Ein Forschungsprojekt hat untersucht, wie automatisierte und nicht automatisierte Verkehrsteilnehmer und die Infrastruktur zuverlässig Informationen austauschen können, um so in komplexen Situationen automatisiert reagieren zu können. Ein Ergebnis: Die Verkehrseffizienz und die Sicherheit etwa von Radfahrern und Fußgängern könnten an unübersichtlichen Stellen verbessert werden.
Das Forschungsprojekt LUKAS (Akronym für „Lokales Umfeldmodell für das kooperative, automatisierte Fahren in komplexen Verkehrssituationen“) lief über drei Jahre. Das Bundeswirtschaftsministerium hat es gefördert. In ihm haben Bosch, InMach, IT-Designers, Mercedes-Benz, Nokia und die Universitäten Ulm und Duisburg-Essen gemeinsam Lösungen entwickelt und sind Fragen nachgegangen.
Dabei entstand ein sogenannter Edge-Server in dem alle im lokalen Umfeld verfügbaren Informationen, beispielsweise von Infrastruktursensoren, vernetzten Pkw und Nutzkraftwagen, aber auch von mobilen Geräten wie Smartphones von Fußgängern oder Radfahrern zusammenlaufen.
Dieser Server ist direkt an das 5G-Netz in der Nähe eines Kreuzungsbereiches angeschlossen. Er ermöglicht eine Datenübertragung mit minimalen Verzögerungszeiten.
Überblick in unübersichtlicher Situation
Ein Fusionsalgorithmus des Servers ist in der Lage, ein umfassendes Modell der lokalen Umgebung zu erstellen und darauf aufbauend Manöver für vernetzte Verkehrsteilnehmer zu planen. Objektinformationen des Server-Umfeldmodells werden an die Verkehrsteilnehmer zurückgespielt.
Damit erweitert sich der Überblick um Bereiche, die die Verkehrsteilnehmer selbst nicht erfassen können, wie Bosch weiter mitteilt. „Der Edge-Server berechnet unter anderem mit Methoden der künstlichen Intelligenz ein optimiertes, kooperatives Manöver und übermittelt Handlungsanweisungen an die vernetzten Verkehrsteilnehmer“, so Rüdiger Walter Henn, Leiter des „LUKAS“-Projekts beim Konsortialführer Bosch.
Warn-Modul für Fahradfahrer
Das Konzept liefert anonymisierte Daten von Verkehrsteilnehmern und stationären Objekten. Sie umfassen zum Beispiel Position, Ausmaße, gegebenenfalls Fahrgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung.
Die vorverarbeiteten Sensorinformationen werden an den Edge-Server weitergegeben. Dieser beherbergt das globale Umfeldmodell, verschiedene untersuchte Varianten der kooperativen Manöverplanung sowie ein Warn-Modul für Fußgänger und Radfahrer
„Mit diesem Ansatz ist es möglich, die Gesamt-Energie-Effizienz einer Verkehrsszene und die Sicherheit insbesondere verletzlicher Verkehrsteilnehmer zu erhöhen“, hebt Henn hervor.
Pilotanlage in Ulm-Lehr: Unübersichtliche Kreuzung
Getestet haben die Partner das Konzept an einer von der Stadt Ulm unterstützten und von der Universität Ulm betriebene Pilotanlage im Stadtteil Lehr. Es handelt sich um eine Kreuzung mit abbiegender Vorfahrtsstraße und einmündender Nebenstraße.
Aufgrund der dortigen Bebauung besteht eine Sichtverdeckung auf die Vorfahrtsstraße. Im Kreuzungsbereich haben die Partner die Laternenmasten mit Video-, Lidar- und Radar-Sensoren ausgestattet, um den laufenden Verkehr zu detektieren und zu klassifizieren.
„Diese Anlage bietet uns hervorragende Möglichkeiten, die erforschten und entwickelten Ansätze direkt im realen Verkehr zu erproben und damit sehr schnell eine Aussage über deren Praxistauglichkeit zu machen“, erläutert Michael Buchholz, Leiter der Forschungsgruppen Elektromobilität und Vernetztes Fahren/Vernetzte Infrastruktur des Instituts für Mess-, Regel- und Mikrotechnik der Universität Ulm, der die Pilotanlage verantwortet.
Automatisierte und vernetzte Pkw und Kehrmaschine im Einsatz
Um die entsprechenden kooperative Anwendungsfälle im Mischverkehr zu testen, haben Bosch, Mercedes-Benz und die Universität Ulm vernetzte und zum Teil automatisierte Pkw genutzt. Auch ein vernetzter Prototyp einer Kehrmaschine von InMach war im Einsatz.
Spezielle Smartphone-Apps von IT-Designers und Nokia ermöglichten die Vernetzung von Fußgängern und Radfahrern mit dem Edge-Server. Für die simulative Unterstützung der Verkehrsszenen erhob IT-Designers Daten mit einer Video-Drohne. Die Universität Duisburg-Essen unterstützte das Projekt mit Verkehrsfluss-Simulationen.
Untersuchungen des Partners Mercedes-Benz haben eine deutliche Reduktion des Verbrauchs sowie eine Verkürzung der Durchfahrzeiten im Kreuzungsbereich im Vergleich zu konventionellen Fahrten gezeigt, so die Partner. Die Verkehrsteilnehmer würden dank der neuen Technik und der kooperativen Szenenplanung frühzeitig erkennen, mit welcher Fahrstrategie sie sich sicher und effizient verhalten können.
