Entwicklungsstandards für sicheres automatisiertes Fahren vorgeschlagen
Ergebnisse von Verbundprojekt Verifikations- und Validierungsmethoden vorgestellt
Forschungsschwerpunkt: Intelligent Transportation Systems and Logistics
Die deutsche
Automobilindustrie hat in einem Verbundprojekt mit 21 Partnern aus Forschung
und Wissenschaft die weltweit ersten Strukturen entwickelt, um Sicherheitsstandards
bei automatisierten Fahrzeugen im urbanen Umfeld nachweisbar zu machen.
Nach vier Jahren liegen nun die Ergebnisse des Verbundprojektes Verifikations- und Validierungsmethoden (VVM) vor, die nun auf der Abschlusspräsentation am
21. November 2023 in der Carl-Benz-Arena in Stuttgart detailliert präsentiert und
diskutiert wurden. Je höher der Grad beim automatisierten Fahren und je
komplexer das Einsatzgebiet eines Systems, desto mehr Faktoren müssen bei der
Entwicklung berücksichtigt werden. Bereits heute sind erste SAE Level 3-Systeme
für das Autobahnfahren und ein SAE Level 4-System für das fahrerlose Parken
zugelassen. Für eine Ausweitung auf weitere Einsatzgebiete – wie dem
Stadtverkehr – steigen die Komplexität und die Anforderungen an Fahrzeug und System
deutlich an. Aus diesem Grund sind entsprechend geeignete Verifikations-
und Validierungsmethoden notwendig, was im Fokus der Arbeitsgemeinschaft
des VVM-Projekts stand.
Herausforderung Stadtverkehr
Mit Fußgängern, Radfahrern, motorisierten Zweirädern, schwer einsehbaren Straßenkreuzungen und weiteren Fahrzeugen, stellt der urbane Verkehr eine der größten Herausforderungen beim automatisierten Fahren dar. Neben der Menge und Unterschiedlichkeit an weiteren Verkehrsteilnehmern ist auch die Infrastruktur mit Verkehrszeichen und Ampelsystemen eine weitere Hürde. „Damit das Fahrzeug in Zukunft auch höchst seltene Szenarien beherrscht, braucht es nachvollziehbare Strukturen und Prozesse, die den sicheren Betrieb eines Systems in Ausnahmesituationen nicht nur ermöglichen, sondern das sichere Manövrieren auch nachweisen können“, so Roland Galbas von Bosch, Leiter des Konsortialprojektes VVM.
Voraussetzung für Verkehrszulassung: Nachweisbare Sicherheit
Bereits bei der Auslegung und Entwicklung von automatisierten Fahrfunktionen steht der Sicherheitsgrundsatz an erster Stelle. Entsprechend müssen diese Sicherheitsfunktionen für die Verkehrszulassung eines Fahrzeuges und einer zertifizierten Freigabe für den Straßenverkehr nachgewiesen werden. Um diesen Nachweis erbringen zu können, haben die 21 Projektpartner gemeinsam ein Modell erarbeitet, das aus verschiedenen Verfahren, Methoden und Werkzeugen besteht. So kann mittels einer sogenannten Sicherheitsargumentation der Nachweis erbracht werden, dass das System sicher nutzbar ist.
Für die methodische Ausgestaltung dieses Modells haben die Partner in mehreren Teilprojekten zusammengearbeitet. Als größter wissenschaftlicher Partner im Projekt ist das FZI Forschungszentrum Informatik für das Teilprojekt 7 „Testvorgehen“ verantwortlich. Der Fokus liegt auf der Erarbeitung von gesamtheitlichen und durchgängigen Testmethoden für Level-4 und Level-5-Fahrzeuge im urbanen Raum. Die entwickelten Konzepte und Methoden ermöglichen ein durchgängiges Testvorgehen. Diese reichen von Simulationen bis hin zu realen Tests für eine modulare Sicherheitsargumentation von automatisierten Fahrzeugen. Darüber hinaus wurden zentrale Infrastrukturen in Form von Simulationsumgebungen, Hardware-in-the-Loop Prüfständen und Versuchsträgern am FZI aufgebaut und erweitert.
Branchenweit angewendet, würde das definierte Testmodell die Grundlage schaffen, die Sicherheit in automatisierten Fahrzeugen nachzuweisen. „Die hier erarbeiteten Modelle ermöglichen es erstmals, dass allen Automobilherstellern dieselben Strukturen bei der Verifikation und Validierung automatisierter Fahrsysteme im städtischen Umfeld zur Verfügung stehen. Diese Vereinheitlichung könnte dann auch in industrieweite Standards münden, die den Straßenverkehr für alle Verkehrsteilnehmer noch sicherer machen können”, erklärt Helmut Schittenhelm, Projektkoordinator von Mercedes-Benz.
Technologievorreiter aus Deutschland
Der methodische Ansatz aus dem VVM-Projekt ist weltweit der erste Standard, der auch industrielle Prozesse berücksichtigt. Damit macht sich die deutsche Automobilindustrie erneut zum technologischen Vorreiter beim automatisierten Fahren. Bereits im Jahr 2021 trat mit einem entsprechenden Gesetz in Deutschland die weltweit erste Regulierung für vollautomatisiertes Fahren (SAE Level 4) in Kraft. In 2022 wurde eine entsprechende Verordnung mit den technischen Details beschlossen, um entsprechende Fahrzeuge auf deutschen Straßen zulassen und betreiben zu können.
Am Ende seiner Projektlaufzeit und aufbauend auf den Ergebnissen der Vorgängerprojekte Pegasus und SetLevel liefert VVM erstmals einen durchgängigen methodischen Sicherheitsansatz für automatisiertes Fahren im urbanen Umfeld, mit dem eine branchenweite Zusammenarbeit und Wertschöpfung möglich wird. Der im Projekt verfolgte Ansatz des szenarien-basierten Sicherheitsnachweises könnte nach behördlicher Zustimmung helfen, weltweite Standards zu setzen. VVM hat ein für die Branche zukunftsrelevantes Referenzsystem geschaffen, das eine methodische Lücke für die praktische Absicherung schließt und die Vorreiterrolle der deutschen Industrie im internationalen Wettbewerb beim automatisierten Fahren festigt.
VVM wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz mit 26,7 Mio. Euro gefördert und von der VDA Leitinitiative „autonomes und vernetztes Fahren“ als vorwettbewerbliches Forschungsprojekt initiiert.
