Vernetztes Fahren / Vernetzte Infrastruktur

Neben der Automatisierung von Fahrzeuge ist die Vernetzung von Verkehrsteilnehmern die zweite große Veränderung in unseren Verkehrssystemen, die aus der Digitalisierung resultiert. Die Vernetzung verspricht dem Nutzer erhöhten Komfort, Sicherheitsgewinne, Emissionsreduktion und Zeitoptimierung. Auch unterstützt die Vernetzung die Automatisierung des Verkehrs vor allem in komplexen urbanen Verkehrsräumen maßgeblich. So können beispielsweise Infrasturktursensoren, die mit einem automatisierten Fahrzeug vernetzt sind, diesem Informationen über das Geschehen in für die Fahrzeugsensorik verdeckten Bereichen bereitstellen.

Die Forschungsschwerpunkte der Gruppe "Vernetztes Fahren / Vernetzte Infrasturktur" am Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik der Universität Ulm knüpfen an die Arbeiten im Bereich Automatisertes Fahren an und ergänzen diese um weitere Themen. Dabei liegt ein starker Fokus auf der Unterstützung von Verkehrsteilnehmern durch vernetzte Infrastruktur. Startpunkt unserer Forschung ist dabei die Frage nach geeigneten Systemarchitekturen, die möglichst gleichzeitg unterschiedliche Kommunikationsmittel, beipsielsweise LTE/5G-Mobilfunk und Ad-hoc-Netzwerke wie ITS-G5, unterstützen.

Der Fokus unserer Forschung liegt auf den Modulen und Komponenten dieser Architekturen. So erarbeiten wir auf Basis unserer methodischen Forschungsarbeiten im Bereich der probabilistischen Datenverarbeitung die infrastrukturseitige Erfassung von Verkehrsteilnehmern und deren Abbildung in einem Umfeldmodell, das dann den vernetzten Teilnehmern bereitgestellt werden kann. Herausforderungen hierbei sind die Assoziation der verschiedenen Messungen zu den tatsächlichen Objekten, die hohe Komplexität aufgrund der Vielzahl der Sensoren und der Größe des überwachten Bereichs und gleichzeitig die Forderung nach einer möglichst minimale Latenz in der Verarbeitung. Zusätzlich arbeiten wir mit einer generischen Datenschnittstelle, um so die Anbindung möglichst vieler verschiedener Sensorarten einfachzu ermöglichen. Um die Latenzen der Kommunikations- und Verarbeitungskette auszugleichen und gleichzeitig eine vorausschauende Analyse der Verkehrssituation und Handlungsplanung der Verkehrsteilnehmer zu ermöglichen, arbeiten wir zudem an geeigneten Prädiktionsverfahren für das Umfeldmodell. Darauf aufbauend erforschen wir außerdem Verfahren zur infrastrukturseitig Koordination von kooperativen Manövern der vernetzten Verkehrsteilnehmer.

Diese Themen werden auf Fahrzeugseite durch Arbeiten im Bereich der vorausschauenden Bewegungsplanung für automatisierte Fahrzeuge und Umsetzung der kooperativen Manöver auf Basis der zusätzlichen Informationen aus der Infrastruktur komplementiert. Dabei stellt neben der Handlungsplanung und Regelung unter Einbindung der externen Daten insbesondere die Überprüfung der empfangenen Daten auf deren Zuverlässigkeit bei nur sehr kleinen Stichproben einen wichtigen Forschungsaspekt dar.

Das Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik betreibt in Ulm-Lehr eine Pilotanlage mit Infrastruktur-Sensorik, um die erforschten Systeme und Verfahren im realen Straßenverkehr zu erproben und weiterzuentwickeln. Als Ergänzung für den flexiblen Einsatz auch in anderen Verkehrsszenarien wurden mobile Infrastruktur-Sensoreinheiten aufgebaut. Darüber hinaus stehen am Institut automatisierte Versuchsträger zur Verfügung, die mit Kommunikationseinheiten ausgestattet wurden, um sie bei der praktischen Erprobung von vernetzten Verkehrssystemen einzusetzen. Dies erlaubt uns, unsere erforschten Verfahren auf ihre Anwendungstauglichkeit innerhalb der späteren Einsatzumgebung direkt prototypisch zu testen.