachen (Germany), 8 Oct 2018 - 10 Oct 2018}}, pages = {663-694}, publisher = {{Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik GbR}}, title = {{{UNICAR}agil - {D}isruptive {M}odular {A}rchitectures for {A}gile, {A}utomated {V}ehicle {C}oncepts; 1st edition}}}, year = {2018} }
6.	Rolf Ernst, Leonie Ahrendts, Kai-Björn Gemlau, Sophie Quinton, Hermann von Hasseln and Julien Hennig, "System Level LET with Application to Automotive Design (Technical Memorandum)", Institute of Computer and Network Engineering, TU Braunschweig, Januar 2018.
@techreport{ernst2018system, author = {Rolf Ernst and Leonie Ahrendts and Kai-Björn Gemlau and Sophie Quinton and Hermann von Hasseln and Julien Hennig}, institution = {Institute of Computer and Network Engineering, TU Braunschweig}, month = jan, title = {{System Level LET with Application to Automotive Design (Technical Memorandum)}}, year = {2018} }
7.	Mischa Möstl and Rolf Ernst, "Cross-Layer Dependency Analysis with Timing Dependence Graphs" in Proceedings of the 55th Design Automation Conference (DAC), Januar 2018.
@inproceedings{moestl2018crosslayer, author = {Mischa Möstl and Rolf Ernst}, booktitle = {Proceedings of the 55th Design Automation Conference (DAC)}, month = jan, title = {{Cross-Layer Dependency Analysis with Timing Dependence Graphs}}, year = {2018} }

Förderung

Das Projekt UNICARagil wird vom Deutschen Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

UNICARagil