Im Rahmen des Projektes UNICARagil werden auf Basis interdisziplinärer Expertise der im Bereich Fahrzeugautomatisierung führenden deutschen Universitäten aktuelle und kommende Herausforderungen in der Entwicklung automatisierter Fahrzeuge adressiert. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das im Februar 2018 gestartete Projekt mit rund 26 Millionen Euro. Das Konsortium besteht aus acht Universitäten sowie sechs Industriepartnern. Auf universitärer Seite sind die RWTH Aachen als Konsortialführer, die TU Braunschweig mit den Instituten für Regelungstechnik sowie für Datentechnik und Kommunikationsnetze, die TU Darmstadt, das Karlsruher Institut für Technologie, die TU München, die Universität Stuttgart, die Universität Ulm und die Universität Passau beteiligt. Als Industriepartner sind die Atlatec GmbH, die flyXdrive GmbH, die iMAR Navigation GmbH, die IPG Automotive GmbH, die Schaeffler Technologies AG & Co. KG und die Vires Simulationstechnolgie GmbH vertreten.
Das wesentliche Projektziel ist die Entwicklung und Demonstration von vier Fahrzeugprototypen, die unterschiedliche Anwendungsfälle zukünftiger automatisierter Fahrzeuge darstellen:
Die Basis der Fahrzeuge bildet eine modulare Plattform, welche in UNICARagil mit zwei unterschiedlichen Radständen realisiert wird. Bei der Entwicklung liegt ein Fokus auf der Verwendung möglichst vieler gleicher Komponenten und Funktionen. Zu diesen gehören unter anderem zwei Besonderheiten der Fahrzeuge: Vier Dynamikmodule, die bis zu 90° Lenkwinkel ermöglichen, sowie die einzelnen funktionalen Module der Fahrfunktion. Letztere bilden die gesamte Verarbeitungskette von der maschinellen Wahrnehmung bis zu den Fahrzeugaktoren ab. Die maschinelle Umfeldwahrnehmung wird mit vier Sensormodulen an den Ecken des Fahrzeugs realisiert, die Radar-, Lidar- und Kamerasensorik kombinieren. Eine Skizze des Gesamtkonzepts ist in Abbildung 1 dargestellt.
Die Projektumfänge des Instituts für Regelungstechnik sind in zwei wesentliche Bereiche unterteilt. Der erste Bereich umfasst die Entwicklung des Fahrzeugs im Anwendungsfall autoELF.
Bei der autoELF handelt es sich um ein automatisiertes Fahrzeug im Familienbesitz. Bei der Konzipierung des Fahrzeugs wird das Ziel verfolgt, die selbstständige Nutzung durch Familienmitglieder zu ermöglichen, die bei der Nutzung eines konventionellen Pkw auf die Hilfe einer Begleitperson angewiesen sind. Neben Kindern umfasst dies beispielsweise ältere Personen und Personen mit körperlichen Einschränkungen. Auf diese Weise profitieren nicht allein die Passagiere von der realisierten Mobilität, sondern auch Angehörige, für die bisher erforderliche Fahrten zum Zweck der Begleitung entfallen.
Bis zum Ende des Projektes im Mai soll die autoELF zusammen mit den drei anderen UNICARagil-Fahrzeugen der Öffentlichkeit präsentiert werden und einen Ausblick auf den Individual- und Lieferverkehr der Zukunft geben.
Der zweite am Institut für Regelungstechnik betrachtete Bereich ist die Sicherheit der Fahrzeuge. Der Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung eines Sicherheitskonzepts für die automatisierte Fahrfunktion. Die Betrachtungen gehen aufbauend auf den Erfahrungen aus dem Projekt aFAS über den Fokus der "Funktionalen Sicherheit" der ISO 26262 hinaus. Zentrale Herausforderungen liegen in den inhärenten Unsicherheiten des automatisierten Fahrens, die aus der Umfeldwahrnehmung, der Prädiktion des Verhaltens anderer Verkehrsteilnehmer, unvollständigen Anforderungen sowie einer begrenzten Testtiefe stammen. Einen wesentlichen Beitrag zum geplanten Sicherheitskonzept liefert die Selbstwahrnehmung, in der über eine Aggregation von Qualitätsmaßen der einzelnen Systemkomponenten die aktuellen Fähigkeiten des Fahrzeugs ermittelt werden sollen. Diese kann anschließend von anderen Systemkomponenten genutzt werden, um das Fahrzeugverhalten an die aktuellen Fähigkeiten des Fahrzeugs anzupassen.
Für das Sicherheitskonzept werden, ausgehend von einem Pflichten- und Lastenheft und einer Item Definition, ausgewählte repräsentative Szenarien betrachtet. Die Item Definition wurde in Anlehnung an die ISO 26262 erstellt und wird kontinuierlich im Projektverlauf weiterentwickelt. Für die Szenarien wird in einem ersten Schritt das Sollverhalten definiert, das als sicheres Verhalten angenommen werden kann. Anschließend wird in den jeweiligen Szenarien mögliches unsicheres Verhalten betrachtet. Dieses kann zum einen hinsichtlich des davon ausgehenden Risikos bewertet werden und zum anderen können Ursachen für das Verhalten im System identifiziert werden. Mit Hilfe dieser identifizierten Ursachen wird anschließend das Sicherheitskonzept entwickelt. Komplementär dazu erfolgt bei den Projektpartnern die Entwicklung von technischen Sicherheitskonzepten auf Komponentenebene, sodass in einem weiteren Schritt der Abgleich zwischen den Top-down- und Bottom-up-Analysen erfolgen kann, um die Konzepte zu verfeinern. Darüber hinaus vervollständigen Analysen zur Interaktion zwischen Mensch und Fahrzeug, zur passiven Sicherheit sowie zur IT-Security die ganzheitliche Sicherheitsbetrachtung in UNICARagil.
