31.08.2021
Am Ziel einfach aus dem Auto aussteigen und das Auto fährt selbstständig zu einem Parkplatz, wird geladen und fährt auf Abruf wieder vor. So bequem könnte parken in der Zukunft aussehen. Es gibt bereits erste Parkhäuser, in denen solch ein automatisiertes Parksystem (Automated Valet Parking, AVP) ausprobiert werden kann, bis zur Alltagstauglichkeit müssen aber noch ein paar mögliche Stolpersteine beseitigt werden.
Automatisierte Parksysteme sollten zuverlässig arbeiten, das heißt Situationen vermeiden, in denen ein Fahrer seinem Auto zu Hilfe eilen oder es erst im Parkhaus suchen muss. Dabei können Cloud-basierte Systeme das autonome Fahrzeug unterstützen. Diese sind in der Lage, zusätzliche Informationen bereitzustellen, beispielsweise die Position eines geeigneten Parkplatzes und den Weg dorthin. Ebenso leistet die Datenwolke ihren Beitrag bei der Koordination mit anderen Verkehrsteilnehmern. Zum Beispiel warnt sie das Fahrzeug, wenn an einer schwer einsehbaren Stelle eine Kollision droht.
Dennoch bringen diese neuen Möglichkeiten auch neue Herausforderungen mit sich. Wenn zum Beispiel sicherheitsrelevante Funktionen in die Cloud verlagert werden, wird die Verbindung zur Cloud zur Achillesferse. Denn Verbindungsabbrüche passieren und darauf muss das System angemessen reagieren und gleichzeitig die Sicherheit garantieren. Genau das haben die Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer-Instituts für Kognitive Systeme IKS gemeinsam mit Industriepartnern untersucht und ein Konzept entwickelt, wie Automated Valet Parking (AVP) auch dann sicher und effizient funktioniert, wenn die Verbindung zwischen Fahrzeugen und der Cloud vorübergehend oder dauerhaft ausfällt.
Ebenso können andere Fehler, die sich nicht immer vermeiden lassen, auftreten. Sie sollten aber nicht zum Abbruch des automatisierten Parkens führen. Der Einsatz von mehrfach redundanten Systemen ist dabei jedoch nicht immer hilfreich und vor allem teuer. Daher forschen die Fachleute am Fraunhofer IKS aktuell an weiteren Elementen einer Architektur für solche sicherheitskritischen Anwendungen. Grundlage ist die ebenfalls am Institut erarbeitete Methode zum Entwurf flexilienter Ende-zu-Ende-Architekturen (E2E-Architekturen). Damit bleibt die Kernfunktionalität im Fehlerfall weiter verfügbar, auch wenn möglicherweise die Leistung, zum Beispiel die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, reduziert werden muss.
Vor diesem Hintergrund hat das Fraunhofer IKS sein Konzept anhand einer abstrakten Simulation des AVP auf den Prüfstand gestellt. Die Simulation verwendet als Middleware ROS2, um die Knoten für Autos und die Cloud zu vernetzen. Sie ist in der Lage, verschiedene Layouts eines Parkplatzes, Ein- und Ausfahrtsmuster von Autos und Modelle von Verbindungsverlusten zu simulieren. Die Autos bewegen sich in der Simulation zu ihrem vorgesehenen Parkplatz, parken dort eine Zeit lang und fahren dann zur Ausfahrt. Mit Hilfe der Simulation können die Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer IKS den möglichen Leistungsgewinn neu entwickelter Konzepte abschätzen und deren Einfluss auf die Sicherheit auswerten. Die Simulation zufälliger Szenarien hilft dabei, bisher unbekannte Schwachstellen eines Konzepts zu entdecken. Auffällige Szenarien der Simulation können durch eine Visualisierung anschaulich untersucht werden, um die Konzepte weiter zu verbessern.
Effizienz und Sicherheit schließen sich also nicht aus – auch nicht in einem Cloud-basierten System. Voraussetzung ist allerdings, dass die Sicherheitsmechanismen und ihre Auswirkung auf die Systemleistung bereits bei der Definition der Anforderungen eingeplant werden.
Quelle: Fraunhofer-Institut für Kognitive Systeme IKS
