Drei Trends, um HF-Systeme im Automobil künftig zu testen

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ISO 26262 und ihre Anwendung in der Funktechnik

Die ISO 26262 und ihre Anwendung auf Systeme mit Funktechnik verlängt die notwendigen Prüfarbeiten drastisch. Die HF-Prüfingenieure müssen Modelle entwickeln, die jedes mögliche Risiko erfassen und charakterisieren, das ein defektes oder fehlerhaft funktionierendes HF-System für den Fahrzeugbetrieb darstellt. Hinzu kommt, dass die Ingenieure die Fehlermodi der Funktechnik gründlich katalogisieren müssen.

Anschließend müssen sie Prüfprogramme ausarbeiten und dokumentieren, die auf hohem Vertrauensniveau sowohl das Ausfallrisiko als auch die Art und Weise, mit der die Funktechnik jeden Fehlermodus handhabt, verifizieren. Anders ausgedrückt: Komplexität und Dauer von HF-Tests werden weit über das Maß hinausgehen, wie es von den meisten heute in der Branche tätigen HF-Prüfingenieuren erlebt wurde. ADAS und die unterschiedlichen Fahrerinformationssysteme übernehmen wichtige Funktionen in einem PKW. Auch Kameras kommen vermehrt zum Einsatz. Bei schlechten Sichtverhältnissen, wie beispielsweise bei Starkregen oder Schneefall, kann ihre Funktion sehr beeinträchtigt sein.

Selbst Straßenmarkierungen sind bei Schnee und Eis nicht zu sehen. Um Zusatzinformationen bzw. verlässlichere Informationen über Straßenzustände und über den Betrieb des Fahrzeugs zu liefern, führen Automobilhersteller umfassende C2I- (Car-to-Infrastructure-) und C2C-Kommunikationssysteme auf Basis des Standards IEEE 802.11 und auf Mobilfunktechnik ein. 2G und 3G werden beispielsweise für Telefonie im Fahrzeug oder für das (europäische) Notrufsystem eCall verwendet. Durch die niedrige Bandbreite und die hohe Latenz eignet sich eCall nicht für Echtzeitanwendungen, um beispielsweise autonome Fahrzeuge zu steuern. Hingegen erfüllen LTE (4G) und künftig 5G die Anforderungen für die C2I-Kommunikation in Echtzeit.

Eine C2C-Drahtlosverbindung und ihre Besonderheiten

Bei der C2C-Kommunikation wird die Technik für zusammenwirkende Intelligent Transport Systems (ITS) vom Standard IEEE 802.11 für WLAN abgeleitet, der auch die Grundlage für Wi-Fi bildet. In Europa ist dem Standard ein spezielles Frequenzspektrum von 5,9 GHz zugewiesen, das in Einklang mit ähnlichen Frequenzvergaben in den Vereinigten Staaten steht. Befinden sich mehr als zwei Fahrzeuge oder ITS-Stationen in Reichweite, verbinden sie sich automatisch miteinander und bauen ein Adhoc-Netzwerk auf. Dabei kennen alle ITS-Stationen den Ort, die Geschwindigkeit und die Richtung der umliegenden Stationen.

Ist die Verbindung etabliert, können sie untereinander Nachrichten, Warnmeldungen und Daten austauschen. Die Verbindungsreichweite einer WLAN-Verbindung ist auf ein paar hundert Meter begrenzt. Jedes Fahrzeug ist gleichzeitig auch ein Router für die Weiterleitung der Nachrichten. Der Routingalgorithmus basiert auf der Position der Fahrzeuge und kann schnelle Änderungen in der Adhoc-Netzwerktopologie bewältigen (Bild 1).

Eine C2C-Drahtlosverbindung erfordert nicht nur solide HF-Leistungswerte und eine Physical-Layer-Funktion, die sich mit einem Spektrumanalysator überprüfen lässt. Der Systementwickler muss zudem einen differenzierten Testplan zur Verifizierung der Performance der Protokollschicht implementieren. Das zeigt, ob sie in der Lage ist, schnelle Änderungen in der Netzwerktopologie zu bewältigen, ohne Pakete zu verwerfen oder Verbindungen abzubrechen. Standardmäßige Prüfspezifikationen können nicht unbedingt die volle Prüftiefe erfassen, wie es die ISO 26262 fordert. Eine neue Herangehensweise ist notwendig.

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