Neuer Entwicklungs-Standard für sicheres automatisiertes Fahren – Ergebnis des Verbundprojekts Verifikations- und Validierungsmethoden

• Sicherheitsfokus: Für die Verkehrszulassung automatisierter Systeme und Fahrzeuge muss der Sicherheitsstandard technisch nachgewiesen werden.
• Verbundprojekt Verifikations- und Validierungsmethoden (VVM) liefert erstmals ein Modell für diesen erforderlichen Sicherheitsnachweis für automatisierte Fahrsysteme im urbanen Umfeld.
• Automatisiertes Fahren der Zukunft: Projektergebnisse geben Orientierung für die gesamte Industrie und stärken die Wettbewerbsfähigkeit.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat sich mit der deutschen Automobilindustrie in einem Verbundprojekt mit 21 Partnern zusammengeschlossen und die weltweit ersten Strukturen entwickelt, um Sicherheitsstandards bei automatisierten Fahrzeugen im urbanen Umfeld nachweisbar zu machen. Vier Jahre nach Beginn des Verbundprojektes Verifikations- und Validierungsmethoden (VVM) liegen die Ergebnisse vor. Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz geförderte und von der VDA Leitinitiative autonomes und vernetztes Fahren initiierte vorwettbewerbliche Forschungsprojekt geht bei der Abschlusspräsentation heute detailliert auf die Erkenntnisse ein und trifft sich zum Dialog in der Carl-Benz-Arena in Stuttgart.

Je höher der Grad beim automatisierten Fahren und je komplexer das Einsatzgebiet eines Systems, desto mehr Faktoren müssen bei der Entwicklung berücksichtigt werden. Bereits heute sind erste SAE Level 3-Systeme für das Autobahnfahren und ein SAE Level 4-System für das fahrerlose Parken zugelassen. Für eine Ausweitung auf weitere Einsatzgebiete – wie dem Stadtverkehr – steigen die Komplexität und die Anforderungen an Fahrzeug und System deutlich an. Aus diesem Grund sind entsprechend geeignete Verifikations- und Validierungsmethoden notwendig, was im Fokus der Arbeitsgemeinschaft des VVM-Projekts stand.

Herausforderung Stadtverkehr

„Fußgänger, Radfahrer, motorisierte Zweiräder, schwer einsehbare Straßenkreuzungen: Eine der größten Herausforderung beim automatisierten Fahren stellt das Beherrschen des Verkehrs im urbanen Umfeld dar. Dieser ist geprägt durch viele Verkehrsteilnehmer, Ampelsysteme, Verkehrszeichen und Fahrzeuge“, sagt Roland Galbas von Bosch, Leiter des Konsortialprojektes VVM. „Damit das Fahrzeug in Zukunft auch höchst seltene Szenarien beherrscht, braucht es nachvollziehbare Strukturen und Prozesse, die den sicheren Betrieb eines Systems in Ausnahmesituationen nicht nur ermöglichen, sondern das sichere Manövrieren auch nachweisen können.“

„Das Forschungsprojekt VVM widmet sich genau diesem Nachweis, dass die automatisierten Fahrfunktionen sicher und zuverlässig reagieren und darüber hinaus bzgl. Präzision und Qualität einen Nutzen für den Kunden darstellen”, sagt Dr. Mark Schiementz von BMW, ebenfalls Leiter des Projektes. „Flankiert durch Regularien gilt für die deutsche Automobilindustrie der Grundsatz, eben nicht nur den schnellsten technologischen Fortschritt auf die Straße zu bringen, sondern jederzeit sichere Fahrzeuge und Systeme bereitzustellen, auf die man sich verlassen kann. Und diese Zuverlässigkeit beginnt bereits in der Entwicklung dieser Systeme.”

Voraussetzung für Verkehrszulassung: Nachweisbare Sicherheit

Bereits bei der Auslegung und Entwicklung von automatisierten Fahrfunktionen steht der Sicherheitsgrundsatz an erster Stelle. Entsprechend müssen diese Sicherheitsfunktionen für die Verkehrszulassung eines Fahrzeuges und einer zertifizierten Freigabe für den Straßenverkehr nachgewiesen werden. Um diesen Nachweis erbringen zu können, haben die 21 Projektpartner gemeinsam ein Modell erarbeitet, das aus verschiedenen Verfahren, Methoden und Werkzeugen besteht. So kann mittels einer sogenannten Sicherheitsargumentation, der Nachweis erbracht werden, dass das System sicher nutzbar ist.

Für die methodische Ausgestaltung dieses Modells haben die Partner in mehreren Teilprojekten zusammengearbeitet. Branchenweit angewendet, würde das definierte Modell die Grundlage schaffen, die Sicherheit in automatisierten Fahrzeugen nachzuweisen. „Die hier erarbeiteten Modelle ermöglichen es erstmals, dass allen Automobilherstellern dieselben Strukturen bei der Verifikation und Validierung automatisierter Fahrsysteme im städtischen Umfeld zur Verfügung stehen. Diese Vereinheitlichung könnte dann auch in industrieweite Standards münden, die den Straßenverkehr für alle Verkehrsteilnehmer noch sicherer machen können”, erklärt Helmut Schittenhelm, Projektkoordinator von Mercedes-Benz.

Technologie-Vorreiter aus Deutschland

Der methodische Ansatz aus dem VVM-Projekt ist weltweit der erste Standard, der auch industrielle Prozesse berücksichtigt. Damit macht sich die deutsche Automobilindustrie erneut zum technologischen Vorreiter beim automatisierten Fahren. Bereits im Jahr 2021 trat mit einem entsprechenden Gesetz in Deutschland die weltweit erste Regulierung für vollautomatisiertes Fahren (SAE Level 4) in Kraft. In 2022 wurde eine entsprechende Verordnung mit den technischen Details beschlossen, um entsprechende Fahrzeuge auf deutschen Straßen zulassen und betreiben zu können. Somit setzt die deutsche Autoindustrie einmal mehr an der Komplexität des automatisierten Fahrens an und macht sie beherrschbarer.

Am Ende seiner Projektlaufzeit und aufbauend auf den Ergebnissen der Vorgängerprojekte Pegasus und SetLevel liefert VVM erstmals einen durchgängigen methodischen Sicherheitsansatz für automatisiertes Fahren im urbanen Umfeld, mit dem eine branchenweite Zusammenarbeit und Wertschöpfung möglich wird. Der im Projekt verfolgte Ansatz des szenarien-basierten Sicherheitsnachweises könnte nach behördlicher Zustimmung helfen, weltweite Standards zu setzen. VVM hat ein für die Branche zukunftsrelevantes Referenzsystem geschaffen, das eine methodische Lücke für die praktische Absicherung schließt und die Vorreiterrolle der deutschen Industrie im internationalen Wettbewerb beim automatisierten Fahren festigt.

DLR als Simulationsexperte an Board

Das DLR hat sich im Projekt hauptsächlich mit der Verwendung von Simulationsmethoden und deren Rolle im Verifikations- und Validierungsprozess beschäftigt. Dafür wurden die Simulationen für verschiedene Prozessschritte angepasst und exemplarisch angewendet. Ein besonderes Augenmerk galt dem Nachweis, dass die Simulationen verlässliche Resultate liefern.