ASPICE-konforme hochpräzise Fahrdatenanalyse für einen Tier-1-Automobilzulieferer
Über den Kunden
Unser Kunde ist ein führender Hersteller von Automobilkomponenten für OEMs in den USA und der EU. Mit jahrzehntelanger Markterfahrung entwickelt das Unternehmen elektronische Fahrzeuglösungen, die ein sicheres, komfortables und reibungsloses Fahrerlebnis ermöglichen.
Die Herausforderung
Für die Kunden des Unternehmens ist es entscheidend, das Fahrerlebnis anhand möglichst umfassender Daten aufzuzeichnen und zu analysieren. Zu diesem Zweck entwickelte unser Kunde eine zusätzliche Datenanalyselösung, die eine synchronisierte Aufzeichnung von Video- und Fahrdaten ermöglicht. Für den zuverlässigen Betrieb dieser Lösung wurde jedoch eine Data-Logger-Komponente benötigt.
Da die Komponente Teil eines automobilen Systems werden sollte, musste ihre Entwicklung den geltenden Branchenstandards entsprechen - insbesondere der Norm ISO 26262 sowie dem ASPICE-Framework.
Unser Beitrag
Die Lösung
Innerhalb der Analyselösung des Kunden sollte der Data Logger als zentrale Einheit für die Erfassung und Verarbeitung von Telemetriedaten fungieren.
Seine Aufgabe bestand darin, den Videostream der angeschlossenen Kamera, die Daten des GPS-Trackers sowie weitere relevante Metadaten - beispielsweise Geschwindigkeit oder Bremsdruck – zu erfassen. Anschließend musste er diese Daten aggregieren, anhand von Zeitstempeln synchronisieren und auf einer SD-Karte als reproduzierbares Video mit eingeblendeten dynamischen Fahrstatistiken speichern.
Um die Anforderungen des ASPICE-Frameworks zu erfüllen, wurde der Entwicklungsprozess in aufeinanderfolgenden Phasen durchgeführt: von der Systemzerlegung und der Definition der Anforderungen über die Implementierung bis hin zur umfassenden Verifikation, Validierung und schrittweisen Integration der einzelnen Komponenten.
Anforderungsanalyse und Architekturdesign
Das Team begann damit, das Design der Data-Logger-Komponente mit den Eigenschaften und der Gesamtarchitektur des Systems abzustimmen. In diesem Schritt wurden die Software Requirements, das Software Architecture Design sowie das Software Detailed Design definiert und ausgearbeitet.
Ein wesentlicher Schwerpunkt dieser Phase lag in der detaillierten Ausgestaltung der Komponente. Um eine zuverlässige Echtzeit-Datenerfassung und die Synchronisierung der Telemetriedaten mit dem Videostream zu gewährleisten, mussten Aspekte wie Latenzzeiten, Timing und die Besonderheiten der Edge-Datenverarbeitung sorgfältig berücksichtigt werden. So musste beispielsweise jeder einzelne Datenpunkt mit einer zentralen „Master Clock“ synchronisiert werden. Dadurch wurde sichergestellt, dass etwa die Anzeige des Bremsdrucks exakt mit dem Videobild übereinstimmt, in dem der Fahrer das Bremspedal betätigt.
Implementierung
Der Data Logger wurde für den Betrieb auf dem Debian-Betriebssystem konzipiert. Zur Umsetzung der geforderten Funktionalität bestand die Lösung aus mehreren Microservices, die über D-Bus miteinander kommunizierten und jeweils spezifische Aufgaben übernahmen:
- Erfassung und Verwaltung von Zeitstempeln
- Kartenerstellung auf Basis der vom GPS-Tracker gelieferten Positionsdaten
- Extraktion von Metadaten
- Synchronisierung verschiedener Datenquellen
- Aufzeichnung und Speicherung von Videodaten auf einer integrierten SD-Karte
- Bidirektionale Kommunikation mit dem Mediensystem über Automotive Ethernet
DevOps und CI/CD-Automatisierung. Für die Bereitstellung des Data Loggers war ein speziell angepasstes Debian-OS-Image erforderlich, das für das elektronische Steuergerät (ECU) des Kunden optimiert wurde. Da jede Änderung am System oder die Integration zusätzlicher Dienste einen vollständigen Neuaufbau des Images erforderte, implementierte unser DevOps-Team eine leistungsfähige CI/CD-Pipeline. Diese Automatisierung gewährleistete stabile und reproduzierbare Betriebssystem-Builds und stellte gleichzeitig die konsequente Einhaltung der Anforderungen und Qualitätsstandards der Automobilindustrie sicher.
DevSecOps und individuelle SBOM-Generierung. Die Compliance-Anforderungen machten die Erstellung einer umfassenden SBOM (Software Bill of Materials) erforderlich. Herkömmliche Sicherheitsscanner interpretierten jedoch die nicht standardisierten Pakete des Steuergeräts (ECU) häufig falsch, was zu ungenauen Ergebnissen führte. Um dieses Problem zu lösen, entwickelten wir ein individuelles DevSecOps-Tool auf Python-Basis. Das flexible Skript filterte irrelevante Abhängigkeiten heraus und erstellte präzise, vollständige und konsistente Komponentenbeschreibungen. Dadurch konnten fehlerfreie Sicherheitsberichte erzeugt und die Compliance-Anforderungen zuverlässig erfüllt werden.
Unit-Verifikation und Integrationstests
Nach der Implementierung wurden sämtliche entwickelten Softwareeinheiten, Microservices, Module und Komponenten mithilfe automatisierter Python-Tests gegen die definierten Softwareanforderungen, das Architekturdesign und das Detaildesign verifiziert. Für die Prüfung der Softwareintegration mit der ECU-Firmware sowie der Kommunikation zwischen den einzelnen Diensten setzten wir einen Hardware-in-the-Loop-(HiL)-Ansatz ein. Hierfür stellte der Kunde sowohl eine lokale als auch eine cloudbasierte Microsoft Azure-Testumgebung bereit, mit der reale ECU-Signale wie GPS-Daten, Fahrzeuggeschwindigkeit oder Beschleunigungswerte emuliert werden konnten. Dadurch ließ sich das Verhalten des Systems unter realitätsnahen Bedingungen umfassend validieren.
How it works
