Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMSRund 90 Prozent aller Unfälle sind auf menschliches Versagen zurückzuführen. Neue Technologien und fortschreitende Autonomie ermöglichen eine sichere Interaktion zwischen allen Verkehrsteilnehmern. Am Fraunhofer IMS werden dabei zwei wesentliche Aspekte adressiert: Zum einen die Umfelderkennung mit Sensoren und zum anderen die Ausfallsicherheit von elektronischen Systemen.
Umgebungserkennung der autonomen Mobilität
Autonome Mobilität
Umfelderkennung und vertrauenswürdige Elektronik ebnen den Weg für sicheren Verkehr.
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Autonome Mobilität
Umfelderkennung
Für einen hohen Grad an Autonomie ist es unerlässlich, die gesamte Umgebung mit möglichst großer Informationstiefe abzubilden. Dabei spielt die dreidimensionale Erfassung der Umgebung in Kombination mit einer zuverlässigen Objekterkennung eine Schlüsselrolle. Das Fraunhofer IMS entwickelt optische Sensorsysteme, die z. B. auf dem LiDAR-Messverfahren (Light Detection and Ranging) basieren. Abgesehen von der dreidimensionalen Erfassung kann das Umfeld auch anhand Infrarot-empfindlicher Sensoren (IRFPAs) abgebildet werden. Beide Verfahren eignen sich auch bei Nacht, wenn herkömmliche Kamerasysteme nichts mehr erkennen. Zur Detektion von geringsten Wärmeunterschieden hat das Fraunhofer IMS Mikrobolometer entwickelt, einzelne sensitive Pixelelemente, die es in einem kompakten System ermöglichen, Infrarotszenen aufzunehmen.
Durch Sensorfusion mit anderen Detektionsverfahren entsteht mehr Redundanz und erzeugt somit eine sichere Basis für Navigationsentscheidungen. Mit »Early Sensorfusion« werden Sensorrohdaten (wie vom LiDAR) noch vor der Bildverarbeitung und Verlusten im Informationsgehalt mit anderen Sensoren kombiniert.
LiDAR-Zielsimulatoren, bei denen physikalische Messungen mit der virtuellen Welt verwoben werden, erlauben in Zukunft schnelle Produkttests und reproduzierbare Entwicklungsumgebungen für LiDAR-Sensoren.
Umfelderkennung mit 360° Rundumsicht
Vertrauenswürdige Elektronik
Vertrauenswürdige Elektronik
Mit zunehmendem Autonomie-Level ist es zwingend erforderlich, die funktionale Sicherheit und Cybersicherheit von Elektroniksystemen drastisch zu verbessern, um zu garantieren, dass alle Systeme ausfallsicher arbeiten. Bei autonomen Systemen in der Vertikalen Mobilität, wie zum Beispiel bei Einsatz automatisierter Drohnen und Flugtaxis, müssen die Zulassungen für den Flugverkehr eingehalten werden. Dies beinhaltet eine neue Auseinandersetzung mit sicheren Sensoren und Elektroniksystemen, da zukünftige Flugsteuerung für senkrecht startende und landende Flugsysteme, kurz VTOL., komplexer als heute ausfallen werden. Das Fraunhofer IMS tritt dieser Herausforderung mit abgesicherten Prozessorkernen auf Basis der offenen RISC-V Architektur entgegen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, Elektroniksysteme gemäß dem Safety Integrity Level (SIL) und der ISO 26262 zu zertifizieren. Als Produktionsschutz werden beispielsweise Physical Unclonable Functions (PUF) entwickelt die zur sicheren Identifizierung der Hardware als kryptografische Schlüsselspeicher implementiert werden.