Digitale Spuren in der Airbag-Steuerung

Autor: KOR Willi Anton Larl, Hochschule für Polizei Villingen-Schwenningen, FB Kriminalwissenschaften

Die stark zunehmende Verbreitung der Digitalelektronik und die damit einhergehende Nutzung solcher Technologien durch Kriminelle stellt die Polizei vor große Herausforderungen. Gleichzeitig bietet die moderne Technik - oft erst auf den zweiten Blick - auch neue Möglichkeiten im Bereich der Sachbeweisführung.

Die nachfolgende Abhandlung befasst sich mit dem Thema "Digitale Spuren" sowie damit verbundener Chancen und Problemstellungen am Beispiel der Kfz-Airbag-Steuerung.

Wer mit dem Begriff "Digitale Spuren" konfrontiert wird, mag im ersten Moment an tatrelevante Datenspeicherungen auf Rechnern zuhause, in Betrieben oder im Internet denken. Diese Bereiche zählen ohne Frage dazu und bilden in Baden-Württemberg derzeit auch den Schwerpunkt polizeilichen Tätigwerdens auf diesem Gebiet.

Personalcomputer und Internet sind indes nur Teilbereiche eines äußerst vielfältigen Spektrums, in welchem digitale Informationen mit ermittlungsunterstützenden und / oder forensisch relevanten Eigenschaften vorkommen können.

Wie sehr uns digitale Elektronik heute schon umgibt, wurde anlässlich des Jahreswechsels 1999 / 2000 deutlich, als im Vorfeld weltweit umfangreiche technische Präventivmaßnahmen zu treffen waren, um drohende Systemausfälle zu verhindern. Gleichgültig, ob Videorekorder, Heizungsanlagen, Uhren, Fahrstühle, Ampeln, Verkehrsleitsysteme oder Flugzeuge, alles schien betroffen. Auch wenn der befürchtete Kollaps ausblieb, wurde deutlich, dass sich in der modernen Gesellschaft kaum ein Lebensbereich mehr findet, in dem nicht Informationstechnologien Regelungsaufgaben übernehmen. Die vielfältigen elektronischen Helfer des Alltags funktionieren alle grundsätzlich nach dem gleichen Prinzip: Daten werden über Sensoren registriert, verarbeitet und (zwischen-) gespeichert. Oftmals erkennt der Laie nicht einmal, wenn er durch sein Handeln digitale Veränderungen bewirkt. Mit Blick auf die kriminalistische Beweisführung eröffnen sich alleine schon deshalb vielversprechende Perspektiven, da eine Spurenvermeidung, analog der textilen Mikrospuren oder DNA-Hautabriebspuren praktisch nicht mehr möglich ist. Die zunehmende Bedeutung digitaler Spuren dürfte nicht zuletzt auch darin zu sehen sein, dass wir - trotz allen erreichten Fortschritts - erst am Beginn tiefgreifender Digitalisierungen stehen.

Nachfolgend soll am Beispiel der in (nahezu) jedem PKW neuer Bauart und damit millionenfach verbauten Airbag-Steuerung aufgezeigt werden, welch enormes Beweispotenzial dieser Spurenart immanent sein kann. Elementare Voraussetzung für die Nutzbarmachung ist in allen Fällen allerdings immer, dass der polizeiliche Sachbearbeiter die Existenz derartiger Quellen überhaupt kennt. Dies stellt ein grundsätzliches Problem dar. Auch Rechtsfragen sind berührt.

Der Aufsatz wird am Ende einige dieser Aspekte ansprechen, ohne sie an dieser Stelle abschließend behandeln zu können.

Anfang der 80er Jahre wurde durch die intensive Anwendung von Regel- und Steuerungselementen eine elektronische Revolution im Automobilbau eingeleitet, deren Ende heute noch nicht absehbar ist.

In einem durchschnittlichen PKW der Oberklasse sind gegenwärtig, je nach Ausstattung, circa 80 Steuergeräte integriert, die über Sensoren physikalische Messgrößen erfassen, programmgesteuert bewerten und über Stellglieder (Aktuatoren) ansteuern. Auf diese Weise werden physikalische Zustände im Fahrzeug laufend verändert. Das geht so weit, dass losgelöst vom Willen des Fahrzeugführers, in bestimmten Situationen Eingriffe in die Fahrdynamik erfolgen, wobei z.B. Schaltvorgänge unterbunden, Räder abgebremst oder Motordrehzahlen erhöht bzw. gedrosselt werden können. Während diese Steuereinheiten anfangs noch autark arbeiteten, sind sie in den neueren Fahrzeugen über eine gemeinsame Datenleitung (1) miteinander verbunden. Die Ansteuerung von Aktuatoren geschieht folglich häufig nicht mehr aufgrund der Bewertung von nur einer Messgröße, sondern in der Gesamtschau relevanter Parameter benachbarter Einheiten. Die meisten dieser Systeme sind eigendiagnosefähig, d.h. sie verfügen über die Möglichkeit, Fehler zu speichern. Circa 35% der Kosten eines Fahrzeuges entfallen mittlerweile auf diese Komponenten (2). Beispielhaft seien genannt:

• Motormanagement

• Automatikgetriebe

• Rückhaltesysteme (Airbag, Gurtstraffer)

• ABSFahrstabilitätseinrichtungen (ASR, ASD, ESP)

• elektronisch gesteuertes Fahrwerk

• Armaturenpaneel

• Heizungsregelung und Klimaanlage

• Diebstahlschutz und Türsteuerung

• Verstelleinrichtungen (Sitze, Lenkrad, Rückspiegel)

• Informationssysteme (Navigationssystem, Audioanlage).

Einige dieser Einheiten erlauben Auswertungen und Rückschlüsse, die nicht nur für Servicezwecke relevant sind, sondern auch im Einzelfall von kriminalistischer Bedeutung sein können. Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich auf Datenspeicherungen in Airbag-Systemen. Die Datenaufzeichnungen in dieser Funktionseinheit dürften innerhalb des Themas "Kfz-Elektronik" qualitativ und quantitativ am bedeutungsvollsten sein.

Die heutigen, elektronisch gesteuerten Airbag-Systeme bestehen im wesentlichen aus dem Airbag-Steuergerät und aus den Gasgeneratoren samt Luftsäcken, welche im Lenkrad, im Armaturenbrett, bzw. in den Türen oder Sitzen bei den Seitenairbags untergebracht sind. Das Airbag-Steuergerät ist im Bereich der Fahrzeug-Mittelkonsole angebracht und fest mit der Bodenplatte verschraubt (Abb. 1), um die Verzögerungen bzw. Beschleunigungen der Karosserie unmittelbar, d.h. ohne Dämpfungswirkung mitmachen zu können.

Das Steuergerät enthält einen piezoelektrischen und einen mechanischen Beschleunigungssensor sowie einen Mikrocontroller (Abb. 2), der die gemessene Verzögerung nach einem bestimmten Algorithmus berechnet, damit das Kollisionsgeschehen bewertet und bei Überschreiten der definierter Schwellenwerte (3); ein elektrisches Zündsignal an die Gasgeneratoren sendet.

Im Fahrbetrieb wird die aktuelle Fahrzeugverzögerung in einem 1-ms-Takt bestimmt. Bei Überschreiten eines Verzögerungsschwellenwertes von 2 g (zweifache Erdbeschleunigung) wird ein Rechenzyklus eingeleitet, bei dem aus den Spannungssignalen mittels Integration die sog. kollisionsbedingte Geschwindigkeitsänderung ermittelt wird. Dieser Integralwert stellt das unmittelbare Kriterium für die Zündentscheidung dar (4). Abbildung 3 zeigt das Steuergerät in ausgebautem Zustand.

Abbildung 3

Im Mikrocontroller des Steuergerätes befindet sich ein Speicherblock, bestehend aus einem flüchtigen RAM-Speicher und einem EEPROM, in dem gespeicherte Daten auch bei einem Spannungsverlust erhalten bleiben. Das EEPROM umfasst eine Speicherkapazität von 640 KByte.

Im EEPROM des Mikrocontrollers befindet sich das Steuerungsprogramm des Systems.

Ein zweiter Bereich des EEPROMS dient als Festspeicher für die Aufzeichnung von Kollisionsdaten, für den Fall einer Zündung von Airbags und/oder Gurtstraffern. Grundsätzlich sind bei einer Airbag-Auslösung folgende Aufzeichnungen zu erwarten:

• die Zeit, die seit einer möglichen ersten Störung vergangen ist, sowie

• Störungen die vor der Kollision aufgetreten sind,

• mögliche Störungen, die während des Zusammenstoßes aufgetreten sind,

• Verzögerungsverlauf vor und nach der Kollision (Crash-Puls),

• die berechnete kollisionsbedingte Geschwindigkeitsänderung (5)das Zündsignal für Airbags und/oder Gurtstraffer,

• die Auslösefreigabe (Ansprechen des mechanischen Beschleunigungssensors),

• die Zündzeit,

• die Bestätigung der Auslösung von Airbags und Gurtstraffern,

• bei manchen Typen werden zusätzlich bereits Bremsdaten, Gierbeschleunigungen, Motordrehzahl, Außentemperatur, der eingelegte Gang und auch die Kollisionsgeschwindigkeit abgespeichert (6)

Im Jahr 2001 wurden anlässlich einer Diplomarbeit (7) zum Thema "Neue Möglichkeiten zur Führung des Sachbeweises" sechzehn führende europäische und japanische Automobilhersteller, fünf Steuergerätehersteller, zwei große Versicherungen und eine Sachverständigenvereinigung u.a. zum Thema Datenspeicherungen in Airbag-Steuerungen schriftlich sowie teilweise in eingehenden persönlichen Gesprächen befragt. Das Antwortverhalten der Befragten ist in der Tabelle 1 zusammengefasst:

Zwei marktführende Steuergerätehersteller bestätigten unabhängig voneinander die in allen Airbag-Steuereinheiten generell vorhandene technische Möglichkeit zur Datenaufzeichnung und retrograden Auswertung im Falle einer Airbag-Zündung. Auf die Frage, ob und welche Daten tatsächlich gespeichert würden, verwiesen die Steuergeräteherstellern auf die jeweiligen Automobilhersteller und auf eine diesbezüglich unterschiedliche Handhabung in der Branche. Angaben dazu, welcher Automobilhersteller konkret welche Daten speichert, wurden keine gemacht.

Das Auslesen und die Interpretation gespeicherter Daten sei nur durch den Automobilhersteller oder den Steuergerätehersteller möglich. Diese Angaben decken sich mit den unabhängig davon gemachten Feststellungen eines Sachverständigen, der sich mit dem Thema eingehend befasst hat (8).

Aufschlussreich waren auch die Aussagen verschiedener Kfz-Unfallsachverständiger einer deutschen Sachverständigenvereinigung im Rahmen der Recherchen zur erwähnten Diplomarbeit. Die Branche der Kfz-Sachverständigen steht immer wieder vor der Problemstellung, behauptete Dysfunktionen von Airbags zu interpretieren. Es kommt in der Praxis gelegentlich zu Airbagzündungen und Folgeschäden, obwohl ein Auslösegrund aus Sicht des Pkw-Halters nicht vorgelegen habe. Andererseits unterbleiben Auslösungen, obwohl die Schwere des Unfalls einen Zündungsgrund vermuten lasse. Bemühungen, über Steuergeräteherstellung und Fahrzeughersteller Daten der Airbagsteuerung zu erhalten, seien mangels gesetzlicher Anspruchsgrundlage bislang vergeblich gewesen.

Ein herstellerseitiges Aufklärungsinteresse ist bei Produkthaftungsfragen kaum zu vermuten und auf Seiten der Sachverständigen scheint man darauf bedacht zu sein, bestehende Kontakte zur Automobilindustrie nicht zu überstrapazieren. Gleichwohl ist als Zwischenfazit festzustellen:

Die heutigen Airbag-Steuersysteme sind technisch allesamt dafür ausgelegt, Informationen zu erfassen, welche für eine Verkehrsunfallrekonstruktion hoch bedeutsam sein können. Im Prinzip ist der immer wieder geforderte Unfalldatenspeicher (UDS) bereits in allen mit Airbag ausgerüsteten Fahrzeugen implementiert. Ob und in welchem Umfang die Airbag-Steuerung für Aufzeichnungen auch genutzt wird, liegt in der Entscheidung der Hersteller. Die Airbag-Steuerung kann ohne Mitwirkung der Hersteller nicht ausgelesen bzw. nicht interpretiert werden.

In den USA geht man herstellerseitig weniger kryptisch mit dem Thema um. General Motors (GM) hat bereits in den 90er Jahren damit begonnen, in Airbag-Steuersystemen verschiedener Serienmodelle umfangreich Daten aufzeichnen zu lassen und hat dies auch veröffentlicht.

Die Airbag-Steuersysteme in den USA sind mit den europäischen weitgehend baugleich.

GM ging dabei noch weiter: Es wurden nicht nur Crash-Daten (bei Airbag-Zündung) aufgezeichnet, sondern auch sogenannte Pre-Crash-Daten. Dabei handelt es sich um Werte der Fahrdynamik bis 5 Sekunden vor einer Kollision oder einer Situation, die als ein nicht zündungsrelevanter Beinahe-Unfall (near-impact-situation) bezeichnet werden kann. Es sind dies:

- die Fahrzeuggeschwindigkeit,
- die Motordrehzahl,
- die Drosselklappenstellung,
- der Zeitpunkt der Bremsbetätigung,
- und der Beginn der Bremswirkung.

Abbildung 5

Abbildung 4 veranschaulicht die jeweiligen Werte in einem Diagramm (9). Diese Daten sind mittels Notebook, Software und geringer Peripheriehardware ummittelbar aus der Airbag-Steuerung der GM-Modelle neuerer Baureihen auslesbar (Abb. 5).

Die dazu erforderliche Technik ist in den USA unter der Bezeichnung "CDR - Crash Data Retrieval" auf dem freien Markt (10) erhältlich und wird für Verkehrsunfallrekonstruktionen eingesetzt.

Tabelle 2 (11) zeigt, welche Daten General Motors in der Airbag-Steuerung seiner Fahrzeuge insgesamt aufzeichnet. Der Datenumfang hat im Verlauf der Jahre stetig zugenommen. Eine umfangreiche Liste der GM-Modelle, in denen solche Erfassungen stattfinden, ist im Internet (12) hinterlegt.

GM hat die Aufzeichnungen u.a. zur Verfeinerung der Auslösesoftware benutzt ein Interesse, welches andere Automobilhersteller wohl auch besitzen dürften. Ob die nach Deutschland exportierten GM-Modelle die beschriebene Option ebenfalls bieten, konnte nicht geklärt werden. General Motors (USA) hat auf eine entsprechende Anfrage auf die Sektion Deutschland verwiesen. Die deutsche Niederlassung von GM hat auf Anfrage nicht geantwortet.

Beim Hersteller Ford (USA) befindet sich die Freigabe der Zugriffsmöglichkeit auf die Pre-Crash-Daten in Vorbereitung.

Soweit Daten im obigen Sinne bei einem Verkehrsunfall oder bei einer Straftat im Zusammenhang mit dem Führen eines KfZ beweisrelevant sein können, genügt zunächst die Sicherstellung der Airbagsteuerung (Abb.3). Diese ist mit drei Schrauben, stets im Bereich der Mittelkonsole, befestigt (Abb. 2). Die Daten sind grundsätzlich im spannungsunabhängigen Festwertspeicher "EEPROM" abgelegt. Datenverlust droht beim Trennen der Verkabelung somit nicht.

Das Auslesen der Daten ist bei den gelisteten GM-Modellen mittels der beschriebenen Technik möglich. Bei allen anderen Fahrzeugen ist die Mitwirkung des entsprechenden Geräte- und Automobilherstellers unabdingbar.
Da in der Praxis bei Auswertungsbegehren von einer gewissen Zurückhaltung europäischer Hersteller auszugehen sein dürfte, ist die Frage nach einer durchsetzbaren Anspruchsgrundlage bedeutsam.

Eine in Frage kommende Verpflichtung der Herstellerseite als Zeuge oder Sachverständiger erscheint nicht unproblematisch. Der im Angestelltenverhältnis stehende Ingenieur des Herstellers X, welcher zum Auslesen und zur Interpretation der Daten wohl in der Lage wäre, kann nicht verpflichtend zum Sachverständigen bestellt werden. Bei ihm mangelt es i.d.R. an der beruflichen Selbständigkeit bzw. an einer öffentlichen Bestellung zum Sachverständigen im Sinne von 75 StPO bzw. 36 (5) GewO; 91 (1) Nr. 8, (4) HwO.

Ob er als Zeuge in Betracht kommt, erscheint gleichsam fraglich. Es geht schließlich nicht um die Bekundung gemachter Wahrnehmungen zu einem konkreten in Verhandlung stehenden Sachverhalt, sondern um die Interpretation eines vorliegenden beweisrelevanten Gegenstandes, was grundsätzlich Sachverständigenaufgabe ist.

Losgelöst von strafprozessualen Hürden stellen sich auch Verbraucherfragen, die klare rechtliche Regelungen wünschenswert erscheinen lassen. Die Steuerkomponenten von Kraftfahrzeuge heutiger Bauart können in die Fahrdynamik eingreifen, mithin dem Fahrzeugführer bildlich gesprochen das Steuer aus der Hand nehmen. Dies ist wünschenswert und im Sinne der Konstrukteure sowie des Kunden, wenn es regelgerecht erfolgt. Keine Technik ist aber gänzlich bar jeden Risikos einer Fehlfunktion.

Welche Nachweismöglichkeiten hat der Kunde, wenn ihn fehlerhaft arbeitende Regelsysteme in eine Unfallsituation manövrieren? Er wäre auf die (parteiische) Unterstützung des Automobilherstellers, mithin auf denjenigen, gegen den er klagen müsste, angewiesen, wollte er den Nachweis seiner Unschuld führen und schadensersatzrechtliche Ansprüche durchsetzen. Andererseits dürfte der Kunde wenig Interesse daran besitzen, für viel Geld einen PKW zu erwerben, der ohne sein Wissen Daten aufzeichnet, welche ihn in einem Zivil- oder Strafverfahren belasten können. Diese Problematik sehen wohl auch viele Automobilhersteller. Nur so lässt sich die beschriebene Reserviertheit erklären.

Mit den sog. Pre-Safe-Systemen beginnt gerade eine neue Ära von Datenspeicherungen in Kraftfahrzeugen, die den derzeitigen Umfang beweisrelevanter Datenerfassungen weit übertreffen dürfte.

Gesetzliche Regelungen erscheinen angezeigt, um bezüglich der aufgeworfenen Fragen Klarheit zu schaffen.

Erweiterung mit neuen Erkenntnissen zum Thema als Download (pdf-Datei):

Download

(1) sog. CAN-Bus (Controller Aera Network)

(2) Schleuter, W; Wie lässt sich die Qualität der Automobilelektronik verbessern?, 1997

(3) Bei Frontairbagsystemen liegt die untere Auslöseschwelle (no-fire-Grenze) im Bereich von 23-25 km/h kollisionsbedingter Geschwindigkeitsänderung. Unterhalb dieser Schwelle kann konstruktiv bedingt keine Airbagauslösung erfolgen. Zur besseren Vorstellbarkeit entsprechen diese Werte den Aufprallgeschwindigkeiten gegen die feste Barriere mit voller Überdeckung. Die obere Auslöseschwelle (allfire-Grenze) liegt bei einem Wert von 28-30 km/h. Bei dieser Geschwindigkeitsänderung muss diese Auslösung bei einem intakten System auf jeden Fall erfolgen. Quelle: Pfeffer ebd.

(4) Dr. Pfeffer, Wolfgang, Wien, Kfz-Sachverständiger, anlässlich eines Vortrags während des 11. Internationalen Kriminaltechnikseminars an der Fachhochschule Villingen Schwenningen (24.09 27.09.02) zum Thema "Datenspeicherungen in Kfz-Airbag-Systemen"

(5) Das Datum gibt zwar nicht die unmittelbar gefahrene Geschwindigkeit wieder, sondern nur die Beschleunigungsverzögerung innerhalb eines bestimmten Zeitraumes. Mit diesem Wert kann jedoch, unter Berücksichtigung weiterer Unfallparameter, eine Rückrechnung auf die gefahrene Geschwindigkeit in sehr engen Grenzen erfolgen.

(6) Dr. Pfeffer, ebd.

(7) Röpke, Udo, 21. Jg., 2001, "Neue Möglichkeiten zur Führung des Sachbeweises", Fachhochschule Villingen-Schwenningen Hochschule für Polizei

(8) Dr. Pfeffer, ebd.

(9) National Transportation Safety Board (NTSB) Symposium On Recorders, May 5 1999, Internet: http://www.ntsb.gov/Events/symp_rec/proceedings/symp_rec_sessions.htm und http://www.ntsb.gov/Events/symp_rec/proceedings/May_5/SessionIV/Pres_Hinch/sld017.htm

(10) z.B. unter http://www.accidentscience.com/ oder http://www.crashanalysis.com

(11) National Transportation Safety Board Symposium On Recorders, May 5 1999, Internet: http://www.ntsb.gov/Events/symp_rec/proceedings/symp_rec_sessions.htm und http://www.ntsb.gov/Events/symp_rec/proceedings/May_5/SessionIV/Pres_Hinch/sld014.htm

(12) vgl. http://www.accidentscience.com/

(13) Leitfaden 385 "Tatortarbeit"

(14) Der Begriff Forensische IuK wurde von der Projektgruppe wie folgt definiert: hierunter sind "...die forensisch relevanten Aspekte, die sich aus der Nutzung technischer Möglichkeiten der Digitalelektronik, der Datenverarbeitung und der Kommunikationstechnik ergeben, zu subsumieren." Tätigkeiten, die nicht zwingend durch einen Sachverständigen sondern auch von speziell geschulten Kräften durchgeführt werden können und keiner vom Ermittlungsziel unabhängigen Bewertung bedürfen oder Tätigkeiten die keinen Sachbeweis bewertenden / beratenden Charakter haben, fallen nicht in die Zuständigkeit der Forensischen IUK.