Wie sich das Geheimnis autonomer Autos lüften lässt

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Jauch Quartz GmbH

Heitec AG

Hilfe bei der Autonomie­entwicklung

Da DDS für die Autonomie entwickelt wurde, verfügt es über spezielle Eigenschaften. Es stellt eine zuverlässige Datenverfügbarkeit sicher, denn autonome Systeme können niemals auch nur für Mikrosekunden anhalten. Indem es die Implementierung einer vollständig redundanten Architektur mit Computern, Sensoren, Vernetzung, Speicherressourcen und Software vereinfacht, bietet es genau diese Verfügbarkeit. Es kommuniziert Zustände, anstatt Nachrichten zu übertragen. So unterstützen die Systeme prinzipbedingt mehrere Produzenten und Konsumenten für jeden Datenfluss. Darüber hinaus lässt RTI redundante Netzwerktransporte zu, indem einmal empfangene Daten nicht noch einmal zugestellt werden. Das Nachrüsten von Redundanz ist daher einfach.

Auch die garantierte Echtzeitreaktion ist ein entscheidender Vorteil. Wichtig sind hier die zu erfüllenden Timing-Anforderungen, wobei es eher um garantierte Reaktion als um Schnelligkeit geht. Viele Systeme erfordern eine geringe durchschnittliche Latenz (Zustell-Verzögerung), wirkliche Echtzeitsysteme hingegen sind nur dann erfolgreich, wenn sie ausnahmslos rechtzeitig reagieren, das heißt maximale Latenz zuzüglich Schwankungen (Jitter) bieten. Selbst ein schneller Server mit sehr geringer durchschnittlicher Latenz kann unter Last einen erheblichen Jitter aufweisen. RTI Connext DDS erzielt Echtzeitfähigkeit, indem Informationen zwischen Peers direkt ohne Umweg über Server oder Broker übertragen werden. Dafür kommt wenn möglich die Multicast-Technik zum Gebrauch und die Codepfade für Sendung und Empfang werden optimiert.

Einfache Systemintegration dank Data Distribution Service

Intelligente Systeme verwalten viele Variablen und äußerst komplexe Beziehungen. DDS meistert es, diese Komplexität zu entkoppeln. Noch umfangreichere Systeme enthalten viele Module, bei denen es sich meist um unabhängig entwickelte Applikationen handelt. Ein entscheidendes Kriterium für die Systemintegration stellt die Modulgröße dar: Ihre Komplexität wächst proportional, mit jedem neuen Team kommt eine weitere Schnittstelle zum System hinzu. Während bei kleineren Projekten, die von einem einzigen Team bearbeitet werden, die Schnittstellen-Spezifikationen einfach geteilt werden können, stellen größere Projekte mit mehreren unabhängigen Entwicklergruppen erhebliche Herausforderungen dar. Hier können die Hälfte der Lieferzeit und ein Großteil der Risiken auf die Systemintegration fallen.

Für verteilte Systeme ist datenzentrierte Middleware ein relativ neues Konzept. Sie erlaubt den Applikationen die Interaktion über explizite Datenmodelle. Fortgeschrittene Technologien können sogar Unterschiede in den Schnittstellen zwischen den Modulen erkennen, managen und sich diesbezüglich anpassen. Somit entkoppeln die Systeme Abhängigkeiten von Applikations-Schnittstellen und erlauben es, bei größeren Projekten Interfaces weiterzuentwickeln und an mehreren Fronten gleichzeitig Fortschritte zu machen.

Entscheidende Kriterien Security und Flexibilität

Ein entscheidendes Kriterium ist auch die Security. Damit diese gegeben ist, bedarf es einer festen Verwobenheit mit der jeweiligen Architektur. Der Core-Standard kann beispielsweise mehrere verschiedene Muster und Zustellungsfähigkeiten unterstützen, an denen sich das Security-Design genau orientieren muss. Unterstützt etwa die Konnektivität das Publish/Subscribe-Konzept, muss die Security dasselbe tun. Gleiches gilt für die Multicast-Technik und die dynamische Plug-and-Play-Discovery. Eine fest in die Architektur eingebundene Security lässt sich zu jedem Zeitpunkt einführen, ohne Änderungen am Code vorzunehmen. Vielmehr stellt sie ein weiteres kontrolliertes QoS-Merkmal dar, auch wenn dieses komplexer konfiguriert ist. Insgesamt handelt es sich hier um ein sehr wirkungsvolles Konzept.

Für ein flexibles Deployment impliziert das datenzentrierte Design, dass ausschließlich Dateninteraktionen eine Rolle spielen. Module können deshalb an beliebiger Stelle im System laufen, sogar redundante Kopien von Modulen können vorhanden sein. Unterschiede in Bezug auf Ort, Chiparchitektur, Sprache und Betriebssysteme sind dabei völlig transparent.

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