ボッシュは、同社を中心とするコンソーシアムが3年間のConnRAD研究プロジェクトを実施したと発表した。
将来の道路交通において、コネクティビティとデジタル化はますます重要な役割を果たす。効率性と安全性の向上が期待される一方で、データ交換の信頼性に関する課題も生じている。
こうした課題に対応するため、ボッシュを中心とするコンソーシアムが3年間のConnRAD研究プロジェクトを実施した。ConnRADは「ドイツにおける自動運転機能のコネクティビティとレジリエンス」を意味する。プロジェクトチームは、ダイムラー自動車情報技術イノベーションセンター、フラウンホーファー開放通信システム研究所、フラウンホーファー設計技術メカトロニクス研究所、ザールラント応用科学大学、インフィニオンテクノロジーズ、ミュンヘン工科大学、テュフズード、ウルム大学で構成され、連邦研究技術宇宙省の資金援助を受けた。
周囲の車両や信号機などのインフラとの情報交換は、自動運転機能の効率を高める。これはV2X通信(Vehicle to Everything)と呼ばれる。しかし、このデータの信頼性は交通状況、気象条件、情報源によって大きく異なり、限定的であったり、品質が低かったり、完全に利用できない場合もある。
ConnRADプロジェクトチームは、道路交通における通信パートナーが互いの信頼性と適合性を検証・評価できるメカニズムを開発した。この評価に基づき、受信車両のシステムは特定の通信パートナーと送信情報が安全性重視の運転機能をサポートするのに十分信頼できるかを判断する。信頼できる場合のみ、受信したV2X情報が使用される。これによりデータのスマートなフィルタリングが可能となり、自動運転機能の安全性が大幅に向上する。
特に分かりやすい例として、ボッシュ、フラウンホーファー開放通信システム研究所、ダイムラー自動車情報技術イノベーションセンターが取り組んだ都市交差点での左折がある。道路インフラの周辺センサー(この場合はレーダーやライダーシステム)が車両と直接通信する。ConnRADの手法により、車両はこのインフラデータの信頼性をその起源と品質に基づいて評価できる。
具体的には、車両がメタデータなしに単に交差点通過許可を受け取るだけでは、ドライバーが介入しなければ事故につながることが判明した。しかし、周辺センサーからのメタデータも提供されれば、車両は信頼性を評価できる。例えば、特に複雑なシナリオには不十分な可能性があるレーダー信号のみが提供される場合、車両は旋回操作を中止する。レーダーとライダーなど複数の高品質周辺センサーからの共同確認があって初めて、安全に旋回できる。別の例では、ザールラント応用科学大学がV2X通信の信頼性を妥当性チェックで評価し、渋滞末尾での追突を防止している。
ConnRADは、堅牢でレジリエントな全体システムの基盤となる革新的な通信アーキテクチャを開発した。このアーキテクチャは、サイバーセキュリティ(攻撃からの保護)と機能安全性(信頼性の高い動作)の側面だけでなく、関連する規制や組織的な枠組み条件も考慮している。
アーキテクチャの中核は、既存のメッセージプロトコルとインターフェースの拡張である。これらの拡張により、通信される情報を運用中に継続的に評価・検証できる。具体的には、データの品質と信頼性が測定可能、評価可能、検証可能になった。データ品質の低下に直面した場合、運転システムは代替情報源への切り替えや運転行動の適応など、適切な対策を安全かつ自動的に開始できる。
この点で重要な貢献をしたのがプロジェクトパートナーのインフィニオンテクノロジーズだ。同社は通信パートナーのハードウェアベース認証の概念を考案した。この場合、セルラーコンポーネント固有のシグネチャが変更不可能な「指紋」として効果的に使用され、送信データがこの特定のハードウェアから発信された本物であることを一意に識別できる。データの真正性と起源が通信パートナーのハードウェアを介して直接保証され、改ざんの試みが大幅に困難になるため、セキュリティが大幅に向上する。
ミュンヘン工科大学は、通信帯域幅を削減したテレオペレーテッドドライビング(安全な接続を介した車両の遠隔制御)の安全性を高める新しいアプローチを考案した。これには、信頼性メトリクスと組み合わせた「能力認識プロトコル」が含まれ、システムがサブシステム全体で自身の能力を明確に割り当て、境界を動的に認識し、それに応じて対応するのに役立つ。これは「ネットワーク予測サービス品質」によって補完される。後者は、潜在的な通信問題が発生した場合に早期介入を促進するため、ネットワーク品質を予測評価するアプローチだ。
ウルム大学による確率ベースの信頼性評価のシミュレーション結果も、システムレジリエンスの大幅な改善を確認している。フラウンホーファー設計技術メカトロニクス研究所は、分散運転機能のレジリエンス要件をシステム開発に体系的に組み込むため、開発プロセスを拡張した。法的および規制上の枠組み条件はテュフズードが評価した。
得られた経験と完了したシミュレーションに基づき、ConnRADパートナーは、接続された分散システムにおけるレジリエントな運転機能を開発するための包括的な手法セットとともに、参照アーキテクチャを導出できた。ConnRADアプローチのおかげで、分散システムにおける安全関連運転機能のスケーラブルな承認が可能になった。
