Automatisiertes und vernetztes Fahren
Sascha Knake-Langhorst
Institut für Verkehrssystemtechnik (TS)
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DLR im Überblick
Forschungseinrichtung, Raumfahrt-Agentur und Projektträger
Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft
Luftfahrt / Raumfahrt / Energie / Verkehr
Sicherheit / Digitalisierung
Circa 8.650 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in mehr als
47 Instituten/Einrichtungen an 26 Standorten in Deutschland
Büros in Brüssel, Paris, Tokio und
Washington
Neustrelitz
Berlin
Cottbus
Zittau
Stade
Hamburg
Bremerhaven
Oldenburg
Stuttgart
Bremen
Trauen
Jena
Braunschweig
Cochstedt
Lampoldshausen
Ulm Augsburg
Oberpfaffenhofen
Jülich
Weilheim
Hannover
Bonn
Köln
Dresden
Göttingen
Rhein-Sieg-Kreis
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DLR Institut für Verkehrssystemtechnik (TS)
Schwerpunkte – Struktur
Automotive Bahnsysteme ÖPNV &
intermodale Mobilität
Verkehrs-
management
Systemarchitekturen
Datenerfassung und Informationsgewinnung
Human Factors
Fahrzeugfunktionsentwicklung
Systemfunktionsentwicklung
Bewertung des Verkehrs
Testen
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Branchen
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Mobilität der Zukunft – ein kurzer Blick in die Vergangenheit
Luftfahrt trifft Automotive – GM's Motorama exhibit in 1956 …
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Automatisiertes und vernetztes Fahren – z.B. MAVEN
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Digitalisierung des Verkehrssystems als wichtiger Treiber (1/2)
Abbildung: acatech
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Digitalisierung des Verkehrssystems als wichtiger Treiber (2/2)
Physische Assets werden (auch) zu digitalen Assets → Service-Orientierung → Service-Ökosysteme
Vernetzung wird zur Grundlage vieler Funktionen → Internet of Things (IoT) / Cyber-Physical Systems
Es entsteht ein neuer Layer in Verkehrssystemen
überdeckt etablierte und i.Allg. durch physische Instanzen
geprägte Systeme
neuartige Funktionszusammenhänge sind abbildbar
→ z.B. kooperative Systemverbünde basierend
auf smarten bzw. automatisierten Systemen
ermöglicht den agilen Aufbau neuer Systemverbünde
mit potenziell innovativen Teilfunktionen bzw. Funktionen
stimuliert neue Geschäftsmodelle
etc.
Abbildung: VDA
Plan
Smart
System
Data
Infor-
mation
Know-
ledge
Functions
Skills
Expertise
Vernetzung | Automatisierung | Kooperation (1/4)
Teilherausforderungen der Automatisierung & Stufen der Automatisierung
Situationserfassung
Interpretieren | Antizipieren/Prädizieren → Verstehen
Handlungsplanung
Handlungsausführung und Online-Absicherung
Bewertung und ggf. Adaption
Interaktion
Technische Einbettung in Gesamtsystem
Einbettung in Geschäftsmodelle
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Missionsebene
strategische Ebene
(Navigation)
taktische Ebene
(Manöver-/Trajektorienplanung)
reaktive Ebene
(Regelung)
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Vernetzung | Automatisierung | Kooperation (2/4)
“Begleiterscheinungen“ – Künstliche Intelligenz & Maschinelles Lernen
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Trennung von Hard- und Software
Reduktion der Anzahl von Steuergeräten/OBUs → neue Generation von Steuergeräten
Konventionelle Softwarebausteine und KI-basierte Funktionen
Over-the-Air Software-Updates / Continuous Integration
Neue Basisfunktionen in Fahrzeugen
Funktionsrepositories (Fahrzeuge/Hintergrundsysteme)
Diensteorientierung → verteilte Funktionen
Orchestrierung von Diensten u. dynamische Re-Orchestrierung
Physische/virtuelle Redundanz in Hard- u. Software
Ausführungsumgebungen (insbes. Monitoring/Diagnose)
Sichere Vernetzung u. Blockchain
Nutzung zeitgemäßer Programmierparadigmen und modell-
basierte Software- bzw. Systementwicklung
Digital Twins – u.a. modell- und simulationsbasiertes
Entwickeln und Testen Advanced Chassis
Vehicle OS
Generic Driving Functions
Specialized Driving/Cooperation Funct. & Interf.
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Mobility Provider
Content Provider / 3rd-Party Services / Mobility Services
Purpose-/Business-Oriented Cabin
Owner / Fleet Operator
Generic Cooperation Functions
Purpose-/Business-Oriented Funct. & Interf.
Vernetzung | Automatisierung | Kooperation (3/4)
“Begleiterscheinungen“
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Vernetzung | Automatisierung | Kooperation (4/4)
Einführungsstrategie
Automatisierte Fahrzeuge – Automatisierungsstufen und Vorgehen zur Umsetzung
→ evolutionäres Vorgehen vs. 1-Shot-Ansatz
Evolutionäres Vorgehen → zielt i.Allg. auf sukzessive
wachsenden Funktionsumfang in allen Bereichen mit
vergleichbaren Verkehrssituationen bzw. Rahmen-
bedingungen (z.B. Autobahn-Chauffeur =
Autobahn-Chauffeur auf allen
Autobahnen in Europa
bzw. Weltweit)
1-Shot-
Vorgehen →
zielt i.Allg. auf
vollen notwendigen
Funktionsumfang
in ausgewählten
Bereichen (z.B.
Robot-Taxi =
Robot-Taxi
in Los
Angeles)
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Vernetzung | Automatisierung | Kooperation – Prototypen & Piloten
Standortbestimmung
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Vernetzung | Automatisierung | Kooperation – Testen und Freigabe (1/3)
Standortbestimmung – Handlungsfelder → Kriterien / Gütemaße / Güteniveaus
Allgemein akzeptierte Kriterien zur Bewertung der Qualität und
Leistungsfähigkeit automatisierter Fahrzeugen fehlen
Festlegung allgemein akzeptierter Güteniveaus notwendig
Anzahl der im Straßenverkehr Getöteten – vgl. Statistisches Bundesamt (2017)
Jährliche Gesamtfahrleistung – vgl. Kraftfahrtbundesamt (2017)
Berücksichtige: Gesamtfahrleistung der in Deutschland registrierten Kraftfahrzeuge lag in
2016 bei über 725 Milliarden Kilometern.
Wie gut ist gut
genug?
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Vernetzung | Automatisierung | Kooperation – Testen und Freigabe (2/3)
Standortbestimmung – Handlungsfelder → Methodik / Werkzeuge
Etablierte Methoden und Werkzeuge für Test und Freigabe sind
für die Anwendung auf automatisierte Fahrzeuge unzureichend
und insbesondere zeit-/kostenintensiv
Wie können
Qualität und
Leistungsfähigkeit
zuverlässig
nachgewiesen
werden?
> Autonomes Fahren > Sascha Knake-Langhorst • PTB Vollversammlung M&E > 21.11.2019DLR.de • Folie 14
Vernetzung | Automatisierung | Kooperation – Testen und Freigabe (3/3)
Zielvorstellung und Herangehensweise – z.B. im Projekt PEGASUS
Szenario-basierter Ansatz zum Nachweis der Qualität und Leistungsfähigkeit automatisierter Fahrfunktionen
Was leistet der Mensch in
welcher Qualität?
Was leistet die Technik in
welcher Qualität?
Ist das Qualitäts- und
Leistungsniveau akzeptiert?
Kriterien, Maße und Niveaus?
Szenario-Analyse, Kriterien,
Gütemaße und Güteniveaus
Welche Werkzeuge
bzw. Werkzeugketten wer
