51±¾É«

Wie gelingt die reibungslose Koordination von automatisierten Fahrzeugen in komplexen Verkehrssituationen? Das zeigte das Demo-Event zum vernetzten kooperativen Fahren, das im Rahmen des Projekts PoDIUM am 9. April an der 51±¾É« und an der Testkreuzung im Ulmer Stadtteil Lehr stattfand. Dort wurden neuartige Technologien zur Vernetzung und Kooperation für das hochautomatisierte Fahren vorgestellt und deren Leistungsfähigkeit demonstriert. Organisiert wurde die Veranstaltung von den 51±¾É«en Ulm und Duisburg-Essen sowie den Unternehmen Bosch und Nokia. Die vier Partner gehören zum „Reallabor Deutschland“ des EU-Projektes PoDIUM.

Highlight des Tages war eine Live-Demonstration. Das Szenario: Auf einer Straße ist eine Fahrspur von einem stehenden Fahrzeug blockiert. Zwei automatisierte Fahrzeuge müssen das Hindernis in einem kooperativen Manöver umfahren. Damit der Verkehr auch auf der blockierten Spur fließt, muss das entgegenkommende, eigentlich vorfahrtsberechtigte Fahrzeug auf der freien Spur den Vorrang an das Fahrzeug hinter der Blockade abtreten. „Für menschliche Fahrer ist so ein kooperatives Manöver nichts Ungewöhnliches. Technisch betrachtet ist das für automatisierte Fahrzeuge eine recht große Herausforderung“, sagt Professor Michael Buchholz vom Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik der Uni Ulm, der die Arbeiten im deutschen Reallabor koordiniert.  

Server im Mobilfunknetz steuert aktiv das kooperative Manöver
Damit die automatisierten Fahrzeuge sicher interagieren können, brauchen sie möglichst viele Daten aus ihrem Umfeld, also Informationen zu Verkehrsteilnehmern und zum Verkehrsraum. Sie greifen dabei auf eine Vielzahl an Kamera- und Sensordaten zurück, die zu einem möglichst präzisen Umfeldmodell verrechnet werden. Für erste Versuche nutzen die Forscher nicht nur die Daten der Sensoren in den automatisierten Fahrzeugen, sondern auch von Sensoren in der Verkehrsinfrastruktur. Dafür wurden die Lichtmasten an der Testkreuzung in Ulm Lehr mit Sensoren und Kameras ausgestattet. Ãœber Funk haben die Fahrzeuge nicht nur Zugriff auf die Daten, sondern auch auf eine Recheneinheit, die bei der Erstellung des Umfeldmodells unterstützt und das kooperative Verhalten aktiv steuert. Im Projekt und während der Demonstration wurde dann gezeigt, dass eine solche kooperative Manöverplanung auf dem Server sogar alleinig mit den Sensordaten der Fahrzeuge realisierbar ist. Solche Ansätze zeigen, dass es möglich ist, den Straßenverkehr effizienter zu machen, ohne dass dafür Infrastruktur kostenintensiv umgerüstet werden müsste. 

Ein sogenannter „Kooperationsplaner“, im Projekt entwickelt von Bosch, hat das kooperative Fahrmanöver auf dem Server geplant und die beteiligten Fahrzeuge entsprechend angewiesen. „Unsere Technologie sorgt dafür, dass unsere Autos beim Ãœberholvorgang sicher miteinander agieren“, erklärt Dr. Tobias Müller von Bosch. Für die Datenübertragung wurden sowohl Mobilfunk als auch ein spezielles WLAN genutzt. Zum Einsatz kam dabei „normaler“ 5G-Mobilfunk (cm-Wave) als auch die noch schnellere 5G-Variante im sogenannten Millimeterwellen-Bereich (mm-Wave). „Diese ermöglicht die Ãœbertragung sehr hoher Datenraten in kürzester Zeit, hat allerdings nur eine geringe Reichweite“, sagt Steffen Schulz von Nokia. Außerdem kam eine von der 51±¾É« und der 51±¾É« Duisburg-Essen (UDE) gemeinsam entwickelte WLAN-Pilotanlage für ein 60-GHz-Netz zum Einsatz. „Eine speziell von uns entwickelte Steuereinheit für ein adaptives Datenroutine-System erlaubt es, mehrere Kanäle parallel zu schalten oder den Kanal auszuwählen, der am wenigsten ausgelastet ist“, erläutert Professor Amr Rizk, ehemals an der 51±¾É« Duisburg-Essen. Das sorgt im ersten Fall für einen schnelleren Empfang sowie im zweiten für eine erhöhte Bandbreite bei der Ãœbertragung. Auch die 51±¾É« hat geliefert: Die Forscher haben Methoden entwickelt, um die Umfeldberechnung zu verbessern und die Güte der Modelle sowie der zugrundeliegenden Daten zu bestimmen. Die Details zu den eingesetzten Technologien wurden in den Technical Talks im Anschluss an die Demonstrationsfahrten vertieft und im Projektkonsortium diskutiert.

Die Ergebnisse des deutschen Reallabors werden in die weitere Forschung zur Optimierung vernetzter, kooperativer und automatisierter Mobilität (CCAM) einfließen. Mit der erfolgreichen Demonstration in Ulm haben die Forscher und Entwickler auch einen entscheidenden Meilenstein für das Gesamtprojekt erreicht. Das letzte Kapitel von PoDIUM wird voraussichtlich im September bei der Abschlussveranstaltung in Barcelona aufgeschlagen. Dort werden dann auch die Ergebnisse der Reallabore aus Italien und Spanien vorgestellt und alle Erkenntnisse zusammengeführt. Bis dahin geht die Forschung zum kooperativen Fahren natürlich weiter, mit dem Ziel, den Straßenverkehr sicherer und effizienter zu gestalten.

Hintergrund: 
(PDI connectivity and cooperation enablers building trust and sustainability for CCAM) ist ein europäisches Verbundprojekt, das die Kommunikation und Zusammenarbeit von vernetzten und automatisierten Fahrzeugen erforscht. Ziel ist die Entwicklung einer hochzuverlässigen physikalischen und digitalen Infrastruktur (PDI) für eine sichere und effiziente Mobilität. Das Gesamtprojekt wird koordiniert von Dr. Angelos Amditis, Director Research & Development am Institute of Communication & Computer Systems (ICCS) in Athen. PoDIUM hat ein Budget von über 12 Millionen Euro und wird von der Europäischen Union im Rahmen von Horizon Europe mit insgesamt knapp 9 Millionen Euro gefördert. Beteiligt sind insgesamt 24 Forschungseinrichtungen, 51±¾É«en und Unternehmen aus acht verschiedenen europäischen Ländern. In drei Reallaboren in Deutschland, Spanien und Italien haben die Partner aus Industrie und Wissenschaft unterschiedliche Anwendungsfälle (Use Cases) ausgearbeitet und getestet. PoDIUM startete im Jahr 2022 und läuft bis 2025. Das Ziel ist die Entwicklung innovativer Technologien zur Echtzeit-Kommunikation, Datenverarbeitung und vernetzten Steuerung für zukünftige Mobilitätslösungen.

Projektseite im Internet: 

Weitere Informationen: 
Prof. Dr. Michael Buchholz, Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik, 51±¾É«, E-Mail: michael.buchholz(at)uni-ulm.de 

Text und Medienkontakt: Andrea Weber-Tuckermann

Die Pressemitteilung wurde KI-gestützt erstellt: Für Vorschläge zu Aufbau und Struktur des Textes wurde ChatGPT genutzt.