Warum die statische Analyse der Schlüssel zur Erfüllung der ADAS-Sicherheitsstandards ist

Die jüngsten Unfälle mit Fahrzeugen mit automatisierten Fahrsystemen (ADS) und ADAS haben eine verstärkte behördliche Kontrolle ausgelöst. Zwischen Juni 2021 und Juni 2024 gab es fast 4,000 Vorfälle wurden angezeigt unter Einbeziehung dieser Systeme.

Zum Kontext: In autonomen Fahrzeugen sind Millionen von Codezeilen für die Entscheidungsfindung in Echtzeit zuständig. Selbst der kleinste Defekt kann im Straßenverkehr schwerwiegende Folgen haben.

Diese Komplexität, gepaart mit einer Verschärfung Sicherheitsstandards wie ISO 26262, ISO 21448, MISRA und UNECE-Regelung Nr. 157 erfordern einen proaktiven Ansatz zur Softwarequalität. Statische Codeanalyse in Kombination mit automatisierten Testmaßnahmen sind wichtige Komponenten in diesem Prozess.

In diesem Artikel untersuchen wir, wie die statische Codeanalyse und die Automatisierung von CI/CD während des gesamten Entwicklungszyklus die Sicherheit softwarekritischer Fahrzeuge verbessern können.

ADAS-Rollen in SDVs und Schlüsselfunktionen

ADAS ist eine wichtige softwaregesteuerte Funktion in SDVs. Es nutzt fortschrittliche Software, um wichtige Fahrassistenzfunktionen bereitzustellen, darunter Kollisionsvermeidung, adaptive Geschwindigkeitsregelung und automatisches Parken.
Um die Systemleistung zu verbessern, eine reibungslose Kommunikation zwischen den Komponenten zu ermöglichen und eine Echtzeitkoordination zwischen verschiedenen Subsystemen wie Bremsen, Lenkung, Drosselklappensteuerung und anderen kritischen Funktionen sicherzustellen, basiert ADAS auf zentralisierten elektronischen Architekturen.

Diese Architekturen nutzen zentrale Recheneinheiten mit hoher Leistung zur Verarbeitung von Sensordaten, zur Durchführung einer Sensorfusion und zur Ausführung erweiterter Entscheidungsprozesse, um die Fahrzeugsicherheit und -automatisierung zu verbessern.
Um erweiterte Funktionen auf SDVs bereitzustellen, verfügt ADAS über die folgenden Funktionalitäten.

Kollisionsvermeidung und Notbremsung

ADAS verwendet Radar, LiDAR und Kameras, um potenzielle Kollisionen zu erkennen. Das System kann den Fahrer warnen oder autonom eine Notbremsung durchführen, um die Wahrscheinlichkeit von Auffahrunfällen zu verringern.

Adaptive Systeme für verbesserte Steuerung

Die adaptive Geschwindigkeitsregelung und der Spurhalteassistent überwachen kontinuierlich die Verkehrsbedingungen und passen Geschwindigkeit und Lenkung an, um sichere Abstände einzuhalten und die Fahrzeuge in der Mitte ihrer Spur zu halten. Diese Systeme nehmen Anpassungen in Echtzeit vor, um eine bessere Kontrolle in dynamischen Verkehrssituationen zu gewährleisten.

Bildverarbeitungs- und Erkennungssysteme

Durch Sensorfusion und Computervision können ADAS Hindernisse, Verkehrsschilder, Fahrbahnmarkierungen und Fußgänger erkennen und so die Sicherheit bei schlechten Sichtverhältnissen und bei Nachtfahrten erhöhen.

Fahrzeug zu allem (V2X)

KommunikationDurch V2X-Kommunikation können Fahrzeuge mit der Infrastruktur in der Nähe, mit Fußgängern und anderen Fahrzeugen interagieren. Dies verbessert die Situationswahrnehmung und hilft, Unfälle zu verhindern, bevor sie passieren.

Navigations- und Leitsysteme

ADAS integriert hochauflösende Karten und GPS, um Echtzeitnavigation, spurgenaue Führung und Routenoptimierung zu ermöglichen und so effizienteres und sichereres Reisen zu gewährleisten.

Herausforderungen bei der Entwicklung von ADAS

Wie jedes sicherheitskritische Softwaresystem ist auch die Entwicklung fortschrittlicher Fahrerassistenzsysteme eine komplexe Aufgabe. Die Anwendungsfälle müssen größtenteils sicherheitskritische Fragen beantworten wie:

• Ist die Software sicher in der Anwendung?
• Erfüllt es die gesetzlichen Vorschriften?
• Wie lange kann es den Anforderungen an die Echtzeitleistung standhalten?

Damit ein ADAS-System auf den Markt kommen kann, muss es in unvorhersehbaren Fahrsituationen, in denen selbst kleine Fehler katastrophale Folgen haben können, einwandfrei funktionieren.

Eine der größten Herausforderungen für Entwickler besteht daher darin, die funktionale Sicherheit zu gewährleisten, wie sie in Normen wie ISO 26262 beschrieben wird.

Dieser Standard definiert Sicherheitsmaßnahmen für elektronische Systeme in Fahrzeugen und erfordert strenge Prozesse zur Minderung von Risiken durch Hardware- oder Softwarefehler. Beispielsweise schreibt er vor, potenziellen Gefahren Automotive Safety Integrity Levels (ASILs) zuzuweisen und fehlertolerante Designs zu implementieren, um diese Sicherheitsziele zu erreichen.

Die Gewährleistung der Echtzeitleistung ist eine weitere Hürde, die Entwickler bewältigen müssen. ADAS-Systeme verarbeiten riesige Mengen an Sensordaten, etwa von Kameras, LiDAR, Ultraschallsensoren, Infrarotsensoren, GNSS-Empfängern und IMUs, um sekundenschnelle Entscheidungen zu treffen. Standards wie ISO 21448 (Sicherheit der beabsichtigten Funktionalität) gehen dieses Problem an, indem sie sich auf die Minimierung von Risiken durch Systembeschränkungen in komplexen Umgebungen konzentrieren.

Die Einhaltung sich entwickelnder Vorschriften erhöht die Komplexität zusätzlich. Die UNECE-Verordnung Nr. 157 beispielsweise regelt automatische Spurhaltesysteme (ALKS) und erfordert strenge Tests unter bestimmten Bedingungen. Ebenso gewährleistet ISO/SAE 21434 Schutz vor Cybersicherheit gegen potenzielle Angriffe auf Fahrzeugsysteme.

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, greifen Unternehmen auf automatisierte Testplattformen wie Parasoft zurück, die den Entwicklungsteams helfen, Fehler aufzuspüren, bevor Codes in eine Produktionsumgebung übertragen werden.

Die automatisierten Testlösungen von Parasoft sind auf die Einhaltung von Automobilstandards zugeschnitten wie ISO 26262 , ISO 21434 , AUTOSAR C ++ 14 und MISRA.

Mithilfe des Parasoft C/C++Tests können Teams beispielsweise statische und dynamische Analysen durchführen, um Defekte und Schwachstellen schon früh im Entwicklungszyklus zu erkennen und die Einhaltung von Vorschriften durch anpassbare Dashboards und ausführliche Berichte sicherzustellen.

Dieser Ansatz beschleunigt nicht nur die Markteinführungszeit, sondern gewährleistet auch die Bereitstellung sicherer, zuverlässiger und konformer ADAS-Software.

Rolle der statischen Analyse in der ADAS-Entwicklung

Die statische Codeanalyse spielt eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung der Softwarezuverlässigkeit, indem sie Fehler, Schwachstellen und Konformitätsprobleme erkennt, bevor der Code ausgeführt wird.

Warum statische Analyse wichtig ist

Im Gegensatz zu dynamischen Tests, bei denen die Software ausgeführt werden muss, wird bei der statischen Analyse der Code im Ruhezustand geprüft, sodass Fehler bereits in der frühen Entwicklungsphase erkannt werden. So lassen sich potenzielle Fehler erkennen, bevor sie zu kostspieligen Problemen werden. Darüber hinaus verbessert sich die Codequalität, Wartbarkeit und Sicherheit, was die statische Analyse zu einem unverzichtbaren Tool für ADAS-Entwickler macht.

Kontrollfluss- und Datenflussanalyse zur frühzeitigen Fehlererkennung

ADAS-Software basiert auf komplexen Algorithmen, die Sensordaten in Echtzeit verarbeiten. Die Kontrollflussanalyse stellt sicher, dass sich Ausführungspfade wie erwartet verhalten, während die Datenflussanalyse verfolgt, wie sich Variablen im Laufe des Programms ändern. Diese Techniken helfen dabei, Race Conditions, Speicherlecks und unbeabsichtigtes Verhalten aufzudecken – Probleme, die andernfalls unbemerkt bleiben könnten, bis ein tatsächlicher Fehler auftritt.

Sicherstellung der Konformität mit ISO 26262 und MISRA

ISO 26262 und Codierungsstandards für Automobilsoftware (MISRA) legen strenge Anforderungen für die ADAS-Entwicklung fest. Die Durchführung einer statischen Analyse automatisiert die Einhaltung von Codierungsstandards und reduziert so das Risiko von im Feld festgestellten Problemen und den Bedarf an kostspieligen Nacharbeiten.

Parasofts Einsatz von KI zur statischen Analyse

Wir befinden uns im Zeitalter der künstlichen Intelligenz und Parasoft hinkt bei der Einführung von KI-Technologien in seinem gesamten Ökosystem nicht hinterher.

Parasoft Lösungen zur statischen Codeanalyse Verwenden Sie erweiterte KI- und ML-Algorithmen, um die Softwarequalität zu verbessern und die Einhaltung von Vorschriften durchzusetzen. Durch die Integration von Mustererkennung, regelbasierter Analyse und Datenflusstechniken erkennt die Plattform automatisch Schwachstellen, Codierungsfehler und Compliance-Probleme in Codiersprachen wie C/C++, Java, C# und VB.NET.

Die statische Analyselösung priorisiert Regelverletzungen und bietet umsetzbare Korrekturen, wodurch der Zeit- und Kostenaufwand für die Behebung reduziert wird.

Um die agile Entwicklung zu fördern, kann die Lösung auch in CI/CD-Pipelines integriert werden, um Teams schnelle Iterationen unter Gewährleistung von Sicherheitsmaßnahmen zu ermöglichen.

Schlussfolgerung

Die Entwicklung sicherer und zuverlässiger ADAS erfordert mehr als nur Innovation. Sie erfordert strenge Tests, Leistungsvalidierung in Echtzeit und strikte Einhaltung gesetzlicher Vorschriften. Angesichts zunehmender Sicherheitsbedenken und zunehmender Rückrufaktionen müssen Automobilhersteller mehr tun, als nur Standards zu erfüllen, um sicherzustellen, dass diese Systeme auf der Straße einwandfrei funktionieren. Die automatisierten Testlösungen von Parasoft, einschließlich statischer Analyse, simulationsbasierter Validierung und Konformitätsüberprüfung, spielen eine entscheidende Rolle bei der Überbrückung der Lücke zwischen Entwicklung und Sicherheit in der realen Welt.