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Von Kreuzungen, Sensoren und mehr Sicherheit

Forschungsvorhaben InVerSiV

Autonomes Fahren, so scheint es, steht ganz unmittelbar vor dem großen Durchbruch. Immer wieder ist in Berichten zu lesen, wie Testfahrzeuge hunderte Kilometer eigenständig und unfallfrei zurücklegten, ohne dass ein Fahrer das Lenkrad berühren musste.

Forschungsvorhaben InVerSiV bringt die Digitale Transformation auf die Straße

Auf Highways, Landstraßen oder Autobahnen funktionieren die Systeme schon sehr zuverlässig. Aber in Städten ist die Situation eine andere: Autos und Fahrer müssen mit unübersichtlichen Umgebungen klar kommen, das Potenzial für unvorhersehbare Situationen ist deutlich höher. An dieser Stelle setzt das Forschungsvorhaben InVerSiV an.

Die Idee hinter dem vom Bundesland Nordrhein-Westfalen und der Europäischen Union geförderten Projekt ist es, die fahrzeuginterne Technologie mit einer an den Straßen verbauten Infrastruktur von Sensoren zur Umfelderkennung zu ergänzen. Ziele sind es, einerseits die Komplexität des Fahrens in Städten beherrschbar zu machen, andererseits auch die Situation für Verkehrsteilnehmer ohne eigene Sensorik, beispielsweise Fußgänger oder Radfahrer, zu verbessern. Damit so ein komplexes Projekt funktioniert, muss eine Vielzahl von Technologien und Partnern nahtlos zusammenarbeiten.

Bessere Informationen für alle Verkehrsteilnehmer

Die Ampel für Autos springt auf Gelb, da laufen auch schon zwei Fußgänger quer über die Straße, um die Häuserecke schießt gerade ein Radfahrer und der LKW, der mitten der Kreuzung steht und abbiegen will, nimmt allen die Sicht. Eine Situation, die typisch ist für größere Verkehrsknotenpunkte in Innenstädten. Hier trifft die ganze Bandbreite von Verkehrsteilnehmern aufeinander: vom Fußgänger, der sich mit Augen und Ohren orientiert, bis hin zum Fahrer einer Oberklasse-Limousine, der umringt ist von einer ganzen Armada von Assistenz- und Sicherheitssystemen. In wenigen Jahren kommen hier noch Fahrzeuge hinzu, die gänzlich alleine fahren werden.

Dieser verkehrstechnischen Brennpunkte in Städten nimmt sich das Forschungsvorhaben InVerSiV (Intelligente Verkehrsinfrastruktur für sicheres vernetztes Fahren in der Megacity) an. Die Landesregierung von Nordrhein-Westfalen wählte im Zuge des Leitmarktwettbewerbs IKT.NRW InVerSiV als eines von elf förderungswürdigen Projekten aus. Mit diesem Wettbewerb will das Land die Innovationskraft des Leitmarkts Informations- und Kommunikationswirtschaft stärken. Dabei stehen insbesondere die Themen Cyber-Physical Systems, zukunftsfähige Mobilität, IT-Sicherheit sowie die Digitale Transformation als Enabler für Industrie 4.0 im Fokus des Wettbewerbs. Das Vorhaben wird darüber hinaus mit Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.

Zum InVerSiV-Projekt gehören, neben dem Konsortialführer adesso AG, und der Technischen Universität Dortmund die Unternehmen Wilhelm Schröder GmbH (Herscheid), CommAgility LTD (Duisburg) und SGS TÜV-SAAR GmbH (Dortmund). „Mit diesem Team wollen wir beweisen, dass ein durchdachtes System von Sensoren, Endgeräten und der passenden IT-Infrastruktur dabei helfen kann, Mobilität in Großstädten sicherer zu machen“, erläutert der adesso-Projektverantwortliche Thomas von Schwartzenberg. „Wir entwickeln hier gemeinsam eine integrierte Lösung, die Städte in Zukunft gezielt an besonders heiklen Punkten ihrer Verkehrsinfrastruktur einsetzen können.“ Dabei geht es nicht darum, dafür die in modernen Fahrzeugen bereits vorhandenen Sicherheitssysteme zu nutzen. Ziel ist es vielmehr, eine unabhängige, weitere Informationsquelle aufzubauen und allen anzubieten. In Verbindung mit weiteren Informationen aus lokalen oder globalen Datenquellen, zum Beispiel aus Übersichtsplänen oder digitalen Karten wie Open Street Map entsteht so ein, im Vergleich mit einer rein fahrzeugbasierten Sensorik, deutlich umfassenderes Bild der Umgebung und der Verkehrssituation.

Dabei beschränkt sich der Ansatz des Forschungsprojektes nicht nur auf PKW- oder LKW-Fahrer. Auch Fußgänger oder Radfahrer sollen von den Vorteilen des Systems profitieren. Deswegen arbeitet das InVerSiV-Team neben dem Aufbau der Sensorik und der IT-Infrastruktur auch an dem richtigen Kommunikationsweg in Richtung der Verkehrsteilnehmer. „Aktuell experimentieren wir noch mit der richtigen Art und Weise der Darstellung der Informationen“, so Thomas von Schwartzenberg. „Denkbar ist, dass wir die dafür flächendeckend vorhandenen Smartphones nutzen. Hier spielt die Gestaltung der Benutzerschnittstelle eine besonders wichtige Rolle. Wir müssen sicherstellen, dass alle die für sie relevanten Informationen schnell und einfach wahrnehmen können.“

Das System, an dem die Experten arbeiten, wird dabei nicht so ausgelegt, dass es eigenständig eine Handlungsalternative für Verkehrsteilnehmer auswählt, beispielsweise für Fahrer beziehungsweise Passagiere eines autonom oder teil-autonom fahrenden Autos. Es geht bei dem Projekt darum, die Informationslage der Verkehrsteilnehmer zu verbessern, damit sie bessere und sichere Entscheidungen treffen können.

Mehr Sicherheit auf der Erde durch Daten in der Cloud

Auf dem Weg dahin gilt es für das Projektteam noch einige technische Hürden zu nehmen. So müssen die Fachleute beispielsweise noch das optimale Zusammenspiel unterschiedlicher Sensortechnologien, so die Kombination von Radar und Infrarot mit ihren jeweiligen Stärken und Schwächen, erarbeiten. Erst wenn alle Komponenten optimal aufeinander abgestimmt sind, ist es möglich, ein umfassendes Bild der aktuellen Verkehrssituation zu gewinnen. Hier bringen die einzelnen Projektpartner ihre technische Expertise ein.

Jeder Projektpartner arbeitet im Rahmen des Projektes an einem Arbeitspaket. So kümmert sich adesso, neben der InVerSiV-Projektleitung, um das Thema Cloud. Dazu bauen die Experten gerade die passende Infrastruktur auf, die dazu dient, Daten zu sammeln, zusammenzufassen und an die Verkehrsteilnehmer zu übertragen. Besondere Bedeutung kommt dabei den Latenzzeiten zu. Denn die relevanten Informationen über die Situation an der Kreuzung müssen den Verkehrsteilnehmern in Echtzeit zur Verfügung stehen. Die adesso-Experten setzen hier auf ein sogenanntes Edge-Cloud-Konzept, bei dem die Auswertung und Weiterverarbeitung der gesammelten Daten am „Rand“ der Cloud – also vor Ort – und nicht erst in einem zentralen Rechenzentrum stattfindet. Dies sorgt für kürzere Übertragungswege und -zeiten.

In regelmäßigen kleineren und größeren Abstimmungsterminen koordinieren die Partner ihre Arbeit, alle sechs Monate trifft sich das Projektteam mit Vertretern der Leitmarkt-Agentur zum sogenannten Konsortialtreffen. Hier stellen alle Projektbeteiligten den aktuellen Arbeitsstand vor und ermöglichen den gegenseitigen Abgleich im Projekt. Ferner dient dieses Treffen der Fortschrittskontrolle für den Projektträger.

Dass die InVerSiV-Idee funktioniert, hat das Projektteam Mitte November 2017 in einem großangelegten Feldversuch unter Beweis gestellt. Auf einem abgesperrten Straßenabschnitt auf dem Gelände der Universität Dortmund bauten die Experten eine reale Kreuzungssituation nach. Sie statteten diese Kreuzung mit Sensoren aus. Ferner wurden zwei Fahrzeuge mit der notwendigen Sensorik ausgerüstet und mehrere Szenarien durchgespielt. Das InVerSIV-Team konnte demonstrieren, dass die Kommunikation der einzelnen Sensoren in der Kreuzung und in den Fahrzeugen funktioniert. Zudem stellte das System den Zuschauern des Feldversuches eine Umfeldkarte auf dem Smartphone dar, auf der sie unter anderem die Bewegung der Fahrzeuge im Kreuzungsbereich verfolgen konnten.

„Nachdem der Proof of Concept gezeigt hat, dass die InVerSiV funktioniert, werden wir jetzt diese Simulation Schritt für Schritt weiter ausarbeiten: mehr Autos, mehr Fußgänger, komplexere Szenarien“, erläutert Thomas von Schwartzenberg. Zu den Aufgaben gehört unter anderem, die Darstellung der Umfeldkarte zu verbessern, die Latenzzeiten weiter zu reduzieren und die Sicherheit des Systems auf Basis des vom TÜV erstellen Safety-und-Security-Konzeptes weiter zu erhöhen.

Vor den Projektbeteiligten liegt also noch ein Stück Arbeit. Aber alle Beteiligten sind nach dem erfolgreichen Proof of Concept optimistisch, dass es ihnen bis zum geplanten Projektabschluss im Sommer 2019 gelingen wird, die offenen Punkte zu klären.

Projekt InVerSiv

Weitere Informationen zum Projekt InVerSiv sowie zu den einzelnen Projektpartnern finden Sie auf der Projektseite.

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