Der zunehmende Anteil an Elektronik im Fahrzeug stellt die Automobilhersteller und ihre Zulieferer vor große Herausforderungen, wie eingeschränkte Platzkapazität und kurze Entwicklungszeiten . Neu entwickelte Anwendungen sollen so schnell wie möglich am Markt eingeführt werden. Um dies zu meistern, bietet sich eine Konsolidierung an. Die bisher strikt getrennten Funktionsbereiche:
• Fahrzeug und Diagnose,
• Kommunikation und
• Infotainment
sollen zusammengefasst und mit einer geringeren Anzahl elektronischer Bauteile umgesetzt werden. Die datentechnische Verbindung dieser Funktionsbereiche bringt einen großen Nutzen für die Ferndiagnose und Software-Updates. Fahrerassistenzsysteme können mit den aktuellen Daten aus der Navigation oder dem Internet noch effektiver funktionieren. Gleichzeitig müssen aber die Aspekte der Funktionssicherheit (Safety) und der Angriffssicherheit (Security) berücksichtigt werden. Die Anwendungen des Infotainment-Bereichs nutzen eine Internet-Anbindung und können deshalb von außen „angegriffen“ werden. Sie dürfen keinen Zugang zu den fahrzeugspezifischen AUTOSAR-Anwendungen und dem Bordnetz des Fahrzeugs bekommen, um sicherzustellen, dass Angriffe aus dem Internet sicherheitskritische Systeme des Fahrzeugs nicht erreichen können.
In diesem Projektseminar werden zwei Konsolidierungsplattformen COQOS und GENIVI-konforme Wind River Platform for Infotainment vorgestellt. Diese Plattformen ermöglichen es, die fahrzeugspezifischen AUTOSAR-Anwendungen und die Anwendungen des Infotainment-Systems auf einer gemeinsamen Hardware zu vereinen. Deren Ausführung wird durch die Separations- und Virtualisierungstechnologien strikt voneinander getrennt. Die Echtzeit-, Fastboot- und Sicherheitsanforderungen an AUTOSAR-Funktionsausführung müssen erfüllt werden. Beeinträchtigung durch die Infotainment-Betriebssysteme und deren Anwendungen muss dabei ausgeschlossen sein. Das Ziel des Projektseminars besteht darin, die Architektur der jeweiligen Plattform detailliert darzustellen, mit dem Augenmerk auf Sicherheit zu analysieren und anschließend miteinander zu vergleichen.
Inhaltsverzeichnis
1 Einführung und Motivation
1.1 Historische Entwicklung der Automobilelektronik
1.2 Wichtigste Trends der Automobilelektronik
1.3 Problemstellung und Ziel des Projektseminars
1.4 Gliederung des Projektseminars
2 Grundlagen
2.1 Aufbau eingebetteter Systeme
2.2 Steuer- und Regelfunktionen
2.2.1 Steuerung und Regelung
2.2.2 Echtzeitbetriebssysteme
2.2.3 Festlegung von Echtzeitanforderungen
2.2.4 Zustände von Tasks
2.3 Standardisierung
2.4 AUTOSAR Software-Architektur
3 Funktionsbereiche
3.1 Fahrzeug und Diagnose
3.1.1 Definition und Aufbau der Diagnose
3.1.2 AUTOSAR Diagnose-Software
3.2 Vernetzung
3.2.1 Vernetzungstechnologien
3.2.2 Datenkommunikation
3.2.3 AUTOSAR Vernetzung
3.3 In-Vehicle-Infotainment
3.3.1 Aktuelle Entwicklungen
3.3.2 Car-to-X Kommunikation
3.3.3 Internet im Fahrzeug
4 AUTOSAR und Infotainment
4.1 Herausforderungen
4.2 COQOS
4.3 GENIVI und Wind River Platform for Infotainment
4.3.1 GENIVI
4.3.2 Wind River Platform for Infotainment
4.4 Vergleich
4.4.1 Virtualisierung
4.4.2 Unterstützte Betriebssysteme
4.4.3 Sicherheit
4.4.4 Fazit des Vergleichs
5 Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Das primäre Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Herausforderungen bei der Integration von fahrzeugspezifischen AUTOSAR-Systemen mit Infotainment-Anwendungen auf gemeinsamer Hardware sowie der Vergleich zweier konkreter Konsolidierungsplattformen hinsichtlich Sicherheit und Funktionalität.
- Grundlagen eingebetteter Systeme und der AUTOSAR-Architektur.
- Analyse der Funktionsbereiche Fahrzeugdiagnose, Vernetzung und Infotainment.
- Untersuchung von Sicherheitsanforderungen (Safety und Security) im vernetzten Fahrzeug.
- Detaillierte Vorstellung und technischer Vergleich der Plattformen COQOS und Wind River Platform for Infotainment.
Auszug aus dem Buch
4.2 COQOS
Die von OpenSynergy AG entwickelte Plattform COQOS ermöglicht die Ausführung der Infotainment-Anwendungen und AUTOSAR-Funktionen auf einer gemeinsamen Hardware, der so genannten Head Unit. Somit können Infotainment-Betriebssysteme mit allen ihren Vorteilen genutzt werden und gleichzeitig die Anforderungen an die automobile Software bezüglich Echtzeitverhalten, Sicherheit etc. erfüllt werden.
Die Integration mehrerer Betriebssysteme auf einer Hardware wird durch die Virtualisierung ermöglicht. Das Infotainment-System wird dabei aus Sicherheitsgründen als Gastsystem realisiert. Die Partitionierung und sichere Kommunikation zwischen den Infotainment-Anwendungen und AUTOSAR-Anwendungen wird von dem COQOS-Mikrobetriebssystem so gesteuert, dass gegenseitige Beeinflussung einzelner Partitionen ausgeschlossen ist [Open11].
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einführung und Motivation: Dieses Kapitel gibt einen Überblick über die historische Entwicklung der Automobilelektronik, die aktuellen Trends und die Problemstellung der Konsolidierung verschiedener Funktionsbereiche im Fahrzeug.
2 Grundlagen: Hier werden die technischen Grundlagen eingebetteter Systeme, Steuer- und Regelfunktionen sowie die AUTOSAR Software-Architektur als Basis für moderne Fahrzeugsysteme erläutert.
3 Funktionsbereiche: Dieses Kapitel detailliert die Bereiche Diagnose, Vernetzung sowie In-Vehicle-Infotainment und beschreibt deren technologische Umsetzung und Kommunikationsmodelle.
4 AUTOSAR und Infotainment: Dieser Hauptteil analysiert die Herausforderungen der Konsolidierung und stellt die Plattformen COQOS sowie die Wind River Platform for Infotainment anhand ihrer technischen Merkmale und Sicherheitskonzepte gegenüber.
5 Zusammenfassung und Ausblick: Hier werden die Ergebnisse des Projektseminars zusammengefasst und ein Ausblick auf die zukünftige Entwicklung von offenen und vernetzten Fahrzeugsystemen gegeben.
Schlüsselwörter
Automobilelektronik, AUTOSAR, Infotainment, Eingebettete Systeme, Konsolidierung, Virtualisierung, Sicherheit, Safety, Security, Fahrzeugdiagnose, Vernetzung, COQOS, Wind River, GENIVI, Softwarearchitektur
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt die Integration von sicherheitskritischen AUTOSAR-Anwendungen und Infotainment-Systemen auf einer gemeinsamen Hardware im Fahrzeug.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind die Konsolidierung von Funktionsbereichen, Fahrzeugdiagnose, Vernetzungstechnologien, Internetsicherheit im Auto sowie Virtualisierungslösungen.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Ziel ist es, die Architektur der Konsolidierungsplattformen COQOS und Wind River Platform for Infotainment darzustellen und diese insbesondere hinsichtlich Sicherheitsaspekten zu vergleichen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es handelt sich um ein Projektseminar, das auf einer Literaturanalyse und dem technischen Vergleich von existierenden Software-Plattformen basiert.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil analysiert die Anforderungen an die Sicherheit im Fahrzeug, die technischen Details der beiden untersuchten Plattformen (COQOS und Wind River) und deren Eignung für verschiedene Betriebssysteme.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind AUTOSAR, Konsolidierung, Virtualisierung, In-Vehicle-Infotainment, Safety, Security und Fahrzeugvernetzung.
Wie schützt COQOS das Bordnetz vor Angriffen aus dem Infotainment-System?
COQOS verwendet einen Mikrokernel zur strikten Partitionierung und eine spezielle Secunet Protection Unit, die Interaktionen zwischen den Partitionen über ein Policy-basiertes Regelwerk kontrolliert.
Was unterscheidet das Virtualisierungskonzept der beiden Plattformen?
COQOS setzt primär auf Paravirtualisierung über ein Mikrobetriebssystem, während die Wind River Plattform eine vollständige Virtualisierung durch einen Typ-1-Hypervisor realisiert.
Warum ist das "Fast Boot"-Feature für die Konsolidierung wichtig?
Es ermöglicht, dass kritische fahrzeugspezifische Funktionen (AUTOSAR) sofort nach dem Start zur Verfügung stehen, noch bevor das komplexere Infotainment-Betriebssystem vollständig hochgefahren ist.
Welche Rolle spielt der GENIVI-Standard bei den Plattformen?
Die Wind River Plattform ist GENIVI-konform, was eine offene Standardisierung der Infotainment-Umgebung unterstützt und die Wiederverwendbarkeit von Softwarekomponenten fördern soll.
- Arbeit zitieren
- Maria Astafjeva (Autor:in), 2012, Automotive Electronics, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/202645
