Zentrale Softwarearchitektur der TUM soll autonome Fahrzeuge ab 2033 praktikabler machen

Forschende der Technischen Universität München und Industriepartner haben eine zentralisierte, rein softwarebasierte Architektur für künftige autonome Fahrzeuge vorgestellt. Das Projekt mit dem Namen Central Car Server wurde über drei Jahre entwickelt und vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt gefördert. Ziel ist es, Datenmengen aus Sensoren, externen Kameras und anderen Quellen in Echtzeit zu verarbeiten, Tests zu ermöglichen und Entwicklungskosten zu senken.

Zentrale Architektur und Simulationen

Die vorgeschlagene Architektur fasst bisher getrennte Steuergeräte zusammen und verlagert viele Funktionen auf leistungsfähige, programmierbare Rechner. Damit sollen Kabelbäume und Hardwarekomponenten reduziert und neue Funktionen per Softwareupdate nachgerüstet werden können. Nach Ansicht der Forschenden ist ein solcher Ansatz für Fahrzeuggenerationen ab 2033 erforderlich.

Ein zentrales Element des Projekts ist ein Simulationsumfeld, das mithilfe leistungsfähiger Grafikchips realitätsnahe Verkehrssituationen und Wetterlagen erzeugt. Die so trainierten Modelle würden das gebündelte Wissen für konkrete Situationen ins Fahrzeug bringen. Die Forscher planen, die erzeugten Szenarien über einen Open Source Zugang für Industrie und Forschung bereitzustellen.

Prüfstand und digitaler Zwilling

Am Prüfstand der TUM lassen sich Fahrzeuge mit allen Achsen und Rädern fixieren und unter kontrollierten Bedingungen testen. Über einen digitalen Zwilling des Fahrzeugs können Szenarien eingespielt und live auf dem Prüfstand erprobt werden. Das Verfahren erlaubt auch das Nachstellen vergangener Unfälle mit autonomen oder teilautonomen Systemen, ohne Menschen zu gefährden.

„Über einen Digitalen Zwilling des Fahrzeugs können wir auch Szenarien einspielen, die dann ‚live‘ im Teststand ausprobiert werden können“, erläuterte der Leiter des Lehrstuhls für Robotik, künstliche Intelligenz und Echtzeitsysteme, Knoll.

Künstliche Intelligenz generiert Software

Die TUM-Forschenden berichten, dass sich Teile der Softwareentwicklung durch den Einsatz künstlicher Intelligenz und generativer Sprachmodelle erheblich beschleunigen lassen. Technische Spezifikationen liegen häufig in Textform vor. Wenn diese Spezifikationen konsistent, vollständig und widerspruchsfrei sind, können Sprachmodelle sie verarbeiten und daraus neuen Code generieren.

Knoll bezeichnet dies als einen zentralen Vorteil der neuen Architektur für Entwicklungsprozesse und Innovationen: „Das Verständnis von Autos als Software definierte Fahrzeuge, also als Software Plattformen, ist schlicht nötig, um in Zukunft auf dem Fahrzeugmarkt mithalten zu können.“

Auswirkungen auf Kosten und Industrie

Die Projektgruppe nennt wirtschaftliche Effekte als weiteren Vorteil. Durch die Zentralisierung und Standardisierung der Datenverarbeitung würden die Zahl der Steuergeräte und damit verbundenen Montagekosten sinken. Außerdem könnten neue Funktionen durch reine Softwareupdates eingeführt werden, was die Produktentwicklung flexibilisiert und individualisierbar macht.

Die Forschenden sehen das Konzept als Basis für sicherere und kosteneffizientere autonome Systeme. Konkrete Schritte zur Umsetzung in Serienfahrzeugen sowie Fragen der Sicherheit, der Normung und der regulatorischen Zulassung müssten anschließend geklärt werden.

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