Sebastian Siegl - Spezifikation und Verifikation von eingebetteten Echtzeitsystemen in Fahrzeugen

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Produktbeschreibung

Durch den Einsatz intelligenter eingebetteter Echt-Zeit Systeme werden zunehmend sichere und effiziente Automobile entwickelt. Internationale Standards wie die ISO 26262 stellen hierbei neue Anforderungen an die Methoden zur Spezifikation, Verifikation und Validierung. In dieser Arbeit wird eine modellzentrierte Methode zur Spezifikation und zum systematischen Test von eingebetteten Systemen vorgestellt. Ein Hauptaugenmerk ist die Vertrauensbildung und Vertrauenserhöhung in die Qualität des in der Entwicklung befindlichen Systems durch Einsatz geeigneter Methoden in der Spezifikations-, der Design- und der Testphase. Eine integrale Eigenschaft ist die Berücksichtigung von Echt-Zeit Anforderungen im gesamten Entwicklungsprozess. Hierfür wird das beabsichtigte Sollverhalten des Systems frühzeitig analysiert und in ein formales Modell überführt. Das Zeit-Benutzungsmodell ist das durchgängige Artefakt zur Spezifikation und den Aktivitäten der Qualitätssicherung. Das Modell dient als Basis für die weiteren Schritte zur Auslegung und der Absicherung des Systems. Erste Designentscheidungen und Implementierungen können durch automatische und systematische Generierung von Testfällen für die Model-in-the-Loop-Ausführung frühzeitig in agilen Entwicklungsprozessen validiert werden. Auf Basis des Zeit-Benutzungsmodells werden Testmanagementindikatoren zur Abschätzung des Testaufwands bestimmt. Die im Modell hinterlegte Zeitinformation wird explizit in den Berechnungen berücksichtigt. Damit ist eine realistische Abschätzung des Testaufwands zur Erreichung von Testzielen und Testendekriterien möglich. Strategien zur Testfallgenerierung mit Zeit-Benutzungsmodellen ermöglichen die Ableitung von Testfällen zur Absicherung von nicht funktionalen Anforderungen und Eigenschaften des Systems. Neu entwickelte Algorithmen verwenden die im Modell hinterlegte Zeitinformation, um Testfälle zu generieren, die neben der Varianz in der Stimulation auch die Varianz in der Zeit in Testfällen abbilden. Damit wird eine realistische Verifikation von funktionalen und nicht funktionalen Anforderungen erreicht. Durch den Einsatz von Referenzmodellen während der Testfallgenerierung können zusätzliche Aspekte des Verhaltes des Systems verifiziert werden und die Aussagekraft der Testaktivitäten maximiert werden. Außerdem wird hiermit das Testmodell modularisiert und die Übersichtlichkeit erhöht. Die Methode wird an dem automobilen Funktionsbeispiel „Anschnallerinnerung“ vorgestellt. Zwei in Zusammenarbeit mit der AUDI AG durchgeführte Projekte - „Energiemanagement im Hardware-in-the-Loop Test“ und „Testgetriebene Entwicklung von Funktionen der aktive Fahrzeugsicherheit im Modell-in-the-Loop Test“ - stellen die erzielten Verbesserungen dar.