Ein Gateway in die Zukunft: Innovative Middleware für den Prototypen des VW ID. Buzz AD

Für dieses Projekt, das in Hamburg in den öffentlichen Feldversuch gestartet ist, werden die ID. Buzz AD-Fahrzeuge mit komplexer Technik ausgestattet. Mehrere Software- und Hardware-Firmen stimmen hier ihre Komponenten aufeinander ab, um am Ende ein autonomes Fahrzeug auf die Straße zu bringen. TRIOVEGAs Custom Software Solutions-Team liefert mit einer gänzlich neu entwickelten Gateway-Middleware das Herzstück für die Kommunikation der Steuergeräte im Prototypen des ID. Buzz AD.

Autonomes Fahren – eine technische Herausforderung

Um den Prototypen selbstständig fahren lassen zu können, mussten drei zentrale Steuergeräte Daten miteinander austauschen:

• Das Self-Driving System (SDS), das von Argo AI entwickelt wurde, ist Sitz der KI-Logik für den Fahrvorgang. Anhand der Sensor- und Kameradaten trifft dieses die Fahrentscheidungen.
• Cassiopeia, das Steuergerät von IAV, steuert anhand dieser Entscheidungen dann die Fahrzeugfunktionen.
• Das MaaS-System von MOIA übernimmt die Sensorik im Innenraum und steuert die spezifischen Funktionen für das Ridepooling: bspw. die Türen zu schließen, wenn alle Fahrgäste sitzen und angeschnallt sind.

Aufgabe von TRIOVEGA Custom Software Solutions war es nun, zwischen diesen drei Komponenten mit einem Gateway zu vermitteln und die multidirektionale Kommunikation über verschiedene Protokolle und Services hinweg zu ermöglichen.

Eine wesentliche technische Herausforderung stellt dabei die Netzwerkkommunikation dar: Das im Automobilbereich verwendete SOME/IP-Framework basiert auf IP-Kommunikation, die nicht für Echtzeit ausgelegt ist. Das entwickelte Gateway kompensiert daher mithilfe der vSomeIP-Bibliothek den Verlust von Datenpaketen und Verzögerungen, denn diese wären fatal für den Betrieb des Fahrzeugs. Um den strengen Sicherheitsanforderungen in der Automobilindustrie gerecht zu werden, müssen die Zulieferer höchste Standards in allen Bereichen einhalten. Die Zertifizierung nach dem höchsten auch an sicherheitskritischen Projekten im Automobilbereich mitarbeiten zu können.

Der Weg zur Lösung – Projektablauf und Entwicklungsprozess

Das Projekt gliederte sich nach TRIOVEGAs Proven Project Plan in drei übergeordnete Phasen:

1. Phase: Design und Konzeption

Zu Beginn im Jahr 2021 stand eine längere Beratungsphase, in der TRIOVEGA basierend auf den Anforderungen, die gemeinsam mit VW und IAV definiert wurden, drei unterschiedliche Lösungsvorschläge für den Prototypen konzeptioniert hat. Dafür wurden unterschiedliche Kommunikationsstandards evaluiert:

“Ich habe meine Erfahrung mit SOME/IP eingebracht, andere Kollegen ihre im Bereich der Gateway- und Steuergeräteentwicklung. So haben wir unsere Fachkenntnisse im Team vereint, um unterschiedliche Lösungsvorschläge intern zu diskutieren”, sagt Yasin Alakese, Lead Developer TRIOVEGA im ID. Buzz Pilot-Projekt. “Am Ende konnten wir drei klare Optionen präsentieren – mit Vor- und Nachteilen.”

2. Phase: Development

Nachdem die Wahl auf die Lösung mit SOME/IP gefallen war, begann TRIOVEGA mit der Entwicklung. Man entschied sich intern für die Umsetzung in einer agilen Struktur nach Scrum, obwohl Automobilprojekte – wie auch bei VW – meist klassisch organisiert sind. Das ermöglichte dem Team, auf dynamische Veränderungen in den Anforderungen direkt und pragmatisch reagieren zu können und trotzdem effizient Projektfortschritte zu erzielen.

Die Stakeholder wurden mit klaren Schnittstellen und Feedbackzyklen dennoch nahtlos in die Kommunikation eingebunden: “Die enge Verzahnung und gleichzeitig unsere Flexibilität als kleines Team wurde von VW besonders geschätzt. Das unterscheidet uns deutlich von großen Wettbewerbern, bei denen man gegen starre Prozesse kämpft“, resümiert Jendrik Menz.

3. Phase: Inbetriebnahme

Die Software wurde anschließend so früh wie möglich auf die Straße gebracht, um im Prototyp des VW ID. Buzz AD ausgiebig unter kontrollierten Bedingungen getestet werden zu können. Die Testphase begleitete das Team von TRIOVEGA in enger Abstimmung mit VW, um zügig Updates liefern zu können, die allen Sicherheitsanforderungen entsprechen. Aufgrund der hohen Qualität in der Vorarbeit wurden fast keine Bugs im Betrieb identifiziert – ein rundum gelungener Test.

Die Lösung – Gateway-Middleware auf Mikroprozessor

In der von TRIOVEGA entwickelten Kommunikationsschicht sind mehrere Protokolle und Services integriert, um verschiedene Schnittstellen zu bedienen. Daher handelt es sich nicht um ein rein vermittelndes Gateway, sondern ein System, das mehrere Aufgaben übernimmt. Neben SOME/IP kommt so z.B. auch Ubus zum Einsatz, ein leichtgewichtiges Embedded-Protokoll für die interne Kommunikation mit den Fahrzeugfunktionen.

Anstatt auf klassische Mikrocontroller zurückzugreifen, die mit spezialisierten Technologien programmiert werden müssen, werden moderne Mikroprozessoren eingesetzt, auf denen ein Linux-Betriebssystem läuft. So kann die Logik auch im Nachgang noch erweitert werden oder Sicherheitsupdates Over-the-air direkt in den Fahrzeugen installiert werden. Ein echter Fortschritt, der für innovative MaaS-Projekte wie MOIA und die VW ID. Fahrzeugflotte gleichermaßen bedeutsam ist.

Fazit – ein gelungenes Projekt unter verschärften Bedingungen

Zum Projektabschluss konnte das TRIOVEGA-Team die implementierte Lösung mit einem vollständigen Software Development Kit (SDK) an den Kunden übergeben und VW so in die Lage versetzen, die Software selbst zu testen, betreiben oder weiterzuentwickeln. Der Idealfall für eine komplexe technische Architektur mit vielen Abhängigkeiten – besonders in einem Pilot-Projekt, in dem die gesamte Technik frühzeitig unter realen Bedingungen im Testfahrzeug des ID. Buzz AD eingesetzt wurde.

Diese Realitätsnähe wurde zusätzlich durch den Zeitpunkt des Projekts mitten in der Corona-Pandemie erschwert, als eine Zusammenarbeit vor Ort kaum möglich war und die gesamte Kommunikation online stattfand. Trotz dieser Einschränkung zeigten sich beide Seiten höchst zufrieden mit dem Ablauf:

“Zu hören, dass die Zusammenarbeit mit uns eine andere Hausnummer war – unkomplizierter, flexibler als die großen Player und trotzdem absolut zuverlässig – war ein schönes Feedback”, sagt Menz. “Am Ende geht es beim autonomen Fahren um jedes einzelne Zahnrad. Und wir konnten eines davon in Top-Qualität liefern. Es ist ein großartiges Gefühl, an der Mobilität der Zukunft mitgearbeitet zu haben.”

Das Projekt für den autonomen VW ID. Buzz AD zeigt, wie individuelle Softwarelösungen, agile Entwicklungsmethoden und enge, vertrauensvolle Zusammenarbeit auch unter anspruchsvollen Rahmenbedingungen mit vielen Stakeholdern zum Erfolg führen. Mit der entwickelten Gateway-Middleware konnte TRIOVEGA eine zuverlässige Kommunikationsbasis zwischen sicherheitskritischen Steuergeräten schaffen, sie frühzeitig in den Prototypeneinsatz überführen und damit einen zentralen Beitrag zur Realisierung autonomer Mobilität im Volkswagen-Konzern leisten.