Vor dem Crash ins Casino: Zufallssimulation für Airbag-Elektronik

Passive Sicherheit wird bei den meisten Autoherstellern mittlerweile groß geschrieben: Gurtstrammer, Seiten- und Frontairbags sollen die Insassen im Falle eines Crashs vor größerem Schaden schützen. In diesen Sicherheitssystemen steckt eine ausgefeilte Elektronik, die innerhalb von Tausendstelsekunden entscheidet, ob beispielsweise der Airbag ausgelöst werden soll. Entfaltet sich der Luftsack ohne Grund, können Personen schwer verletzt werden; wird er zu spät aktiv, kann er die Insassen nicht effektiv schützen. Die Entscheidung für den richtigen Zeitpunkt trifft das so genannte Steuergerät, in dem die Daten verschiedener Sensoren zusammenlaufen.

Mit der Simulation des Auslöseverhaltens von Steuergeräten hat sich Carmen Maurus in ihrer Diplomarbeit beschäftigt, die von Professor Manfred Sommer (Professur für Angewandte Mathematik an der Katholischen Universität Eichstätt-Ingolstadt) und Professor Wolfgang Bischoff (Professur für Statistik) betreut wurde. Die Arbeit entstand in Kooperation mit dem Autoelektronik-Hersteller Continental Temic microelectronic GmbH, der an seinem Ingolstädter Standort unter anderem Airbag-Steuergeräte entwickelt. „Ein Problem für den richtigen Auslösezeitpunkt sind Toleranzen in der Fahrzeugstruktur und der Messgenauigkeit der Sensoren, die ihre Daten an das Steuergerät liefern“, erklärt Carmen Maurus. Mit diesen Abweichungen muss das Gerät jedoch zurecht kommen. Wie es die Toleranzen verarbeitet, lässt sich am Computer simulieren.

Carmen Maurus verwendete dazu die so genannte Monte-Carlo-Methode, in der Prinzipien der Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik verwendet werden. Das Airbag-Steuergerät wurde dazu mit simulierten Sensordaten konfrontiert, die gleichzeitig und unabhängig voneinander „erwürfelt“, also wie im Casino von Monte Carlo zufällig generiert wurden. Carmen Maurus konnte in ihrer Diplomarbeit zeigen, dass sich schon mit verhältnismäßig wenigen Simulationsdurchläufen fundierte Aussagen über das Verhalten des Airbag-Steuergeräts machen lassen. Diese Erkenntnis spart Rechen- und auch Arbeitszeit. „Dank Frau Maurus sind wir in der Lage, die Monte-Carlo-Methode als verifiziertes und validiertes Instrument für die statistische Bewertung von Steuergeräten einzusetzen“, sagt Dr. Mario Götz von Continental Temic, der bis 2001 Assistent am KU-Lehrstuhl für Angewandte Mathematik war.