Graphenbasierte Methodik zur virtuellen Absicherung von mechatronischen Fahrzeugfunktionen mittels digitaler Zwillinge

Eine immer größere Anzahl an Elektrik/Elektronik Systemen, adaptierbare Funktionen sowie zunehmende fahrzeuginterne und -externe Vernetzung führen nicht nur zu stetig komplexeren Fahrzeugsystemen, sondern auch zu wachsenden Anforderungen an die Fahrzeugsoftware und ihre Absicherung. Steigende Kundenanforderungen begründen die Notwendigkeit, Software im Fahrzeug zu aktualisieren. Das Sicherstellen der Funktionalität des Fahrzeugs über den Fahrzeuglebenszyklus ist eine aufkommende Herausforderung. In dieser Arbeit wird eine virtuelle Absicherungsmethode basierend auf dem Konzept digitaler Zwillinge konzipiert. Den Kern der Methode stellt eine Graphenstruktur bestehend aus einem gerichteten Multi-Netzwerk-Graph dar, die die E/E-Architektur repräsentiert. Markierungsfunktionen ermöglichen das Bedaten der Graphenstruktur nach Referenzfahrzeugen und das Initialisieren von Modellverbünden, bestehend aus virtuellen Steuergeräten sowie Verhaltensmodellen. Gewichtungsfunktionen realisieren das Zuweisen von Variablen aus multivariaten Zeitserien. Es wird eine matrixbasierte Gewichtung eingesetzt, um mehrere Zeitserien aus unterschiedlichen Datenquellen gleichzeitig zu gewichten und zeitliches Verhalten abzubilden. Eine InOrder-Traversierungsalgorithmik mit Nachfolgeridentifikation erkennt Wirkketten und ermöglicht das Auswerten von Testfällen der Graphenstruktur. Hierbei können sowohl Zeitserien aus dem realen Referenzfahrzeug oder Modellverbund isoliert als auch kombiniert ausgewertet werden. Die entwickelte Absicherungsmethode wird im Rahmen der Arbeit anhand von zwei Beispielapplikationen evaluiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Graphenstruktur befähigt ist, ein reales Referenzfahrzeug zu repräsentieren und eine vollständige Gewichtung der Zeitserien zu ermöglichen. Ebenfalls können Testfälle durch die InOrder-Traversierungsalgorithmik bewertet werden. Folglich kann mit der entwickelten Methode eine virtuelle Absicherung individueller Fahrzeuge realisiert werden.