„Digital Loop“ regelt „Over the air“-Steuerung Beschleunigte Genehmigung für Auto-Updates

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Ein Konsortium unter Mitwirkung von Microsoft, dem TÜV Süd und anderen will mit dem Projekt „Digital Loop“ das Genehmigungsverfahren für Fahrzeug-Updates aus der Cloud beschleunigen. Bei der Präsentation neben dem Messegelände in München-Riem, auf dem gerade die IAA stattfand, wich entsprechend autonom ein Level-3-Fahrzeug Hindernissen aus.

Viele moderne Autos sind fahrende Computer, was eine branchenübergreifende Zusammenarbeit von Automobilherstellern mit den Genehmigungsbehörden und IT- und Software-Unternehmen unumgänglich macht. Zudem werden Tests von neuen Fahrzeugtypen mit automatisierten Fahrfunktionen ab kommenden Jahr in der Europäischen Union noch vor der Markteinführung verpflichtend, und zwar unter verschiedensten Straßen- und Umweltbedingungen. Selbst Software-Updates unterliegen bald solchen Genehmigungsprozessen.

Denn bekanntlich kommen diese Updates immer öfter „over the air“ (OTA) ins Auto, was nichts anderes bedeutet als „aus der Cloud“ beziehungsweise „as-a-Service“ via Mobilfunk oder WLAN. Das 2021 verabschiedete Regelwerk UN R156 schreibt dafür den Einsatz eines Softwareupdate-Managementsystems (SUMS) vor, neue Modelle erhalten sonst keine Typgenehmigung. Das Regelwerk soll womöglich bereits 2024 sogar auf ältere Fahrzeug-Architekturen ausgeweitet werden. Folglich stehen die Automobilhersteller weltweit – unter Einbeziehung ihrer Zulieferer – vor der Herausforderung, entsprechende Schutzmaßnahmen für ihre Fahrzeuge zu konzipieren, umzusetzen und zu verifizieren.

Auf der IAA in München hat Microsoft daher zusammen mit dem TÜV SÜD und T-Systems sowie Kontrol, dSPACE, FEV.io und Berylls die gemeinsam erarbeitete digitale Lösung „Digital Loop“ präsentiert. U.a. mithilfe von künstlicher Intelligenz (KI) und Augmented Reality (AR) sollen damit besagte behördliche Genehmigung für Software-Aktualisierungen über das Mobilfunknetz in Fahrzeugen beschleunigt eingeholt werden. „Denn grundsätzlich müssen Software-Updates, die sich auf den Homologationsstatus auswirken, nachhomologiert werden“, erläuterte Alexander Kraus, CTO der Division Mobility vom TÜV SÜD.

Heute: Extrem zeitaufwändige Genehmigungsverfahren

Durch die hohen regulatorischen Anforderungen sind die bisherigen Prozesse dafür jedoch vergleichsweise zeitaufwändig. Tatsächlich beginnt dieser Prozess im Fahrzeug selbst. Im Rahmen von Testfahrten werden große Mengen an Sensordaten – üblicherweise bis zu zehn Terabyte pro Tag und Fahrzeug - auf spezifischen Speichermedien aufgezeichnet.

Nach Abschluss der Testfahrten werden diese entnommen und mit Hilfe von speziell dafür vorgesehenen Docking-Stationen ausgelesen. Falls Sie sich wundern: Die Datenmengen sind üblicherweise so groß, dass die Entwickler lieber auf eine mobile Datenübertragung verzichten. Insbesondere bei abgelegenen Teststandorten, kann dies zu erheblichen Verzögerungen führen. Die händisch gesammelten Daten wandern dann in die entsprechenden Systeme zur weiteren Verarbeitung.

Dieser Prozess ist wieder unterteilt in verschiedene Entwicklungsschritte und umfasst u.a. Simulationen und neuerliche reale Testfahrten. Dabei werden sowohl regelbasierte als auch datengetriebene Entwicklungsansätze verwendet. Typischerweise sind dies langwierige Schritte mit sehr wenig Automatisierung verbunden, zusätzlich nimmt die interorganisatorische Koordination rund um die physikalischen und regulatorischen Test- und Freigabeprozesse viel Zeit in Anspruch.

Ein „Virtual Simulation Environment“ bildet digital die reale Welt nach

„Bisher benötigen Genehmigungen von Fahrzeug-Software-Updates, die Homologations-relevant sind, sechs Monate bis zu einem Jahr“, so Kraus. „Die Digital-Loop-Lösung soll es möglich machen, in Zukunft die Over-the-Air-Genehmigung auf idealerweise Wochen zu beschleunigen. Zeigen wird sich das erst bei der realen Anwendung. Wir sind aber sehr zuversichtlich, dass dies im realen Prozess umsetzbar ist.“

Dabei kommen Simulationstechniken zum Einsatz, um reale Szenarien für Test-, Validierungs- und Homologationszwecke nachzubilden. „Szenarien, die für die Homologation genutzt werden, müssen bereits im Entwicklungsprozess identifiziert werden und sind von den relevanten Regularien abhängig“, erläuterte Jann-Eve Stavesand, Head of Consulting bei dSpace. „Zudem müssen kritische Szenarien aus den realen Fahrversuchen während der Entwicklung in die virtuelle Simulationsumgebung überführt werden. Diese kritischen Szenarien können dann durchgängig in der virtuellen Validierung genutzt werden.“

Das so entstandene „Virtual Simulation Environment“ ist ein digitales Abbild der realen Welt. Es nutzt detaillierte und realistische 3D-Modelle von Straßen, Fahrzeugen, Fußgängern, Wetterbedingungen und anderen relevanten Faktoren. Die Fahrzeugsysteme werden mit diesen Simulationen konfrontiert und ihre Reaktionen und Entscheidungen analysiert.

Die Projektgruppe verfügt über viele Skills

Die Projektgruppe zum Digital Loop vereint alle relevanten Kompetenzen: TÜV SÜD verfügt über Fachwissen in Sicherheitsbewertungen, Zertifizierungen und Homologationen. Kontrol stellt sein Wissen im Bereich regulatorische Compliance zur Verfügung. FEV.io unterstützt als Software-Entwicklungsdienstleister die gesamte Wertschöpfungskette der Fahrzeug- und Systementwicklung weltweit. dSPACE trägt seine Expertise in der Simulation und Validierung von autonomen Fahrfunktionen bei. T-Systems integriert die Bausteine der Partner in eine Gesamtlösung und bringt die Software-Updates via Mobilfunk ins Auto. Die Berylls Group bietet Project Management Office, Partnerintegration & -organisation an.

Microsoft Deutschland steuert die Cloud-Infrastruktur von Azure sowie verschiedenste KI-, VR- und Cybersecurity-Technologien plus umfangreiche Kompetenzen bei. „Dazu gehören: Der Azure OpenAI Service, der es ermöglicht, generative KI für verschiedene Anwendungsfälle einzusetzen. Zum Beispiel soll unser Partner kontrol mit dieser Technologie automatisch die wichtigsten Anforderungen aus den Regularien extrahieren und aktualisieren können“, erklärte Joachim Franz, Automotive Industry Lead bei Microsoft Deutschland.

Hinzu kommt Microsofts Cybersecurity-Suite. “Wir sprechen von Microsoft Defender und Sentinel, Entra, Purview, Priva und dem Endpoint Manager“, so Franz weiter. „Zudem bieten wir unsere Software-Entwicklungslösungen GitHub und Azure DevOps Services. Diese ermöglichen eine effiziente und qualitativ hochwertige Entwicklung von Softwareprojekten in der Cloud. Schließlich wird die Mixed-Reality-Plattform Microsoft HoloLens 2 immersive und interaktive Erfahrungen bieten.“

Showcase auf der IAA zeichnet Verfahren nach

Ein Showcase neben dem Messegelände in München-Riem bildete den gesamten Prozess einer virtuellen Homologation (siehe Video) ab. Zum Einsatz kam dabei ein von FEV.io zur Verfügung gestelltes ALKS60 Level-3-Fahrzeug – das bedeutet, dass es mit einem automatischen Spurhaltesystem ausgerüstet ist, mit dem man während eines Staus lesen oder sonst was tun kann. Durch die Erweiterung der Operational Design Domain (ODD) des Wagens konnte es sich entlang einer abgesperrten Strecke selbstständig fortbewegen und einem anderen, parkenden Fahrzeug eigenständig ausweichen.

„Digital Loop ist eine virtuelle Plattform, die die Homologationsprozesse beschleunigen soll“, so Kraus. „Sie macht die Homologation zudem sicherer und kostengünstiger. Die Teilnahme ist freiwillig. Sie erleichtert und beschleunigt die Homologationsprozesse insbesondere für den EU-Markt, wo eine Prüfung durch einen neutralen Technischen Dienst vorgeschrieben ist.“ Das gelte für alle Hersteller weltweit. Und selbstverständlich könne Digital Loop auch in Ländern angewendet werden, bei denen die Zulassungsprozesse nach anderen Regeln funktionieren.

„Unsere Mission ist es, die Art und Weise zu revolutionieren, wie wir Software-Updates in software-definierten Fahrzeugen validieren und homologieren, die Zeit bis zur Markteinführung zu verkürzen, sowie die höchsten Sicherheitsstandards und die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften im Betrieb zu gewährleisten", fasst Kraus das Projekt zusammen. Die ersten realen Anwendungen erwartet er in drei bis fünf Jahren.

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