Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

Link to this comparison view

Both sides previous revisionPrevious revision
Next revision
Previous revision
en:safeav:curriculum:avt-m [2025/10/30 10:54] momalaen:safeav:curriculum:avt-m [2025/11/05 09:21] (current) airi
Line 1: Line 1:
 ====== Module: Autonomy Validation Tools ====== ====== Module: Autonomy Validation Tools ======
-**Study level**                 | Master                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            |+ 
-**ECTS credits**                | 1 ECTS                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            |+**Study level** | Master | 
-**Study forms**                 | Hybrid or fully online                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            |+**ECTS credits** | 1 ECTS | 
-**Module aims**                 This master’s-level module aims to develop advanced understanding of tools, frameworks, and methodologies used in verification and validation (V&V) of autonomous and cyber-physical systems. Students will study how safety-critical validation processes evolve across industries—automotive, aerospace, and robotics—covering both physical and virtual testing. The course introduces global standards such as ISO 26262, ISO 21448, DO-178C, and UL 4600, alongside cutting-edge toolchains (Pegasus, ASAM OpenSCENARIO, CARLA, and ZalaZONE). Through simulations and case studiesstudents will gain expertise in developing test campaigns, ensuring system reliability, and aligning validation strategies with regulatory requirements                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               |+**Study forms** | Hybrid or fully online | 
-**Pre-requirements**            Strong foundation in systems engineering, control theory, and AI algorithmsExperience with programming (PythonC++, MATLAB), embedded systems, and simulation platforms (ROS 2, CARLA, Simulink). Familiarity with safety standards such as ISO 26262, ISO 21448 (SOTIF), or DO-178C is recommended. Prior knowledge of testing frameworks and data-driven development will be beneficial.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     |+**Module aims** | The aim of the course is to introduce the principlesmethods and tools used for verification and validation of autonomous and other safety-critical cyber-physical systems. The course develops students’ ability to designimplement and critically assess physicalvirtual and hybrid validation workflows in line with relevant industrial practices and standardspreparing them to apply these approaches in advanced engineering projects and research                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
-**Learning outcomes**           | Knowledge:\\ • Explain the role and structure of verification and validation in the autonomy lifecycle.\\ • Describe international standards (ISO 26262, ISO 21448, DO-178C, UL 4600) and their influence on testing processes.\\ • Understand the architecture of physical, virtual, and hybrid test environments for autonomous systems.\\ • Identify limitations and emerging research trends in simulation-based validation and safety case generation.\\ Skills:\\ • Design and execute test plans using real and simulated environments (Scenic, CARLA, rFpro, ZalaZONE).\\ • Apply AI-driven methods for scenario generation, coverage analysis, and failure detection.\\ • Integrate ASAM OpenSCENARIO and Pegasus toolchains into validation workflows.\\ • Assess compliance and produce documentation aligned with certification processes.\\ Understanding/Attitudes:\\ • Appreciate the interdependence of testing, regulation, and ethical assurance in autonomous systems.\\ • Recognize challenges of validating stochastic, learning-based algorithms.\\ • Demonstrate accountability, transparency, and critical thinking in evaluating safety and validation data.     |+**Pre-requirements** | Solid background in control engineering, systems modelling and basic artificial intelligence or machine learningAbility to program and familiarity with Linux-based development environments. Prior coursework in roboticsautonomous systems or cyber-physical systems is strongly recommended.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    
-** Topics **                    | 1. Overview of Verification and Validation (V&V):\\    – History and evolution from traditional software testing to AI-based autonomy validation.\\    – Key principles: verification vs validation, safety cases, and traceability.\\ 2. International Standards:\\    – ISO 26262, ISO 21448 (SOTIF), DO-178C, UL 4600, and IEEE P2851.\\    – Harmonization of global V&V requirements.\\ 3. Physical and Virtual Testing Environments:\\    – Real-world validation sites (ZalaZONE, MCity) and virtual tools (CARLA, rFpro, IPG CarMaker).\\    – HIL/SIL/MIL testing, sensor simulation, and environmental modeling.\\ 4. Scenario-Based Validation:\\    – Pegasus and ASAM OpenSCENARIO framework for scenario design and coverage.\\    – Edge case generation, fault injection, and adversarial testing.\\ 5. AI-Enhanced Validation:\\    – AI for test optimization, uncertainty quantification, and robustness analysis.\\ 6. Certification and Compliance:\\    – Safety argumentation, data transparency, and audit readiness.\\    – Ethical and governance challenges in autonomous validation.                                                                  |+**Learning outcomes** | **Knowledge**\\ • Explain the role and structure of verification and validation in the autonomy lifecycle.\\ • Describe international standards and their influence on testing processes.\\ • Understand the architecture of physical, virtual, and hybrid test environments for autonomous systems.\\ • Identify limitations and emerging research trends in simulation-based validation and safety case generation.\\ **Skills**\\ • Design and execute test plans using real and simulated environments.\\ • Apply AI-driven methods for scenario generation, coverage analysis, and failure detection.\\ • Integrate scenario building toolchains into validation workflows.\\ • Assess compliance and produce documentation aligned with certification processes.\\ **Understanding**\\ • Appreciate the interdependence of testing, regulation, and ethical assurance in autonomous systems.\\ • Recognize challenges of validating stochastic, learning-based algorithms.\\ • Demonstrate accountability, transparency, and critical thinking in evaluating safety and validation data.  
-**Type of assessment**          | The prerequisite of a positive grade is a positive evaluation of module topics and presentation of practical work results with required documentation                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             |+**Topics** | 1. Overview of Verification and Validation:\\    – History and evolution from traditional software testing to AI-based autonomy validation.\\    – Key principles: verification vs validation, safety cases, and traceability. \\    – International Standards\\    – Harmonization of global V&V requirements.\\ 2. Physical and Virtual Testing Environments:\\    – Real-world validation sites and virtual tools.\\    – HIL/SIL/MIL testing, sensor simulation, and environmental modeling.\\ 3. Scenario-Based Validation:\\    – Framework for scenario design and coverage.\\    – Edge case generation, fault injection, and adversarial testing.\\ 4. AI-Enhanced Validation:\\    – AI for test optimization, uncertainty quantification, and robustness analysis.\\ 5. Certification and Compliance:\\    – Safety argumentation, data transparency, and audit readiness.\\    – Ethical and governance challenges in autonomous validation.                                                                                   
-**Learning methods**            Lectures: Present theories, standards, and frameworks governing verification and validation of autonomous systems.\\ Lab worksConduct simulation-based testing using CARLA, MATLAB/Simulink, and OpenSCENARIO; perform hardware-in-the-loop experiments.\\ Individual assignmentsDevelop validation plans, compare standards, and write safety assurance documentation.\\ Self-learningReview case studies from Pegasus and ZalaZONE; analyze real certification reports and research papers.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               |+**Type of assessment** | The prerequisite of a positive grade is a positive evaluation of module topics and presentation of practical work results with required documentation                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              
-**AI involvement**              Yes — AI tools may assist in generating test scenarios, automating fault detection, and analyzing coverage metrics. Students must document AI involvement transparently and validate all outputs against engineering and ethical standards.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      +**Learning methods** | **Lecture** — Present theories, standards, and frameworks governing verification and validation of autonomous systems.\\ **Lab works** — Conduct simulation-based testing using CARLA, MATLAB/Simulink, and OpenSCENARIO; perform hardware-in-the-loop experiments.\\ **Individual assignments** — Develop validation plans, compare standards, and write safety assurance documentation.\\ **Self-learning** — Review case studies from Pegasus and ZalaZONE; analyze real certification reports and research papers.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                
-**References to\\ literature**  1. ISO 26262 (2018). Road Vehicles – Functional Safety.\\ 2. ISO 21448 (2022). Safety Of The Intended Functionality (SOTIF).\\ 3. UL 4600 (2020). Standard for Evaluation of Autonomous Products.\\ 4. DO-178C (2011). Software Considerations in Airborne Systems and Equipment Certification.\\ 5. Pegasus Project (2021). Verification and Validation Methods for Autonomous Vehicles. Fraunhofer Institute.\\ 6. ASAM OpenSCENARIO (2023). Scenario Definition Standard for Autonomous Systems.\\ 7. ThrunS. (2010). Toward Robotic Cars. Communications of the ACM.\\ 8. KoopmanP.& WidenJ. (2023). The AI Driver: Human-Equivalent Safety in Automated Vehicles. IEEE Transactions on Intelligent Vehicles.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         |+**AI involvement** | AI tools may assist in generating test scenarios, automating fault detection, and analyzing coverage metrics. Students must document AI involvement transparently and validate all outputs against engineering and ethical standards.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              
-**Lab equipment**               | Yes                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               || +**Recommended tools and environments** | MATLAB/SimulinkScenicCARLArFproIPG CarMaker, ASAM OpenSCENARIO, Pegasus                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   
-**Virtual lab**                 Yes                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               || +**Verification and Validation focus** |                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    
-| **MOOC course**                 | Suggested MOOC: 'Verification and Validation for Autonomous Systems' (CourseraUniversity of Minnesota) or 'Safety Assurance in AI and Robotics' (edXUniversity of Cambridge).                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 ||+**Relevant standards and regulatory frameworks** | ISO 26262ISO 21448DO-178C, UL 4600, IEEE P2851 | 
 +<pagebreak>
  
en/safeav/curriculum/avt-m.1761821650.txt.gz · Last modified: 2025/10/30 10:54 by momala
CC Attribution-Share Alike 4.0 International
www.chimeric.de Valid CSS Driven by DokuWiki do yourself a favour and use a real browser - get firefox!! Recent changes RSS feed Valid XHTML 1.0