Die Reise zu vollautonomen Autos

DDS als offener Standard für das Design autonomer Fahrzeuge

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Der Data Distribution Service (DDS) bietet eine bewährte Grundlage für stabile und reaktionsfähige verteilte Steuerungssysteme. Als offener Standard spielt er eine große Rolle für das Design autonomer Fahrzeuge. Auf diesen Einsatzbereich ist die DDS-Konnektivitätsplattform für Echtzeitanwendungen von RTI zugeschnitten.

Reiner Duwe, Sales Manager EMEA, und Stan Schneider, CEO von RTI

Entwickler von autonomen Fahrzeugen stehen vor einer großen Herausforderung. Um einen Wettbewerbsvorteil zu erlangen, müssen die Hersteller ein herausragendes Fahrerlebnis bieten und zugleich die anspruchsvollen Anforderungen beim Design verteilter Systeme erfüllen, wie Sicherheit, Resilienz (die Fähigkeit von technischen Systemen, bei einem Teilausfall nicht vollständig zu versagen), Security, Skalierbarkeit, Fehlertoleranz und schnelle Datenverarbeitung. Denn in einem autonomen Auto als hoch komplexes, verteiltes dynamisches System treffen die Komponenten ununterbrochen lokale Entscheidungen in Echtzeit.

Der DDS-Standard mit seiner Echtzeit-Performance, hohen Zuverlässigkeit, offenen Architektur und einem Publish/Subscribe-Prinzip beschleunigt und vereinfacht die Entwicklung verteilter Systeme. Dies macht ihn insbesondere für die Anwendung in autonomen Fahrzeugen interessant. Als einzige Technologie liefert DDS eine Mikrosekunden-Latenz, die Sicherheits-Zertifizierung nach IEC 26262, eine hohe Security sowie Betriebssicherheit für milliardenteure Produktlinien.

Konnektivität für die Industrie

Intelligente Maschinen wie autonome Autos treiben die derzeitigen Entwicklungen des industriellen Internets der Dinge (IIoT) massiv voran. Das IIoT setzt auf neue Netzwerkstandards, u. a. DDS für Echtzeitanwendungen, ob im Transportwesen, der Fernüberwachung oder Steuerung (Scada). Zuverlässige und schnelle Verbindungen zwischen intelligenten Geräten und Subsystemen bietet hier die DDS-Middleware. Einer der wichtigsten Vorteile von DDS besteht darin, Entwicklern das Designen von High-Level-Publish/Subscribe-Applikationen zu ermöglichen. Diese programmieren Interfaces anstatt Low-Level-Netzwerkcodes zu schreiben. Indem Connext DDS Cert Zehntausende von Zeilen an Applikationscode und Zertifizierungsnachweisen vermeidet, lassen sich enorme Kosten sparen, das Risiko reduzieren und die Time-to-Market beschleunigen.

Mit DDS kommunizieren Module durch ein einfaches Veröffentlichen der Daten und Befehle, die sie produzieren (Publish), und ein Anfordern der Daten, die sie benötigen (Subscribe). Connext DDS handhabt alle Kommunikationsdetails.

Eigenschaften von DDS

Parallel mit intelligenten Geräten und verteilten Systemen wurde DDS über ein Jahrzehnt hinweg entwickelt und aufgebaut, um schnelle Konnektivität in Echtzeit zu leisten. Nun erfüllt die Middleware als einzige alle grundlegenden Anforderungen:

  • Zuverlässigkeit: Ob Downtime im Minuten- oder Mikrosekundenbereich – Ausfallzeiten sind eine Katastrophe. DDS implementiert natürliche Redundanz, um einen kontinuierlichen Betrieb zu gewährleisten.
  • Leistung: Fordert das System eine Millisekunden- oder Mikrosekunden-Antwort, bietet DDS schnelle Peer-To-Peer-Verbindungen.
  • Integration: Wenn das System zehn oder mehr Anwendungen integriert oder mit Tausenden von adressierbaren Datenelementen hantiert, erleichtert das datenzentrierte DDS den komplexen Datenfluss.

Um den Aufwand zu minimieren, liefert das DDS Publish/Subscribe-Modell eine ausgezeichnete Kontrolle der Quality-of-Service-Parameter (QoS) einschließlich Zuverlässigkeit, Bandbreitenkontrolle, Lieferfristen, Liveliness-Status, Ressourcenbeschränkungen und Security. Ein explizit verwaltetes Kommunikationsdatenmodell bietet eine breite Auswahl an Verbindungstypen. Die Datenzentrierung beinhaltet ein inhärentes Verständnis der zu verwaltenden und geteilten Informationen. Dank der automatisierten Abläufe finden keine hart-codierten Interaktionen zwischen Applikationen und Geräten statt. Außerdem erlaubt es die Teilnehmererkennung (Discovery), Applikation und Geräte einfach und ohne Konfigurationsänderungen hinzuzufügen.

Im Vergleich zu herkömmlicher Punkt-zu-Punkt-Kommunikation bietet DDS einen überlegenen Datenbus mit einfachem Plug-and-Play, Skalierbarkeit und einer Architektur, die sich weiterentwickeln kann, während sie die spezifischen Leistungsniveaus beibehält. Diese Skalierbarkeit und Integrationsfähigkeit von DDS tragen dazu bei, die Verbindung eines Autos mit anderen Fahrzeugen und deren eigener Umgebung zu ermöglichen, einschließlich externer Systeme wie der Verkehrsüberwachung.

Die Anforderungen autonomer Autos

Mit seiner langjährigen Erfahrung in anderen IIoT-Anwendungen unterstützt RTI nun die Entwicklung zukünftiger autonomer Autos. Die einfache Integration sowie das flexible, zuverlässige und schnelle Publish/Subscribe-Datenmodell der RTI Connext DDS Middleware erfüllen die hohen Anforderungen autonomer Autos:

  • Integration und Kontrolle von Fahrzeug-Subsystemen, einschließlich Fahrsteuerung, Sicherheit, Infotainment und diagnostischer Funktionen
  • Fahrzeug-Interaktionen zur Kollisionsvermeidung und für ein besseres Fahrerlebnis
  • Tracking- und Kontrollfunktionen für Flottenmanagement, Verkehrsüberwachung und -management, Krisenmanagement sowie Behördenkoordination
  • Aggregation von Sensor- und Kameradaten bei Millisekunden-Geschwindigkeit
  • Lokale und rechnerferne Rückkopplungsschleifen
  • Zuverlässige Kommunikation über unzuverlässige Kanäle (wie drahtlos oder mobil)
  • Fähigkeit, in redundanten Umgebungen zu funktionieren (liefert auf intelligente Art nur eine Kopie der Daten)
  • Schnelle Time-to-Market für sicherheitszertifizierbare Infrastruktur mit RTI Connext DDS Cert

Integration fahrzeuginterner und externer Systeme

Von Anfang an hat DDS ein breites Spektrum an industriellen Echtzeit-Systemen angesprochen. Für die Echtzeit-Konnektivitätsplattform sind heute mehr als ein Dutzend Implementierungen verfügbar. Das IIoT und DDS fördern neue intelligente Maschinen, darunter auch selbstfahrende Autos. RTI ist daran beteiligt, den DDS-Standard zu erweitern und ihn an die Bedürfnisse von anspruchsvollen Anwendungen wie autonome Autos anzupassen. Die aktuellen RTI-Connext-Lösungen erfüllen die Konnektivitätsanforderungen von komplexen Subsystemen und vereinfachen die Integration von fahrzeuginternen und externen Systemen, die sichere und zuverlässige autonome Autos unterstützen.

Eine Dreißig-Tage-Testversion

ist verfügbar unter:

http://hier.pro/CLH0i

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