In der vorliegenden Arbeit werden die Anforderungen der zukünftigen integrierten Sicherheitssysteme analysiert. Auf dieser Basis wurden Konzepte der Elektronikarchitektur der integrierten Sicherheitssysteme ausgearbeitet, dabei wurde ein Ansatz gewählt, welcher den Entwicklungsprozess, die Hardwarearchitektur und die Softwareplattform mit einschließt. In dem sicherheitsgerechten Entwicklungsprozess, mit der Methodik der virtuellen Front-loading, wird ein verteiltes Rapid-Prototyping auf der Basis der Frühintegration und Validierung mit der Simulationsumgebung vorgeschlagen. Die strikten und vordefinierten Entwicklungsschritte ermöglichen die correctness by construction (frühzeitige Konzeptabsicherung) bei der Entwicklung der ISS. Verlässliche Hardwarearchitektur für ISS wurde nach dem ,top-down-Ansatz entwickelt, beginnend mit dem Konzept zum Aufbau der Fahrzeugtopologie des Kommunikationsnetzes, Richtlinien zur Verteilung und Abbildung der ISS-Applikationen, Entwurf des Kommunikationssystems und Konzepte der fehlertoleranten ECU HW-Architektur werden vorgestellt. Anschließend werden ein paar wichtige Fallstudien zu Demonstrationszwecken der Konzepte erläutet. Die Strategie der standardisierten Softwareplattform ist eine der wichtigsten Ansätze um die Komplexität der zukünftigen Automobilsoftware zu beherrschen. Um den Herausforderungen der höheren Sicherheitsanforderungen der fail-operational Systeme und der steigenden Dichte von Applikationssoftware auf einem Steuergerät gerecht zu werden, wurden fehlertolerante Softwareservices zur Unterstützung der Redundanz, verlässliche Kommunikation, Ende-zu-Ende Applikations-CRC Übereinstimmungsprotokoll, zeitliche und räumliche Auftrennung bei der Applikationsintegration, Fehlermanagement und Fehlerbehandlung mit dynamischer Rekonfiguration entworfen und in einer schichtenorientierten Softwarearchitektur integriert. Zum praktischen Nachweis des erstellten Konzeptes wurde ein auf Steer-by-Wire basierender Hardware-in-the-Loop Validator entwickelt Auf oberster Ebene des Validators wurden die seriennahen ISS-Applikationen integriert und auf verschiedenen ECU Plattformen verteilt. Die davon abhängigen Software- und Hardwareanteile wurden entworfen, prototypisch implementiert und mit Fehlerinjektion auf verschiedenen Plattformen getestet. Die Stärke des ISS-Entwicklungsprozesses und der dazugehörenden Werkzeugkette wurde beim Prototyping und bei der Validierung der komplexen ISS-Applikationen demonstriert.

    In this dissertation, requirements of future Integrated Safety Systems are identified firstly with a delta-analysis. Based on these requirements, concepts of the electronic architecture for the Integrated Safety Systems are developed as a cooperative approach of engineering process, dependable hardware architecture and software platform. In this safety justified development process, with the methodology of virtual front-loading, a distributed rapid prototyping based on the principle of early integration and validation with advanced simulation environment is suggested. The strict and well defined development steps specified here enables the correct-by-construction for the development of ISS. Dependable hardware architecture for ISS is discussed in a top-down methodology, starting with concepts to build up overall in-vehicle topology, guidelines to distribute ISS-applications, design of communication systems and concepts of fault-tolerant ECU hardware architecture are introduced. To conclude this topic, some of the most important use cases to the concepts are demonstrated. Strategy of standardized software platform has been proven to be one of the most effective levers to manage the complexity of future automotive software. Facing the challenges of higher fault tolerance towards fail-operational and increasing density of application software components on one ECU, dependability software services for the fault-tolerant communication with redundancy, end-to-end CRC and Agreement Protocol, time partitioning and space partitioning for the integration of applications, Fault management, fault treatment of dynamic reconfiguration and gateway services are designed and integrated in a layered software topology. For the practical evaluation and validation of the concepts introduced here, a hardware-in-the-loop validator based on the Steer-by-Wire technologies was built up. On top of this validator, serial-near ISS-applications are integrated and distributed on different ECUS. The dependable software and hardware concepts are designed, prototyped and tested with fault injection on various platforms. The ISS Engineering Process and the tool-chains for the prototyping have demonstrated their' viability for the development of complex ISS-applications during the validation process as well.


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    Titel :

    Requirements and concepts for future automotive electronic architectures from the view of integrated safety


    Weitere Titelangaben:

    Anforderungsprofil an und Konzepte für künftige Fahrzeugelektronik-Architekturen mit Hinblick auf eine integrale Sicherheitsphilosophie


    Beteiligte:
    Xi Chen (Autor:in)

    Erscheinungsdatum :

    2008


    Format / Umfang :

    247 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen



    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Englisch