Automatisierung der Softwareintegration für softwaredefinierte Fahrzeuge

Die Autoindustrie verändert sich schnell, besonders mit dem Aufstieg von softwaredefinierten Fahrzeugen (SDVs). In diesen Fahrzeugen spielt Software eine entscheidende Rolle, wie sie funktionieren und Dienstleistungen bereitstellen. Allerdings erfordert die Konfiguration der Plattform und die Integration von Software oft viel manuellen Aufwand. Das kann zu langen Entwicklungszeiten und weniger Flexibilität führen.

In diesem Artikel wird eine neue Methode vorgestellt, um die Konfiguration von Plattformen und die Softwareintegration für SDVs zu automatisieren, damit diese Aufgaben in Echtzeit stattfinden können, anstatt nur während der Entwicklungsphase.

#Das Problem mit traditionellen Methoden

Moderne Fahrzeuge zu bauen dauert mehrere Jahre und umfasst komplexe Prozesse, die hauptsächlich von Ingenieuren bearbeitet werden. Für die Softwareintegration müssen Systemintegratoren sicherstellen, dass Sicherheits- und andere Anforderungen erfüllt sind, indem sie die Hardware konfigurieren und Integrationspläne erstellen.

Da SDVs Softwarefunktionen ermöglichen, die vom Eigentümer angepasst werden können, gibt es keine universelle Konfiguration. Das bedeutet, dass die aktuelle Methode zur Integration von Software in Fahrzeugen erheblich geändert werden muss. Die vorgeschlagene Methode konzentriert sich darauf, den Integrationsprozess in eine Echtzeitumgebung zu verlagern, damit Fahrzeuge ihre Umgebung automatisch einrichten und Software basierend auf den Bedürfnissen der Nutzer aktualisieren können.

#Wichtige Merkmale des neuen Ansatzes

Diese neue Methode umfasst einen Integrationsmanager, der modellbasierte Systemtechnik (MBSE) und Virtualisierung verwendet. Er generiert und führt Bereitstellungspläne automatisch aus.

• Modellbasierte Systemtechnik (MBSE): Dies ermöglicht die automatische Erstellung von Konfigurations- und Integrationsplänen. Die Pläne werden dann durch Codegenerierungstechniken in bereitstellungsfähige Formate umgewandelt.

• Virtualisierung und Container-Orchestrierung: Diese Technologien ermöglichen es dem System, Ressourcen dynamisch und flexibel zuzuweisen, während sichergestellt wird, dass die Sicherheitsanforderungen erfüllt sind.

• Kommunikation: Eine REST-API ermöglicht eine reibungslose Interaktion zwischen den Entwicklungs- und Laufzeitplattformen.

#Implementierung des neuen Systems

Ein Proof of Concept wurde mit einem simulierten SDV-Setup auf dem Intel Whiskey Lake Board erstellt. Dieses Setup demonstrierte, wie der Integrationsmanager innerhalb eines SDVs mit einem zentralen Computer funktioniert. Das Hauptziel ist es, die Entwicklungszyklen zu verkürzen und eine einfache Anpassung an verschiedene Fahrzeugkonfigurationen zu ermöglichen.

#Traditionelle vs. Neue Integrationsmethoden

Traditionell ist die Softwareintegration von Fahrzeugen auf die Entwicklungsphase beschränkt. Ingenieure müssen alles sorgfältig planen, was den Fortschritt verlangsamen kann.

Der neue Ansatz ermöglicht einen Wechsel zur Runtime-Integration, bei der Fahrzeuge automatisch ihre Umgebung konfigurieren und Software basierend auf den Benutzerpräferenzen installieren oder aktualisieren können. Das ist ähnlich, wie Cloud-Systeme Anwendungen verwalten, aber mit dem Fokus auf die Einhaltung von Sicherheitsstandards und -anforderungen.

#Wie der Integrationsmanager funktioniert

Der Integrationsmanager ist darauf ausgelegt, alles, was mit der Plattformkonfiguration und der Softwareintegration für SDVs zu tun hat, zu automatisieren. Er kombiniert verschiedene Technologien, um den Prozess effizient zu gestalten.

#Komponenten des Integrationsmanagers

1. Modellbasiertes Design: Dies hilft bei der Planung, wie Ressourcen in Fahrzeugen zugewiesen werden. Es unterstützt bei der Erstellung eines Plans basierend auf vordefinierten Einschränkungen.

2. Virtualisierung: Hardwarevirtualisierung teilt physische Ressourcen in separate virtuelle Maschinen (VMs) auf. Jede VM kann ihre eigenen Anwendungen sicher ausführen, ohne andere zu stören.

3. OS-Level-Virtualisierung (Container): Dies bietet leichte Umgebungen für Anwendungen. Anstatt für jede Anwendung ein vollständiges Betriebssystem zu benötigen, teilen Container denselben OS-Kernel, was Ressourcen spart und die Bereitstellung beschleunigt.

4. Automatisierungstools: Tools wie Terraform und Kubernetes werden verwendet, um Bereitstellungsaufgaben zu verwalten, auszuführen und zu überwachen. Terraform hilft, wie Ressourcen zugewiesen werden, während Kubernetes den Lebenszyklus von Containern verwaltet.

#Der Integrationsprozess

Der Integrationsprozess besteht aus einigen wichtigen Schritten:

• Anfragen senden: Ein Instanzmodell, das ein Fahrzeugsystem darstellt, wird von einem Entwicklungs-PC an den Integrationsmanager im Fahrzeug gesendet.

• Überprüfung: Der Integrationsmanager prüft, ob das Instanzmodell die notwendigen Anforderungen erfüllt. Wenn alles passt, erstellt er die Bereitstellungsdateien.

• Optimierung: Bei unvollständigen Konfigurationen findet eine Optimierungsengine den besten Weg, um Probleme zu lösen und sicherzustellen, dass alles reibungslos funktioniert.

• Bereitstellung: Die endgültige Konfiguration wird im Fahrzeug bereitgestellt, wobei VMs und Container verwendet werden, um Anwendungen effektiv zu hosten.

#Demonstration des Integrationsmanagers

Um dieses System zu demonstrieren, richteten die Forscher ein Modell mit dem Whiskey Lake Board ein, das verschiedene Rechenressourcen hat. Mehrere Anwendungen wurden ausgewählt, um zu zeigen, wie sie integriert werden können.

Der Integrationsmanager automatisiert den gesamten Prozess, vom Empfang der Anfragen bis zur Bereitstellung der Anwendungen basierend auf vordefinierten Konfigurationen. Dieses zweistufige Integrationsszenario zeigte, wie das Hinzufügen neuer Anwendungen einfach erfolgen kann, ohne bestehende Setups zu stören.

#Flexibilität und Effizienz

Der Integrationsmanager vereinfacht den traditionellen manuellen Integrationsprozess. Mit nur einem Klick können Systemintegratoren die Software für das SDV konfigurieren und installieren. Diese Änderung macht den Integrationsprozess nicht nur schneller, sondern ermöglicht auch mehr Flexibilität im Umgang mit Software.

#Erweiterung des Konzepts

Die Idee des Integrationsmanagers kann weiter ausgedehnt werden. Viele Fahrzeuge könnten mehrere zentrale Computerplattformen (CCPs) haben, um die Rechenleistung zu erhöhen oder Redundanz zu bieten.

#Hierarchische Integrationsmanager

Die vorgeschlagene Erweiterung beinhaltet die Schaffung einer Hierarchie von Integrationsmanagern. Es könnte einen Master-Manager geben, der Anfragen entgegennimmt und mit mehreren Instanzen kommuniziert, die sich in verschiedenen CCPs befinden. Das würde ein konsistentes Management über alle Plattformen hinweg ermöglichen.

#Redundanz für Zuverlässigkeit

In der Automobilwelt ist es entscheidend, Backupsysteme zu haben, um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Jede CCP kann unabhängig arbeiten, sodass, wenn ein System ausfällt, ein anderes übernehmen kann. Diese Flexibilität ist wichtig, um die Funktionalität eines SDV aufrechtzuerhalten.

#Fazit

Dieser Artikel hebt die Entwicklung eines automatisierten Prozesses zur Plattformkonfiguration und Softwareintegration für SDVs hervor. Der Integrationsmanager bietet eine Möglichkeit, Integrationspläne schnell und effizient zu analysieren, zu generieren und auszuführen. Durch die Nutzung von Hardware- und OS-Level-Virtualisierung verbessert das System die Flexibilität und verringert die Abhängigkeit von manuellen Prozessen.

Ein Proof of Concept zeigte die Fähigkeiten dieses Integrationsmanagers in einer simulierten Umgebung. Zukünftige Arbeiten werden darauf abzielen, diesen Ansatz mit echtem Automobilhardware- und Softwarekonfigurationen weiter zu verfeinern und das System zur Integration und Bereitstellung von SDVs weiter zu verbessern.