VIF-TEODACS - Test, Evaluierung und Optimierung zuverlässiger automobiler Kommunicationssystemen

In aktuellen Fahrzeugen hat die Zahl der verbauten Steuergeräte (ECU) bisher ungeahnte Ausmaße erreicht. In einem typischen Oberklassefahrzeug aus dem Jahr 2011 sind beispielsweise weit über 70 Steuergeräte verbaut, die als großes verteiltes System über das gesamte Fahrzeug aufgeteilt sind. Zusätzlich sind auch immer mehr sicherheitskritische Systeme mit den entsprechenden Echtzeitanforderungen beteiligt. Als Reaktion darauf wurden entsprechende neue Kommunikationssysteme entwickelt. Das wohl bekannteste Beispiel ist FlexRay, ein zeitgesteuerter Datenbus der es ermöglicht, Daten sowohl schnell als auch zuverlässig zu übertragen. Weiters werden durch die gestiegenen Anforderungen auch neue Systeme für die Entwicklung und Verwendung verteilter Softwareapplikationen im Fahrzeug nötig. Simulation ist heutzutage eines der Schlüsselgebiete während der Entwicklung von Systemen im Fahrzeug. Allerdings kann mit den bisher gängigen Simulationsmethoden (eine Modellierungssprache, ein Simulator) die hohe Zahl an beteiligten unterschiedlichen Domänen (z.B. Mechanik, Elektronik, Software) mit ihren vielfältigen Anforderungen nicht mehr vernünftig beherrscht werden. Dadurch gewinnt Co-Simulation auch im Automobilbereich immer mehr an Bedeutung. Durch den Einsatz von spezialisierten Modellierungssprachen und Simulationsprogrammen für die jeweilige Domäne bietet Co-Simulation Flexibilität bei gleichzeitig gesteigerter Realitätsnähe. Allerdings hat Co-Simulation, gerade im domänenübergreifenden Bereich, gewisse Einschränkungen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit domänenübergreifender Co-Simulation von Fahrzeugsystemen. Co-Simulation wird um Run-Time Co-Simulation Model Switching erweitert, einer neuen und flexibleren Variante von Co-Simulation. Die Idee besteht darin, die Co-Simulation nicht nur wie bisher üblich einmalig statisch zu definieren, sondern anhand bestimmter Kriterien wie beispielsweise Zeit oder Signalverhalten zur Laufzeit die verwendeten Simulationsmodelle zu variieren. Durch Flexibilitäts- als auch Effizienzsteigerungen wird dadurch eine verbesserte Analyse von domänenübergreifenden Systemen möglich. Basierend auf diesem Ansatz wird eine Methodik zur leistungsfähigen Analyse von domänenübergreifenden Systemen im Fahrzeug entwickelt. Ausgehend von spezifizierten Systemanalysezielen werden geeignete Simulationsmodelle entwickelt und durch den Einsatz von modifizierten Verfahren aus dem Gebiet der Safety Analyse eine geeignete Run-Time Co-Simulation Model Switching Konfiguration erstellt. Dies ermöglicht eine effiziente und ganzheitliche Simulation und Analyse von domänenübergreifenden Systemen im Fahrzeug. Anhand von Beispielen aus dem Bereich domänenübergreifender Systeme im Fahrzeug wird die vorgestellte, auf Run-Time Co-Simulation Model Switching basierende Methodik angewandt und validiert. Im Rahmen der Beispiele werden sowohl FlexRay als auch AUTOSAR und Simulationsmodelle für komplette Fahrzeuge (mit Fokus auf den Antriebsstrang) in eine gemeinsame Co-Simulation integriert, und deren Zusammenspiel wird analysiert.