Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) 向け 次世代ソフトウェアアーキテクチャ Yagishita, Tomoaki Hoffmeister, Karsten September 18th 2015 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS Agenda About Elektrobit The road to advanced driver assistance systems Challenges for ADAS System architecture ECU software architecture © Elektrobit (EB) 2015 2 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS Agenda About Elektrobit The road to advanced driver assistance systems Challenges for ADAS System architecture ECU software architecture © Elektrobit (EB) 2015 3 About Elektrobit (EB) エレクトロビット(EB)について 1900 人以上の従業員 * e.solutionsの持ち分51％を含む Elektrobit (EB) delivers software and engineering services 自動車業界におけるEBのソリューション Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS Agenda About Elektrobit The road to advanced driver assistance systems Challenges for ADAS System architecture ECU software architecture © Elektrobit (EB) 2015 7 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS History and roadmap for accident-free driving Source: continental-corporation.com, Fact Book 2014 8 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS Agenda About Elektrobit The road to advanced driver assistance systems Challenges for ADAS: Complexity, Power, Safety, Security System architecture ECU software architecture © Elektrobit (EB) 2015 9 Challenges for ADAS • Complexity • Computing Power • Next level of Functional Safety © Elektrobit (EB) 2015 | Confidential • Security 10 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS Complexity ～複雑性～ © Elektrobit (EB) 2015 11 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS Complexity: call-graph of an integration platform • SWC 150 • ASIL-B SWC 14 • SWC間接続 1000 以上 • 接続形態 ｍ対ｎ 複数 Source: Simon Fürst, BMW, EMCC 2015 Munich 13 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS 増加するOEM アプリケーションSWC ＠VW 社 複雑さだけではなく、 より多くのComputing Powerも Source: T. Flämig, Volkswagen, EMCC 2015 Munich -> 標準化されたアーキテクチャ ファーストステップ：AUTOSAR 14 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS Next level of Functional Safety ～次レベルのFunctional Safety～ © Elektrobit (EB) 2015 19 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS What is a safe system? There is a very basic and helpful definition: “You know what the system does” システムが何をするかを あなたがわかっている © Elektrobit (EB) 2015 20 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS 現システム (Fail-safe) 故障が検知されたら? • 機能停止 / 機能制限 safe state への移行 • ドライバーへの通知 • 故障の記録 System failure 通常の安全関連システムでは、機能停止させることが、safe state • Airbag, ESP, air conditioning, battery charging, … • Driver assistant functions such as adaptive cruise control, lane assist, … 機能停止が、safe stateにならないケースも • Electronic Power Steering • Braking © Elektrobit (EB) 2015 21 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS 自動運転までのStep © Elektrobit (EB) 2015 22 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS safe state ＠ 自動運転 Driver only Assisted Driving Partial automated Fail safe Conditional automated Highly automated Fully automated Fail operational „safe state“の位置づけ • ドライバーが “in the loop”になるまで継続して運転する ‒ “Conditional automated”ならば、おおよそ7～15秒程度、 ‒ “Highly automated”, “Fully automated”ならば、数分 • 安全な場所まで移動し、自動で“safe-stop”(安全に停止)する ‒ 難しい点：ドライバーに状況を理解させること ‒ 状況によっては、数分自動で運転する必要がある © Elektrobit (EB) 2015 23 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS Security ～セキュリティ～ © Elektrobit (EB) 2015 24 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS • Security: 外部からのアクセス に対して防御 e.g. hacks • Safety: 信頼できる実行環境 Security protects Safety There is no safety without security and vice versa © Elektrobit (EB) 2015 Challenges for ADAS (再掲) • Complexity • Computing Power • Next level of Functional Safety © Elektrobit (EB) 2015 | Confidential • Security 26 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS Agenda About Elektrobit The road to advanced driver assistance systems Challenges for ADAS System architecture: 3 approaches ECU software architecture © Elektrobit (EB) 2015 27 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS 1st approach: 1oo2 (2 channels with comparison) ECU 1 Input Data = Output Data ECU 2 • ２つのECUが入力値に対して計算し、結果を比較する • この方法は、Fail-Safeとなりますが、一方が故障した時に、どちらのECUが故障したの かが判りません。 • Safe Stateは、機能を停止させる ことになります © Elektrobit (EB) 2015 28 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS 1st approach: 1oo2 (2 channels with comparison) ECU 1 Input Data ≠ Output Data ECU 2 • 比較結果が異なることで、正しくないことを、見つけられます。 • この方法は、Fail-Safeとなりますが、 一方が故障した時に、どちらのECUが故障したのかは判りません。 • Safe Stateは、機能を停止することですが、自動運転では許容されません © Elektrobit (EB) 2015 shutdown 29 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS 2nd approach: 2oo3 systems ECU 1 Input Data ECU 2 V O T E R Output Data ECU 3 • すでに、利用されているパターンです • １つのECUが機能しなくなっても、残りの２つのECUにより機能は継続します • 入力データの検証は、”Input-Voter“にて検証されます © Elektrobit (EB) 2015 30 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS 2nd approach: 2oo3 systems ECU 1 Input Data ECU 2 V O T E R still.. Output Data ECU 3 • すでに、利用されているパターンです • １つのECUが機能しなくなっても、残り２つのECUにより機能は継続します • 入力データの検証は、”Input-Voter“にて検証されます © Elektrobit (EB) 2015 31 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS 2oo3 を採用しますか？ 2oo3 には • • • • • より多くのECU より多くのハーネス より多くの重量 より多くの電力消費 より多くの複雑さ が必要となります。 ポイント: ユーザーにとって、上記は何を意味するのか？ 2013年,2015年に欧州にて自動運転に対しての調査が行われています。 調査結果によると自動運転に対しては、 20万円～40万円の費用追加を許容するという結果があります。 → 2oo3 のシステムは、コスト要因から採用が難しい © Elektrobit (EB) 2015 32 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS 3rd approach: 1oo2D systems Input Input Data Diagnostics Enable Output Diagnostics Enable Output Input • • ECU 1 Logic Output ECU 2 Output Logic Output Data 高い故障検知率をベースとします １つのECUが故障しても、故障側を判別できるため、機能停止しなくて良い ⇒１つのECUにて機能を継続することができます © Elektrobit (EB) 2015 33 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS 3rd approach: 1oo2D systems Input Input Data Diagnostics Enable Output Diagnostics Enable Output Input • • ECU 1 Logic Output ECU 2 Output Logic or… Output Data 高い故障検知率をベースとします １つのECUが故障しても、故障側を判別できるため、機能停止しなくて良い ⇒１つのECUにて機能を継続することができます もちろん、この方針（セーフティ・クリティカルな機能を１ECUで継続して動作する） がベストではありません。ですが、一時的（ドライバーが制御を取って代わるまでの） 対応としては、有効な方法と考えます。 © Elektrobit (EB) 2015 34 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS 1oo2D - Normal operation 1oo2D system ECU 1 ECU 2 Func1 Func2 Func1 Func2 Func3 Diagnostics Func5 Func4 Func6 Func3 Func3 Diagnostics ECU 3 Func1 Fault tolerant Ethernet Sensors /Actuators disabled critical noncritical © Elektrobit (EB) 2015 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS 1oo2D – 1 channel 1oo2D system ECU 1 ECU 2 Func1 Func2 Func1 Func2 Func3 Diagnostics Func5 Func4 Func6 Func3 Func3 Diagnostics ECU 3 Func1 Fault tolerant Ethernet Sensors /Actuators disabled critical noncritical © Elektrobit (EB) 2015 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS 1oo2D* 1oo2D system ECU 1 ECU 2 Func1 Func2 Func1 Func2 Func3 Diagnostics Func5 前提条件 Func4 Func6 Func3 Func3 Diagnostics ECU 3 Func1 Fault tolerant Ethernet Sensors /Actuators • Req. 1: 機能を動的に再配置できること • Req. 2: センサ/アクチュエータが冗長的に存在する or ネットワーク経由でアクセスできること disabled critical noncritical © Elektrobit (EB) 2015 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS 動的再構成 Req. 1:機能を動的に再配置できること • AUTOSAR XML表記のアプリケーション情報は、 すでに使用されています • AUTOSAR-RTE(Runtime Environment)は、 ソフトウェアコンポーネントの再設定をサポー トしています • EB tresos Safety OS (EB’s AUTOSAR-OS)は、スレッド の開始/停止をサポートしています OS_App1 Data OS_App2 Data Task1 Data Task2 Data Task3 Data Stack Stack Stack OS Data ISR1 Data Stack Stack • サービス指向コミュニケーション Req. 2:センサ/アクチュエータが冗長的に存在する or ネットワーク経由でアクセスできること • マルチキャスト・フォールトトレラントEthernet © Elektrobit (EB) 2015 39 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS Agenda About Elektrobit The road to advanced driver assistance systems Challenges for ADAS System architecture ECU software architecture © Elektrobit (EB) 2015 40 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS Overview of different architecture approaches ? Core 1 Core 2 ADAS Core 3 Autosar SW-C RTE Safety OS,BSW Full AUTOSAR © Elektrobit (EB) 2015 Micro1 Micro2 ADAS Autosar SW-C Linux/QNX/ AUTOSAR… RTE Com Safety OS,BSW Microcontroller Partitioning Core1 Core2 ADAS Linux/QNX/ AUTOSAR… Core3 Autosar SW-C RTE Safety OS,BSW COM Core Partitioning Core1 Core2 Core3 Autosar SW-C ADAS Linux/QNX/… Hypervisor RTE BSW Hypervisor 41 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS Compare and contrast each architecture Core Core Core 1 2 3 Applicatio Autosar n SW-C SW-C RTE Safety OS,BSW Full AUTOSAR for Safety or Performance Micro1 Applicat ion Linux/QNX/ AUTOSAR… Micro2 Core1 Core2 Autosar SW-C Application RTE Linux/QNX/ AUTOSAR… Com Safety OS,BSW Microcontroller Partitioning for Safety and Performance Core3 Autosar SW-C RTE COM Safety OS,BSW Core Partitioning for Safety and Performance optimized Core1 Core2 Application Linux/QNX/… Hypervisor Core3 Autosar SW-C RTE BSW Hypervisor for Security Architecture EB tresos solution for NVIDIA Drive PX • • ソフトウェアアーキテクチャが次世代マイコンアーキテクチャを定義 AUTOSARはスタンダードなアーキテクチャの一部となる • BSW、セーフティ、セキュリティ • OEM/Tier1 並行開発 © Elektrobit (EB) 2015 42 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS © Elektrobit (EB) 2015 | Confidential 43 Delivering tomorrow’s Software Architectures for ADAS Summary • Fail-Operationalシステムは、 既存の Fail-Safe システムをベースにして構築 • Fail-operationalシステムのコンセプトは、既存 車載システム向けに再利用可能 • ソフトウェアアーキテクチャがキーポイント 次世代マイコンアーキテクチャを定義 Safety, Security, Performance を同時に達成 © Elektrobit (EB) 2015 44 Let‘s build the next generation software systems for autonomous driving! automotive.elektrobit.com [email protected]
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