Systemarchitektur des Innotrucks

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1 Systemarchitektur des Innotrucks Hauke Stähle

2 Systemarchitektur Das große Bild Bremsen Lenken Komfort Sicherheit Beschleunigen Verhalten Was? Fahrerassistenz Systemarchitektur Werkzeuge und Konzepte Funktionale Topologie Struktur Wo? Modularisierung Kapselung von Funktionen Datenabstraktion Schnittstellen Energieverteilung Physische Topologie Technologie Wie? Zentralisierung Hardwareplattformen Algorithmen Informationstheorie Softwarewerkzeugkette Drive-By- Wire Übertragungs -protokolle 2

3 Systemarchitektur Motivation Neue Technologien Neue Funktionen Erhöhter Datenaustausch Hochgradig vernetzte Architektur z.b. Lidar, Ultraschall, 3D- Kameras z.b. Kollisionsvermeidung, Spurassistent Die Systeme müssen miteinander kommunizieren Ein neuer Ansatz wird benötigt, um die steigende Komplexität zu bewältigen: Ein datenorientierter und zentralisierter Ansatz Modularisierung, um den Bedarf an Datenaustausch zu reduzieren Komplexitätsbeherrschung durch hierarchische Segmentierung der Funktionalität 3

4 Systemarchitketur Ein neues Paradigma Altes Paradigma: Vertikales Design Neues Paradigma: Horizontales Design Beschleunigen Lenken Schalten Bremsen Smarter Sidestick Smartes LCD ECU ECU ECU ECU Zentralisierte Verarbeitungseinheit Mensch-Maschine-Schnittstelle Strategieebene Zentralisierte Verarbeitungseinheit Antriebsstrang Ausführungsebene Backbone Eine mechanische Komponente wird von einem dedizierten elektronischen System gesteuert Heterogene Netze Smarter Motor Datenorientiert Hierarchische Segmentierung und Kapselung der Funktionalität Smartes Rad Erhöht Flexibilität, erhöht Skalierbarkeit, reduziert Integrationsaufwand, reduziert Verkabelungsaufwand 4

5 Systemarchitektur Segmentierung (1) Sinne Umwelt Sensoren Das 5-Modul-Konzept Mensch- Maschine- Schnittstelle ABS/ESP Redundanzvektor Wunschvektor Arbitrierung Sollvektor Antriebsstrang Strategieebene Virtueller Beifahrer Ausführungsebene Komfort + Passive Sicherheit Istvektor Umwelt Kommunikation (Nach einem Vorschlag von Prof. G. Spiegelberg / Siemens, IAS) 5

6 Systemarchitektur Segmentierung (2) Der Innotruck ist ein Demonstrator für das 5-Modul-Konzept: Virt. Beifahrer MMS Komfort Antriebsstrang Es ist eine direkte Zuordnung zwischen der theoretischen Struktur und den Bereichen im Innotruck möglich 6

7 Systemarchitektur Smarte Komponenten Smarte Komponente Datenvorverarbeitung Elektromechanisches System Aktuator Steuerung Sensordaten Lokale Verarbeitung Interpretation abstrakter Kommandos Lokale Regelschleifen Abstrakte Kommandos Daten der smarten Komponente Zentralisierte Verarbeitungseinheit Smarte Komponenten untereinander kommunizieren stets über eine höhere Einheit in der Hierarchie 7

8 Systemarchitektur - Datenqualität Beispiel Geschwindigkeit: Sensor 1 z.b. GPS Sensor 2 z.b. Odometrie Sensor 3 z.b. Kamera Sensor 4 z.b. Smartphone Hohe Qualität Geringe Qualität Hohe Qualität Mittlere Qualität, optional Flexible Datenfusion Redundanzmanagement Kodierung Hohe Qualität Geringe Qualität Komponente mit geringem Qualitätsbedarf Komponente mit hohem Qualitätsbedarf Datenfluss kann prozessiert werden, um Genauigkeit zu erhöhen oder Übertragungsaufwand zu reduzieren Daten können kombiniert werden, um neue Informationen zu erlangen 8

9 Systemarchitektur Ausblick (1) Die Systemarchitektur als Fraktal: Car-2-Infrastructure Kommunikation Smart-Grid Kommunikation Car-2-Car Kommunikation Innotruck Comf ATS VC MMS COM Der Innotruck ist Bestandteil von weiteren Netzen 9

10 Systemarchitektur Ausblick (2) Zentralisierte Systemarchitektur ermöglicht die Verschiebung der Funktionalitäten auf die Software-Ebene Spurassistent Notbremsassistent Zentralisierte Verarbeitungseinheit Virtueller Copilot Laufzeitumgebung Globaler Systemzustand Automatische Abstandshaltung Smarte Komponenten z.b. Kamera z.b. Laser z.b. Odometrie z.b. Ultraschall 10

11 Systemarchitektur des Innotrucks Hauke Stähle Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!