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Automatisiertes und vernetztes Fahren · PDF file Automatisiertes und vernetztes Fahren Sascha Knake-Langhorst Institut für Verkehrssystemtechnik (TS) DLR.de • Folie 1 > Autonomes

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  • Automatisiertes und vernetztes Fahren

    Sascha Knake-Langhorst

    Institut für Verkehrssystemtechnik (TS)

    > Autonomes Fahren > Sascha Knake-Langhorst • PTB Vollversammlung M&E > 21.11.2019DLR.de • Folie 1

  • > Autonomes Fahren > Sascha Knake-Langhorst • PTB Vollversammlung M&E > 21.11.2019DLR.de • Folie 2

    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

  • > Autonomes Fahren > Sascha Knake-Langhorst • PTB Vollversammlung M&E > 21.11.2019DLR.de • Folie 3

    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

  • > Autonomes Fahren > Sascha Knake-Langhorst • PTB Vollversammlung M&E > 21.11.2019DLR.de • Folie 4

    Mobilität der Zukunft – ein kurzer Blick in die Vergangenheit Luftfahrt trifft Automotive – GM's Motorama exhibit in 1956 …

  • > Autonomes Fahren > Sascha Knake-Langhorst • PTB Vollversammlung M&E > 21.11.2019DLR.de • Folie 5

    Automatisiertes und vernetztes Fahren – z.B. MAVEN

  • > Autonomes Fahren > Sascha Knake-Langhorst • PTB Vollversammlung M&E > 21.11.2019DLR.de • Folie 6

    Digitalisierung des Verkehrssystems als wichtiger Treiber (1/2)

    Abbildung: acatech

  • > Autonomes Fahren > Sascha Knake-Langhorst • PTB Vollversammlung M&E > 21.11.2019DLR.de • Folie 7

    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

    > Autonomes Fahren > Sascha Knake-Langhorst • PTB Vollversammlung M&E > 21.11.2019DLR.de • Folie 8

  • 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

    > Autonomes Fahren > Sascha Knake-Langhorst • PTB Vollversammlung M&E > 21.11.2019DLR.de • Folie 9

  •  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“

    > Autonomes Fahren > Sascha Knake-Langhorst • PTB Vollversammlung M&E > 21.11.2019DLR.de • Folie 10

  • 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)

    > Autonomes Fahren > Sascha Knake-Langhorst • PTB Vollversammlung M&E > 21.11.2019DLR.de • Folie 11

  • Vernetzung | Automatisierung | Kooperation – Prototypen & Piloten Standortbestimmung

    > Autonomes Fahren > Sascha Knake-Langhorst • PTB Vollversammlung M&E > 21.11.2019DLR.de • Folie 12

  • 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?

    > Autonomes Fahren > Sascha Knake-Langhorst • PTB Vollversammlung M&E > 21.11.2019DLR.de • Folie 13

  • 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

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