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ATZ/MTZ-Fachbuch Wolfgang Siebenpfeiff er Hrsg. Vernetztes Automobil Sicherheit · Car-IT · Konzepte ATZ/MTZ-Fachbuch Die komplexe Technik heutiger Kraftfahrzeuge und Motoren macht einen immer größer werdenden Fundus an Informationen notwendig, um die Funktion und die Arbeitsweise von Komponenten oder Systemen zu verstehen. Den raschen und sicheren Zugriff auf diese Informationen bietet die regelmäßig aktualisierte Reihe ATZ/MTZ-Fachbuch, welche die zum Verständnis erforderlichen Grundlagen, Daten und Erklärungen anschaulich, syste- matisch und anwendungsorientiert zusammenstellt. Die Reihe wendet sich an Fahrzeug- und Motoreningenieure sowie Studierende, die Nach- schlagebedarf haben und im Zusammenhang Fragestellungen ihres Arbeitsfeldes verstehen müssen und an Professoren und Dozenten an Universitäten und Hochschulen mit Schwer- punkt Kraftfahrzeug- und Motorentechnik. Sie liefert gleichzeitig das theoretische Rüst- zeug für das Verständnis wie auch die Anwendungen, wie sie für Gutachter, Forscher und Entwicklungsingenieure in der Automobil- und Zulieferindustrie sowie bei Dienstleistern benötigt werden. Wolfgang Siebenpfeiffer (Hrsg.) Vernetztes Automobil Sicherheit - Car-IT - Konzepte Mit 154 Abbildungen Herausgeber Wolfgang Siebenpfeiffer Stuttgart, Deutschland ISBN 978-3-658-04018-5 ISBN 978-3-658-04019-2 (eBook) DOI 10.1007/978-3-658-04019-2 Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; de- taillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. Springer Vieweg © Springer Fachmedien Wiesbaden 2014 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht aus- drücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Ein- speicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk be- rechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtemPapier. Springer Vieweg ist eine Marke von Springer DE. Springer DE ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+BusinessMedia www.springer-vieweg.de V Vorwort Die Vernetzung im und mit dem Automo- weislich wichtigen Beitrag zur Vision des bil ist unaufhaltsam. Der Anstieg der unfallfreien Fahrens leisten. Fahrzeugfunktionen hat schon vor Jah- Aus dem Blickwinkel der Car-IT werden ren dazu geführt, dass die Komplexität im zweiten Teil Fragen der Infrastruktur, nur dann zu beherrschen ist, wenn elekt- der IT-Sicherheit bei Elektrofahrzeugen, ronische Systeme miteinander vernetzt der Software und der Architekturintegra- werden. Umweltschutz, Sicherheit und tion behandelt. Für Automobilhersteller Komfort standen bisher im Vordergrund. und Zulieferer eröffnet die Fahrzeug-IT Jetzt erhalten immer mehr Assistenz- große Chancen, aber viele Aufgaben war- und Infotainmentsysteme Einzug ins ten noch auf eine praxisgerechte Lösung. Fahrzeug. Einher geht die Verbindung Die beschriebenen Ergebnisse sind Anre- nach außen und in der Folge zum Inter- gungen dafür, die Durchdringung der net. Die Mensch-Maschine-Interaktion Fahrzeugtechnik mit diesem Thema vor- hat damit eine neue Dimension erreicht. anzutreiben. Die neuen Entwicklungen treiben die Im dritten Teil dieses Bandes liegt der Vernetzung nach stärker an als das bisher Schwerpunkt auf den Konzepten. Hier vorauszusagen war. fließen Themen zusammen, deren Wis- Die Motivation für diesen Band aus der sen eine unumgängliche Voraussetzung ATZ/MTZ-Reihe von Springer Vieweg ist, um die vielfältige Aufgliederung der war, die in den Zeitschriften ATZ und Vernetzung im Automobil ganzheitlich ATZelektronik veröffentlichten Entwick- zu verstehen. Im Detail erlaubt sie einen lungsarbeiten hinsichtlich ihrer Zu - Einblick in die Zusammenführung der kunfts fähigkeit einem breiteren Fach- Einzelsysteme zu einem wirkungsvollen publikum zu vermitteln. Im ersten Teil Gesamtsystem. stehen Themen der Sicherheit im Mittel- punkt. Hier können zum Beispiel Assis- Stuttgart, Dezember 2013 tenzsysteme mit der Kommunikation der Fahrzeuge untereinander einen nach- Wolfgang Siebenpfeiffer VI Autorenverzeichnis Teil 1: Sicherheit Dipl.-Ing. (FH) Andreas Raith ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Das Vernetzte Auto – nur mit offenen Institut für angewandte Forschung der Architekturen gelingt es Hochschule Ingolstadt. Hans-Georg Frischkorn Executive Vice President Automotive Dipl.-Ing. Daouda Sadou Division, ESG Elektroniksystem- und ist Leiter der Abteilung Test und Func- Logistik-GmbH tional Safety Management, Insassen- schutz und Inertialsensorik bei der Vernetzung zwischen Airbag und ESP zur Continental Automotive GmbH in Vermeidung von Folgekollisionen Regensburg. Dipl.-Ing. Alexander Häusser Dr.-Ing. Christian Schyr ist Abteilungsleiter Engineering Systems ist Produktmanager Testsysteme bei der Vehicle Motion and Safety im Bereich IPG Automotive GmbH in Karlsruhe. Chassis Systems Control bei der Robert Bosch GmbH in Stuttgart. Mehr Sicherheit durch Positions- Dipl.-Ing. Ralf Schäffler bestimmung mit Satelliten und ist Entwicklungsingenieur bei Enginee- Landmarken ring Systems Vehicle Motion and Safety Dr.-Ing. Dipl.-Ing. Roland Krzikalla im Bereich Chassis Systems Control bei ist Koordinator von Forschungsprojek- der Robert Bosch GmbH in Stuttgart. ten zu Infrastruktursensorik und Umfel- derfassung in Fahrzeugen mit Laser- Dipl.-Ing. Andreas Georgi scannern bei der Sick AG in Hamburg. ist Gruppenleiter in der Abteilung für Im Forschungsprojekt Ko-PER leitet er Fahrzeugsicherheits- und Assistenz- die Arbeitsgruppe Fahrzeug-Eigen- systeme im Zentralbereich Forschung lokalisierung. und Vorausentwicklung der Robert Bosch GmbH in Stuttgart. Dipl.-Inf. Andreas Schindler ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter für die Dr.-Ing. Stephan Stabrey Gebiete der Umgebungsperzeption und ist Entwicklungsingenieur für Fahrzeug- landmarkenbasierten Fahrzeug-Eigen- sicherheits- und Assistenzsysteme im lokalisierung am Institut Forwiss der Zentralbereich Forschung und Vor- Universität Passau. ausentwicklung der Robert Bosch GmbH in Stuttgart. Dipl.-Ing. Matthias Wankerl ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter mit Testsystem für integrierte, hochvernetzte dem Schwerpunkt GNSS/INS-Datenfusi- Sicherheitssysteme on zur Fahrzeug-Eigenlokalisierung am Dipl.-Ing. (FH) Kathrin Sattler Institut für Theoretische Elektrotechnik ist Wissenschaftliche Mitarbeiterin am und Sys temoptimierung (ITE) des Karls- Institut für angewandte Forschung der ruher Instituts für Technologie (KIT). Hochschule Ingolstadt. Autorenverzeichnis VII Dr. rer. nat. Dipl.-Phys. Reiner Wert- Dipl.-Ing. Norbert Schebitz heimer ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter im war Referent für technische Perzeption, Bereich der menschzentrierten Entwick- Fahrerassistenz und präventive Sicher- lung von Fahrerassistenz am DLR- heit bei der BMW Group Forschung und Institut für Verkehrssystemtechnik in Technik in München. Er ist Leiter des Braunschweig. Forschungsprojekts Ko-PER auch nach PD Dr. Frank Köster seiner Pensionierung in 2011. leitet die Abteilung Automotive im DLR- Institut für Verkehrssystemtechnik in Wirkungsanalyse von Abstandsregelung Braunschweig. und Abstandswarnung Dipl.-Ing. Mohamed Benmimoun Automatische Manöverentscheidungen auf ist Teamleiter Aktive Sicherheit FAS am Basis unsicherer Sensordaten Institut für Kraftfahrzeuge (ika) der Dr.-Ing. Robin Schubert RWTH Aachen University. war Wissenschaftlicher Mitarbeiter an Dipl.-Ing. Andreas Pütz der Professur für Nachrichtentechnik ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter am der TU Chemnitz und ist nun geschäfts- Institut für Kraftfahrzeuge (ika) der führender Gesellschafter der Baselabs RWTH Aachen University. GmbH in Chemnitz. Dr.-Ing. Adrian Zlocki Satellitenbasiertes Kollisionsv ermeidungs- ist Leiter des Geschäftsbereichs Fah- system rerassistenz am Institut für Kraftfahr- Dipl.-Ing. Frederic Christen zeuge (ika) der RWTH Aachen leitet das Team „Simulation Verkehr und University. FAS“ in der Abteilung Fahrerassistenz Prof. Dr.-Ing. Lutz Eckstein der Forschungsgesellschaft Kraftfahr- ist Leiter des Instituts für Kraftfahrzeuge wesen mbH Aachen. (ika) der RWTH Aachen University. Univ.-Prof. Dr.-Ing. Lutz Eckstein ist Leiter des Instituts für Kraftfahrzeuge Fahrerunterstützung beim Ein- und der RWTH Aachen. Ausfädeln Dipl.-Ing. Sascha Knake-Langhorst Dipl.-Inf. Alexander Katriniok ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter im ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Bereich Situationserfassung und Daten- Institut für Regelungstechnik der RWTH management am Institut für Verkehrs- Aachen. systemtechnik des Deutschen Zentrums Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dirk Abel für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Braun- ist Leiter des Instituts für Regelungs- schweig. technik der RWTH Aachen. Dipl.-Ing. Christian Löper ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter im „Keine unüberwindbaren Hürden beim Bereich der Funktionsentwicklung für automatisierten Fahren“ Assistenz- und Automationssysteme am Interview von Markus Schöttle mit DLR-Institut für Verkehrssystemtechnik Prof. Dr. Ralf G. Herrtwich, Daimler AG in Braunschweig. VIII Vernetztes Automobil Teil 2: Car-IT Dirk Grossmann ist Gruppenleiter für Embedded Soft- Echtzeitfähige Car-to-X-Kommunikations- ware bei der Vector Informatik GmbH absicherung und E/E-Architekturi ntegration in Stuttgart. Dr. Ing. Benjamin Glas war Wissenschaftlicher Mitarbeiter des Pretended Networking Migrationsfähiger Instituts für Technik der Informations- Teilnetzbetrieb verarbeitung (ITIV) am Karlsruher Jörg Speh Institut für Technologie (KIT) und ist arbeitet im Bereich E/E-Architektur bei nun Mitarbeiter Embedded Security der der Volkswagen AG in Wolfsburg. Robert Bosch GmbH in Stuttgart. Dr. Marcel Wille Dr.-Ing. Oliver Sander arbeitet im Bereich VW-Fahrzeugver- war Wissenschaftlicher Mitarbeiter des netzung und ist Autosar-Projektleiter ITIV am KIT und ist dort verantwort- für die Volkswagen AG in Wolfsburg. lich für die Forschungsgruppe Auto- mobiltechnik am KIT in Karsruhe. IT-Sicherheit in der Elektromobilität Prof. Dr.-Ing. Klaus D. Müller-Glaser Prof. Dr.-Ing. Christof Paar ist Teil der kollegialen Institutsleitung führt den Lehrstuhl Eingebettete Sicher- des ITIV am KIT und Direktor des For- heit an der Fakultät für Elektrotechnik schungsbereichs Embedded Systems und Informationstechnik der Ruhr-Uni- and Sensors Engineering (ESS) am versität B ochum. Forschungszentrum Informatik (FZI) Dr.-Ing. Marko Wolf in Karlsruhe. ist Senior Security Engineer der Escrypte Prof. Dr.-Ing. Jürgen Becker GmbH – Embedded Security in Bochum. ist Teil der kollegialen Institutsleitung Dipl.-Ing. Ingo von Maurich des ITIV am KIT, Chief Higher Education ist Mitarbeiter der Arbeitsgruppe Sichere Officer des KIT und Direktor des For- Hardware an der Fakultät für Elektro- schungsbereichs ESS des FZI in Karls- technik und Informationstechnik der ruhe. Ruhr-Universität Bochum. Ladetechnik und IT für Elektrofahrzeuge System-on-Chip-Plattform verbindet Knut Hechtfischer Endgeräte- und Automobiltechnik ist Mitbegründer und Geschäfts führer Andreas Burkert, ATZ-Korrespondent von Ubitricity, Gesellschaft für verteilte Energiesysteme mbH in Berlin. Perspektiven softwarebasierter Dr. Norbert Zisky Konnektivität ist Leiter der Arbeitsgruppe Datenkom- Andreas Burkert, ATZ-Korrespondent munikation und -sicherheit in der Abtei- lung Medizinphysik und Metrologische „Wir gehen unseren Weg“ Informationstechnik an der Physika- Interview von Markus Schöttle mit lisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) Dipl.-Ing. Ralf Lamberti, Leiter Vorent- in Berlin. wicklung und Infotainment, Daimler AG Markus Hauser ist Projektleiter Softwareentwicklung im Bereich Komponentenentwicklung bei Gigatronik in Stuttgart. Autorenverzeichnis IX Sichere Botschaften – Moderne Krypto- Teil 3: Konzepte graphie zum Schutz von Steuergeräten Assistenzsystem für mehr Kraftstoff- Dr. Marko Wolf effizienz ist Technischer Leiter der Escrypt GmbH Philip Markschläger in München. ist Entwicklungsingenieur Energie- André Osterhues management bei der Porsche AG in ist Niederlassungsleiter der Escrypt Weissach. GmbH in Bochum. Hans-Georg Wahl ist Doktorand des Instituts für Fahr- Fahrerassistenzsysteme – Effizienter zeugtechnik am Karlsruher Institut für Entwurf von Softwarekomponenten Technologie (KIT) in Karlsruhe. Dr. Robin Schubert ist Geschäftsführer der Baselabs GmbH Dr. Frank Weberbauer in Chemnitz. ist Leiter Konzepte & Funktionen Energiemanagement bei der Porsche AG Chiplösungen für Fahrerassistenzsysteme in Weissach. Philipp Hudelmaier Dr. Matthias Lederer ist System Engineer im Bereich Business ist Leiter Energiemanagement bei Development und System Solutions der Porsche AG in Weissach. bei Fujitsu Semiconductor Europe in München. Teilnetzbetrieb – Abschaltung inaktiver Dr. Karsten Schmidt Steuergeräte ist System Engineer im Bereich Business Stephan Esch Development und System Solutions ist Leiter E/E Fahrzeugvernetzung bei bei Fujitsu Semiconductor Europe in der Audi AG in Ingolstadt. München. Jürgen Meyer arbeitet im Projekt Teilnetzbetrieb und Head-up-Display – Die nächste Generation WakeUp-Sleep-Konzepte bei der Audi mit Augmented-Reality-Technik AG in Ingolstadt. Dr. Jochen Blume ist Leiter der Basisentwicklung Elektro- Günter Linn mechanik im Bereich Instrumentation & arbeitet im Bereich Physical Layer Flex- Driver HMI bei Continental in Baben- ray und Hardware-Teilnetz betrieb bei hausen. der Audi AG in Ingolstadt. Dr. Thorsten Alexander Kern Vollautomatische Kamera-zu-Fahrzeug- ist Leiter der Head-up-Display- Ent- Kalibrierung wicklung im Bereich Instrumentation & Dipl.-Inf. Juri Platonov Driver HMI bei Continental in Baben- ist Systemberater Computer Vision bei hausen. ESG in München. Dr. Pablo Richter Pawel Kaczmarczyk (M.Sc.) ist Head-up-Display-Experte im Bereich ist Systemingenieur Computer Vision Instrumentation & Driver HMI bei bei ESG in München. Continental in Babenhausen. Dipl.-Ing. Thomas Gebauer ist Systemingenieur Computer Vision bei ESG in München.