Autonome Fahrzeuge bauen auf besserer Sensortechnologie

Die aktuellen Fähigkeiten von Sensoren sind zwar hilfreich, aber relativ rudimentär, wenn sie kommt zu autonomen Fahrzeugen.

Wir haben noch einen langen Weg vor uns, um Straßen voller selbstfahrender Fahrzeuge zu erreichen. Die aktuellen Fähigkeiten von Sensoren sind zwar hilfreich, aber relativ rudimentär, wenn es um autonome Fahrzeuge geht.

Allerdings hat sich die Automobilindustrie in den letzten Jahren dramatisch weiterentwickelt. Wenn Sie vor fünf oder sechs Jahren mit einem nagelneuen Fahrzeug vom Stapel liefen, würde es wahrscheinlich etwa 60 bis 100 Sensoren enthalten. Heute liegt diese Zahl viel näher bei 200 oder mehr. Da Fahrzeuge immer intelligenter und autonomer werden, hat die Entwicklung und Verfeinerung der Sensoren Schritt gehalten und wird weiter wachsen, wenn neue Funktionen an der Tagesordnung sind.

Um Fortschritte bei autonomen Fahrzeugen voranzutreiben, berücksichtigen Technologieanbieter und Autohersteller Herausforderungen wie Sensorverschlechterung, Zusammenarbeit bei Industriestandards und Wartung/Wartung der Cybersicherheitsabwehr der Software während der Lebensdauer des Fahrzeugs.

Das Auto-Rattenrennen

Eine der größten Herausforderungen für Automobilhersteller und OEMs besteht darin, mit dem rasanten Tempo der Sensor- und Datenentwicklung Schritt zu halten. Sensoren müssen die erforderliche Datentreue für Fahrzeugsysteme bieten, um die Designanforderungen zu erfüllen.

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Verschiedene Sensoren haben unterschiedliche Stärken und Schwächen. Ein Ansatz besteht darin, eine Kombination von Sensoren zu kombinieren, um eine gründlichere Erfassung der Umgebung zu erreichen

Das Fahren in dicht besiedelten Ballungsgebieten mit einer großen Anzahl von Autofahrern, Fußgängern, Radfahrern und Motorrädern erfordert, dass Fahrzeuge in Sekundenbruchteilen anhalten oder ausweichen müssen, um einen Fußgänger oder ein anderes Fahrzeug zu vermeiden. Infolgedessen kommt die Sensorfusion ins Spiel, die Entscheidungen trifft, zu denen ein menschlicher Fahrer möglicherweise nicht in der Lage ist, während das Fahrerassistenzsystem (ADAS) reagiert, indem es eine Vielzahl von Dateneingaben verarbeitet und interpretiert.

Es ist auch zwingend erforderlich, dass Automobilhersteller in den Vorstufen der Sensorherstellung die Standards für die funktionale Sicherheit von Automobilen einhalten, um Chip- oder Softwareausfälle zu vermeiden. ISO 26262 ist der Automobilstandard, der den Entwicklungsprozess vorschreibt, den Automobil-OEMs und -Zulieferer befolgen und dokumentieren müssen, damit ihre Geräte als funktional sicher gelten. Durch die Einhaltung von ISO 26262 gewährleisten Automobil-OEMs und -Zulieferer, dass ihre Geräte wie vorgesehen funktionieren, wenn sie beabsichtigt sind.

Herausforderungen bei der Sensordegradation

Ein weiterer Aspekt der sich ständig ändernden Sensorlandschaft ist die Sensordegradation. Sensordegradation ist ein natürlicher Bestandteil der Gleichung autonomer Fahrzeuge, insbesondere angesichts der Tatsache, dass ein Fahrzeug heute typischerweise eine Lebensdauer von 10 bis 15 Jahren hat. Zu den Hauptursachen für die Verschlechterung gehören der allgemeine Verschleiß von Sensoren, ihre rauen Betriebsumgebungen und die Verschlechterung anderer elektronischer Systemelemente.

Autohersteller und Technologieanbieter müssen die Fähigkeit der installierten Sensoren für Funktionen wie LiDAR, Kameras, Ultraschall usw. berücksichtigen, dass sie für die gesamte erwartete Zeit auf dem gleichen, wenn nicht sogar höheren Niveau arbeiten als bei der Neuwagenversion Lebensdauer des Fahrzeugs. Sie müssen auch beantworten, was passiert, wenn der Sensor ausfällt (d. h. wie der Fahrer benachrichtigt wird, Sicherheitsfunktionen eingebaut werden usw.). Um der Verschlechterung entgegenzuwirken, müssen OEMs Halbleiter und andere Komponenten im Fahrzeug modellieren und entwerfen, um prädiktive Ausfallraten und Alternativen in vielen verschiedenen Umgebungen zu erstellen.

Cybersicherheitsbedenken

Es gibt einige verschiedene Faktoren, die berücksichtigt werden müssen, um sicherzustellen, dass die Sensoren autonomer Fahrzeuge sicher sind. Das Hacken in ein autonomes Fahrzeug ist immer ein Problem und sollte angegangen werden, aber der andere weniger offensichtliche Sicherheitsfaktor sind Angreifer, die die im Fahrzeug eingebettete maschinelle Lerntechnologie beeinflussen, um böswillig zu reagieren.

In einer britischen Studie wurde beispielsweise eine Video-Reklametafel eingeführt, die manipuliert wurde, um ein Stoppschild für nur den Bruchteil einer Sekunde anzuzeigen. Autonome Fahrzeuge würden das Stoppschild wahrnehmen und anhalten, weil sie dieses Bild aufnehmen könnten, und darauf genauso reagieren, wie sie ein Stoppschild auf der Fahrbahn wahrgenommen hätten. Menschliche Fahrer werden jedoch nicht auf das Bild reagieren können, was eine potenzielle Gefahr darstellt, wenn das autonome Fahrzeug vor ihnen ohne Vorwarnung oder ersichtlichen Grund abrupt stoppt. Das Potenzial dieser „Phantomobjekte“, sowohl Fahrern als auch Fußgängern zu schaden, ist nur eine weitere Herausforderung für Autohersteller, um die Sicherheit autonomer Fahrzeuge zu gewährleisten.

Zur Abwehr von Sensorschwachstellen empfiehlt die NHTSA, dass die Automobilindustrie das dokumentierte Cybersecurity Framework des National Institute of Standards and Technology (NIST) befolgt. Dieses Framework schlägt einen mehrschichtigen Ansatz für die Cybersicherheit vor, der um diese Schlüsselfunktionen herum strukturiert ist:Identifizieren, Schützen, Erkennen, Reagieren und Wiederherstellen.

Systemdesigner müssen den Systembetrieb sicherstellen und gleichzeitig die richtige Balance in Bezug auf die mit den Fahrern geteilten Warnungen finden. Denken Sie an ADAS, das den Fahrer vor drohenden Gefahren im Straßenverkehr und möglichen Systemausfällen warnt. Systemfehler aufgrund einer Sicherheitsverletzung lösen in der Regel einen Rückruf aus, der eine Fahrt zum Händler und für den Fahrzeughersteller eine potenziell kostspielige Lösung erfordert. Ein besserer Ansatz wäre, die Sicherheit einzubauen, um zu verhindern, dass eine böswillige Handlung den Fehler von vornherein verursacht.

Mit zunehmender Komplexität und Leistungsfähigkeit dieser Geräte werden auch die verschiedenen Wege, auf denen Cybersicherheitsangriffe stattfinden, proportional zunehmen. Designer und Autohersteller müssen ihre Abwehrmaßnahmen aktualisieren und diese Arten von unbeabsichtigten Reaktionen verwalten, um sich vor diesen nicht-traditionellen Cyberangriffen zu schützen. Ein Teil dieser Verteidigung sollte ein robustes Software-Lifecycle-Management-Programm sein, das es Unternehmen ermöglicht, die aus ihren Erfahrungen gewonnenen Erkenntnisse anzuwenden. Dieselbe Philosophie gilt für die physische Leistung der Sensoren selbst, um der Verschlechterung entgegenzuwirken.

Mit zunehmender Verbreitung autonomer Fahrzeuge werden zusätzliche Regulierungen sowie verschiedene Verbrauchergewohnheiten ins Spiel kommen, die die Zukunft des Marktes mitgestalten werden. Es ist eine Herausforderung, mit den Fortschritten im Bereich der Sensorfusion Schritt zu halten, aber notwendig, da autonome Fahrzeuge weiterhin in den Mainstream eindringen.

— Chris Clark ist Senior Manager der Automotive Group bei Synopsys.

>> Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am unsere Schwesterseite EE Times.

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