ConnRAD Projekt

Wir bearbeiten die Themen in ConnRAD in sechs Arbeitspaketen.

AP 0

AP 0 stellt den organisatorischen Rahmen für die übrigen Arbeitspakete über ein effektives Projektmanagement und Koordination der Projektaktivitäten. Der Austausch zwischen den teilnehmenden Partnern wird moderiert und koordiniert, ebenso die Abstimmungen zwischen den Konsortial-Partnern und mit dem Projektträger. Über AP 0 wird auch die Kommunikation mit externen Interessengruppen, u.a. der 6G Platform Germany oder Standardisierungsgremien geführt. Die Robert Bosch GmbH leitet das AP 0, an dem sich alle Partner des ConnRAD-Konsortiums beteiligen.

AP 1

AP 1 übernimmt die Entwicklung einer Use Case übergreifenden Kommunikationsarchitektur, welche die unterschiedlichen Aspekte und Anforderungen aus Vertrauen, Verlässlichkeit und Resilienz sowie perspektivisch einer Zulassungsfähigkeit zusammenführt, um eine hohe Resilienz der einzelnen Teilsysteme sowie des Gesamtsystems sicherzustellen. Hierzu wird die Kommunikationsarchitektur als Basis spezifiziert und Detektionsverfahren von Fehlverhalten und geeigneten Gegenmaßnahmen zur Sicherstellung der Resilienz definiert und eingebunden. Die genannten Aspekte werden in Abstimmung mit den APs 2, 3 und 4 erarbeitet, welche die auf ihre Themen bezogen inhaltlichen Beiträge zur Spezifikation liefern. Aufgrund dieser Beziehung zwischen den verschiedenen Arbeitspaketen wird es im Verlauf der Arbeiten an ConnRAD mehrere, inkrementell entwickelte Versionen der Architektur geben. Das AP1 wird von der Forschungsgruppe Verkehrstelematik (FGVT) der Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes (htw saar) geleitet.

AP 2

AP 2 wird eine Bewertung von Status quo und Stand der Technik zur getrennten, skalierbaren Absicherung und Zulassung von Produkten für vernetzte, sicherheitskritische Fahrfunktionen durchführen sowie regulatorische und normative Anforderungen hierfür definieren. Die in den anderen Arbeitspaketen entwickelten Ansätze und Hardwarekomponenten werden hinsichtlich ihrer Zulassungsfähigkeit bewertet. Zur Erweiterung des aktuellen regulatorischen und normativen Rahmens in Bezug auf die ConnRAD Use Cases werden neue Konzepte und Herangehensweisen zur verteilten Absicherung betrachtet. Als unabhängige Expertenorganisation mit langjähriger Erfahrung in der Automobilbranche übernimmt TÜV SÜD die Leitung des AP2

AP 3

AP 3 wird eine Entwicklung von Methoden und Hilfsmitteln entlang des Entwicklungsprozesses zur Unterstützung von Resilience-By-Design durchführen. Dies erfolgt einerseits durch Erweiterung existierender Security/Safety-Ansätze zur Berücksichtigung von Resilienz im Systementwurf (Vorleistung durch AP 1). Hierzu gehört auch die Untersuchung der Einbindung von KI-Methoden in die Security- und Safety-Analyse. Andererseits sollen Security-Mechanismen im Betrieb untersucht und zur Erfüllung regulatorischer und normativer Anforderungen weiterentwickelt werden. Insbesondere soll die Resilienz auf sich ändernde Kommunikationspartner und Softwarestände oder Ausfälle einzelner Kommunikationspartner in Bezug zu den beispielhaften ConnRAD Use Cases sichergestellt werden. Neben den Methoden und Hilfsmitteln stehen als Ergebnis des Arbeitspakets aber auch Use Case spezifische Erweiterungen und Anpassungen der Kommunikationsarchitektur aus AP1, die mithilfe der Methoden und Hilfsmittel erarbeitet wurden. Das Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM seine Kompetenzen aus dem Verbund Informations- und Kommunikationstechnologie in der Leitung des AP3 ein.

AP 4

AP 4 umfasst zwei komplementäre Schwerpunkte. Der erste ist die Untersuchung und Entwicklung von Methoden zur Beschreibung von Zusatzinformationen, die eine Bewertung bei Kommunikationspartnern zulassen, in welcher Form übertragene Informationen für sicherheitsrelevante Fahrfunktionen genutzt werden können. Ziel dabei ist es, die beim Sender der Information vorhandenen Kenntnisse zu nutzen, um deren Qualität so zu codieren, dass ein Empfänger diese für eine hinreichende Bewertung nutzen kann. Der zweite Schwerpunkt ist die Untersuchung und Entwicklung von Methoden zur rein empfängerseitigen Bewertung von Informationen in Bezug auf eine Nutzung in sicherheitsrelevanten Fahrfunktionen. Dies geschieht unter Berücksichtigung einer möglichst hohen Gesamtsystem-Resilienz, was z.B. Verfahren mit einer sehr hohen Störanfälligkeit ausschließt. Beide Schwerpunkte werden anhand der ConnRAD Use Cases untersucht. Die Infineon Technologies AG (IFAG) übernimmt als einer der führenden Halbleiterhersteller die Leitung des AP4.

AP 5

In AP 5 wird die praktische Umsetzung der Konzepte aus den Arbeitspaketen 1-4 realisiert, wozu die notwendigen Protokolle und vorgeschlagenen Maßnahmen in Technologiedemonstratoren umgesetzt werden. Dies geschieht für die ConnRAD Use Cases sowohl in Fahrzeugen als auch - sofern relevant - infrastrukturseitig und auf Edge- und Cloud-Servern. Außerdem werden die Use Cases demonstriert, um die Funktionsweise der in AP 1-4 entwickelten Konzepte darzustellen. Das Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme FOKUS bringt seine Kompetenzen in der Leitung des AP5 ein.

AP 6

AP 6 wird die Ergebnisse der Arbeitspakete 1-5 evaluieren. Dies geschieht sowohl auf Ebene der entwickelten Methoden, Verfahren, Architekturen etc. (AP 1-4) als auch auf Ebene der Technologiedemonstratoren (AP 5). Dazu werden u.a. Messkampagnen mit den Technologiedemonstratoren durchgeführt, und die dabei gesammelten Daten evaluiert. Darauf aufbauend wird ermittelt, welche Auswirkungen sie für die zukünftige Entwicklung, Absicherung und Zulassung von Fahrzeugen, Fahrzeugsystemen und Infrastrukturelementen haben. Des Weiteren findet - wo sinnvoll und notwendig - ein Anstoßen bzw. Zuarbeiten zur Standardisierung und Gesetzgebung in Bezug auf Absicherung und Zulassung verteilter Systeme für vernetzte sicherheitskritische Fahrfunktionen statt. Außerdem werden die Ergebnisse möglichst früh auf Fachkonferenzen, in Gremien und gegenüber der allgemeinen Öffentlichkeit kommuniziert, um so einen Austausch mit diesen Anzustoßen und einen Abgleich mit externen Sichten zu erlauben. Das AP6 wird von der Robert Bosch GmbH geleitet.

Use Cases

Wir arbeiten an verschiedenen Anwendungsfällen, welche auf der folgenden Unterseite näher beschrieben sind.

Weiterführende Informationen mit viel mehr Details.

9 Partner aus der Industrie und Forschung.

Projektkoordination: Robert Bosch GmbH

Robert Bosch GmbH

Die Robert Bosch GmbH (BOSCH) entwickelt sowohl Sensorkomponenten als auch integrierte Systemlösungen für die vernetzte, automatisierte Mobilität der Zukunft. Fahrerassistenzsysteme nutzen Ultraschall-, RADAR- und Video-Sensorik, die BOSCH selbst entwickelt und fertigt. BOSCH sieht in der automatisierten und vernetzten Mobilität ein stark wachsendes Zukunftsfeld. Im Geschäftsfeld der Connectivity Solutions bietet BOSCH unter anderem Cloud basierte Falschfahrer-Warnsysteme, Perfect Keyless Systeme, Vernetzte Parksysteme oder Connected Map Services an. Die Robert Bosch GmbH strebt zudem an, eines der weltweit führenden Unternehmen im Internet der Dinge (IoT) zu werden und möchte mit vernetzten, intelligenten Lösungen das Leben für möglichst viele Menschen einfacher, effizienter und sicherer gestalten. Dafür werden auch die aktuellen Fahrerassistenzsysteme zu immer stärker automatisierten und vernetzten Mobilitätssystemen ausgebaut. Systemlösungen wie Automated Valet Parking basieren bereits auf integrierten vernetzten Gesamtsystem-Architekturen. Die Robert Bosch GmbH übernimmt für ConnRAD die Rolle des Projektkoordinators und leitet die Arbeitstakte AP0 und AP6.

Daimler Center for Automotive IT Innovations

Das Daimler Center for Automotive IT Innovations an der Technische Universität Berlin (DCAITI) ist ein von Daimler gegründetes An-Institut der TU Berlin. Es führt vorwettbewerbliche Forschung in den Bereichen Vernetzung und Automatisierung durch und ist mit Daimler auch in öffentlich geförderten Projekten aktiv. Das DCAITI betreibt eigene Versuchsträger zur Erprobung von Perzeption, Automatisierung und Kooperation zwischen Fahrzeugen. Die Vernetzung von Fahrzeugen wurde seit 10 Jahren vom DCAITI maßgeblich mitgetrieben, u.a. in zahlreichen Forschungsprojekten. Das DCAITI ist über die Kooperation mit dem Fraunhofer FOKUS mittelbar an der Standardisierung der nächsten Generation von Fahrzeug-zu-X (V2X) im Car-2-Car Communication Consortium beteiligt. Die Schwerpunkte der Forschungstätigkeiten in ConnRAD liegen insbesondere in den Arbeitspaketen AP 2 und AP 5 einbringen. In AP 2 liegt der Schwerpunkt auf der Erstellung einer Analyse, welche Arbeiten notwendig sind, um ASIL-Level zu erreichen. In AP 5 beteiligt sich das DCAITI mit seinem Versuchsträger an der Implementierung, den Tests und der Demonstration der entwickelten Konzepte. Auch in den Arbeitspaketen AP 3 und AP 4 wird das DCAITI mitwirken, um die notwendigen Verfahren und Protokolle für resilientes, verlässliches automatisiertes vernetztes Fahren zu entwickeln.

Fraunhofer-Institut FOKUS

Fraunhofer FOKUS, das Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme, bringt Kompetenzen aus den Bereichen, V2X-Kommunikation, KI-basierte Signalverarbeitung von Sensordaten sowie Services ein. Dabei kann die Forschungsgruppe auf Erfahrung mit unterschiedlichen Kommunikationsstandards zurückgreifen – z.B. IEEE 802.11p bzw. ETSI ITS für direkte ad-hoc Kommunikation oder 3GPP LTE inkl. neuer Features wie LTE-V2X bzw. 5G-Konzepten wie Mobile Edge Computing. Durch die Erfahrung in der Entwicklung von Architekturen für vernetzte und robuste Systeme wird die Entwicklung einer neuartigen Architektur für vernetzte, sichere und zuverlässige Fahrfunktionen eine der Hauptaktivitäten in AP 1 sein. Ebenfalls wird Fraunhofer FOKUS die Entwicklung von resilienten Kommunikationsprotokollen in AP 1 vorantreiben. In AP 3 wird Fraunhofer FOKUS am Design und der Erweiterung bestehender Protokolle zur Sicherstellung der Verlässlichkeit von Kommunikationspartnern arbeiten. In AP 4 untersucht Fraunhofer FOKUS neuartige Ansätze zur Bewertung der Verlässlichkeit von Kommunikationspartnern. In AP 5 wird Fraunhofer FOKUS die erstellte Architektur, Protokolle und Konzepte für resiliente kooperative automatisierte Fahrfunktionen in einem geeigneten Versuchsfahrzeug umsetzen.

Fraunhofer-Institut IEM

Das Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik (IEM) beschäftigt sich seit 2011 mit dem Engineering der Zukunft und entwickelt überzeugende Lösungen von der Geschäftsidee über die Umsetzung bis zum Markterfolg. Zudem kollaboriert das Fraunhofer-Institut eng in der Form von Industrieprojekten mit Unternehmen wie AUDI, BMW, DAIMLER, HELLA, Nissan, uvm. Zu den Kernkompetenzen des Instituts gehören Themen wie Advanced Systems Engineering (ASE), Security-by-Design, Innovationsmanagement, uvm. Im Kontext ConnRAD sieht das Fraunhofer IEM seinen Forschungsbeitrag hauptsächlich im Bereich Model-based Systems Engineering (MBSE), mit Hilfe dessen PMT-Lösungen (Prozesse-Methoden-Tools) für die Entwicklung einer resilienten Kommunikationsarchitektur in der Konzeptphase vorgestellt werden. Mit MBSE-Ansätzen wie RFLP oder CrESt werden die Use Cases und das System-of-Interest modellbasiert von den Anforderungen bis hin zur logischen Architektur (AP1) modelliert. Aus diesen ersten Modellen hilft das Fraunhofer IEM bei der methodischen Ausleitung der funktionalen Systemanforderungen (AP3) und zusätzlich ermittelten legalen Anforderungen aus AP2. Des Weiteren bietet das Fraunhofer IEM Methoden und Hilfsmittel für die Konzeptphase und den detaillierten Systementwurf nach dem Prinzip Resilience-By-Design (AP3) und für den Schwerpunkt Dependability (AP4).

htw saar

Die Forschungsgruppe Verkehrstelematik (FGVT) der Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes (htw saar) forscht im Bereich Informations- und Kommunikationssysteme für intelligente Verkehrssysteme. Neben diversen Forschungsfahrzeugen betreibt sie das ITS Testfeld Merzig (ITeM) für automatisiertes und vernetztes Fahren und als Real-Labor zur Erprobung von Kommunikationssystemen. Neben dieser kommunikationsinformatischen Kompetenz im Bereich ITS, Elektromobilität und autonomen Fahren zeichnet sich die Forschungsgruppe vor allem durch ihre Verkehrs- und Wirtschaftskompetenz aus. Aktuelle Projekte und Forschungsbemühungen erweitern diese um sozio- und techno-ökonomische, psychologische und energieökonomische Aspekte, so dass die Transdisziplinarität und die Fähigkeit zur Koordinierung von Querschnittsprojekten zu den Stärken der FGVT geworden sind. In AP 1, welches von der FGVT geleitet wird, wird sie ihre Expertise im Bereich der Architekturerstellung sowie der Kommunikationstechnologien einbringen. Die FGVT wird in AP 4 aktiv mitwirken auf Basis der Kernkompetenz in Kommunikationstechnologien sowie der Zusammenarbeit mit industriellen Partnern. Durch die angesprochene Zusammenarbeit wird die FGVT ebenfalls in AP 6 stark eingebunden. In AP 3 wird die FGVT unterstützen und in AP 2 informativ mitwirken. In AP 5 wird mit Unterstützung der Konsortialpartner ein geeignetes Verifikationsszenario entwickelt werden, welches als Technologiedemonstrator die in AP 1 spezifizierten Anforderungen realisiert.

Infineon

Infineon Technologies entwirft, entwickelt, fertigt und vermarktet eine breite Palette von Halbleitern und Systemlösungen. Der Schwerpunkt der Aktivitäten liegt auf Automobil- und Industrieelektronik, RF-Anwendungen, mobilen Geräten und hardwarebasierter Sicherheit. Das Produktspektrum umfasst Standardkomponenten, kundenspezifische Lösungen für Geräte und Systeme sowie spezifische Komponenten für digitale, analoge und Mixed-Signal-Anwendungen. Über 60 Prozent des Umsatzes von Infineon werden mit Leistungshalbleitern generiert, fast 20 Prozent mit Steuerungsprodukten (wie zum Beispiel Mikrocontrollern für Automobil-, Industrie- und Sicherheitsanwendungen) und der Rest mit Hochfrequenzkomponenten und Sensoren. Im vorliegenden Projekt leitet Infineon das Arbeitspaket 4 und trägt mit der Entwicklung von Verhaltensmodellen für die Systemsimulation und die Erweiterung bestehender Hardwarekomponenten in Bezug auf Skalierbarkeit, Resilienz und Verlässlichkeit bei. Weiters arbeitet Infineon an einer Machbarkeitsuntersuchung bzgl. hardwareunterstützter Identifizierung von Kommunikations-partnern, um so der in sicherheitskritischen Fahrmanövern bestehenden Zeitkritikalität bei der Bewertung von externen Informationen zu begegnen.

TU München

Der Lehrstuhl für Fahrzeugtechnik an der Technischen Universität München (TUM-FTM) beschäftigt sich mit allen Anforderungen der Mobilität und gestaltet mit intelligenten Algorithmen und Methoden das Fahrzeug der Zukunft. Besondere Schwerpunkte in der Forschung sind Automatisiertes Fahren, Elektromobilität und Mobilitätssysteme. Unter Einbeziehung der Erfahrung auf dem Gebiet der Teleoperation werden sichere und verlässliche automatisierte Mobilitätssysteme entworfen und umgesetzt. Durch Industriekooperationen orientiert sich die Forschung an aktuellen Problemstellungen. In ConnRAD gestaltet und betreut der FTM den Use Case 3 „Teleoperiertes Fahren über Mobilfunkkommunikation mit einem Cloud-Backend“. Darin setzt der FTM einen Technologiedemonstrator für das teleoperierte Fahren um. Dieser berücksichtigt alle Ebenen der Teleoperation (Tele-Monitoring, Tele-Assist und Tele-Driving), um die jeweiligen Anforderungen und sicherheitskritischen Aspekte herauszustellen. Zentrale Fragestellungen hierbei sind, welche Daten ausgetauscht werden und wie deren Zuverlässigkeit analysiert und bewertet werden können.

TÜV SÜD

TÜV SÜD ist eine der weltweit führenden unabhängigen Sachverständigen-Organisationen mit langjähriger Erfahrung bei der Typgenehmigung von Straßenfahrzeugen sowie Einzel- und Ausnahmegenehmigungen. TÜV SÜD bietet ein umfassendes Spektrum an Dienstleistungen zur Bewertung von Sicherheit und Cyber-Security sowie zur Durchführung entsprechender Prüfungen, Zertifizierungen und Schulungen. Seit 2005 unterstützen wir Hersteller, Zulieferer und Mobilitätsanbieter bei der Entwicklung des vernetzten, assistierten und automatisierten Fahrens. Ein Schwerpunkt dieser Aktivitäten ist die Absicherung und die Einhaltung von Gesetzen und Normen für den regulären Einsatz und für die Erprobung von Fahrzeugen und Fahrzeugsystemen im öffentlichen Straßenverkehr. Hinsichtlich der Einbindung externer Daten sowie der Kommunikation mit anderen Fahrzeugen und mit der Verkehrsinfrastruktur verfügt TÜV SÜD über weitreichende Erfahrungen aus anderen Technologiefeldern, z.B. aus dem Bereich der Eisenbahnleit- und -sicherungstechnik. Diese Kernkompetenzen werden im Rahmen von ConnRAD maßgeblich in die Arbeitspakete 2 und 5 einfließen. Mit den Erkenntnissen, die aus diesem Projekt gewonnen werden, wird TÜV SÜD die Verfahren zur Absicherung und Zulassung sicherheitskritischer vernetzter Fahrfunktionen konkretisieren und zur allgemeinen Anwendbarkeit hin entwickeln. Des Weiteren sollen die Projektergebnisse in die Gremienarbeit einfließen, an der TÜV SÜD beteiligt ist. So ist vorgesehen, dass die Erkenntnisse in den relevanten Normungsgremien Anwendung finden und die notwendige Gesetz- und Verordnungsgebung beeinflussen, um Handlungssicherheit für alle Beteiligten beim in Verkehr bringen von sicherheitskritischen vernetzten Fahrfunktionen herzustellen.

Universität Ulm

Das Institut für Verteilte Systeme der Universität Ulm (UULM-VS) beschäftigt sich seit 2005 mit der Security und Privacy des vernetzten und automatisierten Fahrens und war an einer Vielzahl von einschlägigen Forschungsprojekten beteiligt. Im Fokus standen dabei insbesondere die Absicherung von C2X Kommunikation und die Erkennung von Fehlverhalten. Darüber hinaus beschäftigt sich das Institut mit der Modellierung von Vertrauensbeziehungen in heterogenen, verteilten Systems-of-Systems. Die hierbei erzeugten Vertrauensmodelle erlauben es, die Vertrauenswürdigkeit einzelner Systemkomponenten zu quantifizieren und transitiv auszuwerten. Im Kontext von ConnRAD sieht UULM-VS seinen Forschungsbeitrag hauptsächlich in der Entwicklung eines angemessenen Vertrauensmodells basierend auf Subjective Logic. Dieses wird zunächst in die während des Projekts entwickelte Kommunikationsinfrastruktur integriert (AP 1) und daraufhin von vernetzten Fahrzeugen zur Gewährleistung der Sicherheit und Verlässlichkeit genutzt (AP 3, AP 4). Eine besondere Herausforderung liegt hierbei darin, Verfahren zu entwickeln, mit denen die Vertrauenswürdigkeit von KI-basierten Komponenten angemessen bewertet werden kann.