Wie Bremer Forschung das autonome Fahren sicherer macht
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Wie Bremer Forschung das autonome Fahren sicherer macht
Automatisierte Fahrten sicher und effizient gestalten – das war das Ziel des Forschungsprojekts MUTIG-VORAN an der Universität Bremen. Mit interdisziplinärer Expertise aus Industriemathematik, KI und Nachrichtentechnik wurde gezeigt, wie vernetzte Mobilität der Zukunft Realität wird.
Eine Testfahrt auf dem Gelände des Technologieparks an der Universität Bremen – das war der erfolgreiche Abschluss eines zukunftsweisenden Forschungsprojektes zur Weiterentwicklung automatisierter Mobilität. Das Projekt hat den Titel MUTIG-VORAN (das steht für „Multiple Transportprozesse in Galileo-gestützten Verkehrsszenarien mittels Optimierungsmethoden für reale Anwendungen“). Die Idee ist es, wiederkehrende Fahrten, wie etwa im Carsharing, im On-Demand-Taxi-Betrieb für den ländlichen Bereich oder als Mensa-Shuttle auf dem Campus, hochautomatisiert und zugleich sicher durchführen zu können.
Bei der Demonstration im Technologiepark konnten die Beteiligten zeigen, wie Sensorik, Kommunikation und mathematische Steuerung zu einem sicheren, vernetzten Gesamtsystem zusammenwachsen.
Professor Christof Büskens, Projektleiter an der Universität Bremen: „Im Projekt MUTIG-VORAN sind wir selber mutig vorangeschritten, um interdisziplinäre Forschung erfolgreich und anwendungsnah umzusetzen. So verbindet Bremen Wissenschaft und Praxis für die Mobilität der Zukunft und erstellt Theorien, die nicht unter, sondern auf die Räder kommen.“
Das Besondere: Die Algorithmen wurden so angepasst, dass sie nicht nur auf einer festgelegten Testplattform funktionieren, sondern auch auf andere Bereiche, wie zum Beispiel weitere Forschungsfahrzeuge, aber auch Rover oder Rasenmäher, übertragbar sind.
Erfolgreiche Testfahrt durch den Technologiepark
Bei der Testfahrt konnte unter anderem die Kommunikation mit den modernisierten Lichtsignalanlagen demonstriert werden. Diese sind inzwischen mit V2X-Technologie („Vehicle-to-Everything“) ausgestattet. Damit können Fahrzeuge in ihrer Umgebung den aktuellen Zustand der Ampeln in Echtzeit auslesen. Zudem wurde die Verbindung zum kürzlich entstandenen Safety Control Center vorgestellt – ein weiterer Schritt in Richtung sicher vernetzter Mobilität.
Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderte Projekt vereinte Expertisen aus den Bereichen Industriemathematik, Künstliche Intelligenz und Nachrichtentechnik. Die Zusammenarbeit zwischen den beteiligten Partnern zeigte dabei eindrucksvoll, wie interdisziplinäre Forschung zu praxisrelevanten Lösungen führen kann:
Mit vereinter Expertise hochkomplexe Lösungen entwickeln
Der Arbeitsbereich Nachrichtentechnik (ANT) der Universität Bremen konzentrierte sich auf Themen der Mobilfunkkommunikation und entwickelte neue Verfahren, um 5G-Systeme für den Einsatz in automatisierten Fahrzeugen weiter zu verbessern. Dazu gehörte auch die Erforschung von Methoden zur gemeinsamen Lokalisierung und Kommunikation sowie der Aufbau eines eigenen, portablen Campusnetzes, das künftig auch auf andere Testfelder übertragen werden kann. Dr.-Ing. Carsten Bockelmann, Forschungsgruppenleiter bei ANT, erklärt: „Ununterbrochene Konnektivität ist für selbstfahrende Fahrzeuge in der Zukunft verpflichtend. 5G und in Zukunft 6G können die Anbindung an Remote Control Center oder den Datenaustausch von Fahrzeugen untereinander sicherstellen. Darüber hinaus wird in Zukunft das Kommunikationssystem Lokalisierungsdienste anbieten und damit selbstfahrende Fahrzeuge unterstützen.
Die TOPAS Industriemathematik gGmbH war für den Aufbau der Testfahrzeuge zuständig. Zudem brachten die Wissenschaftler:innen ihre Expertise in der Erstellung digitaler Zwillinge für das Sicherheits- und Testkonzept ein und waren für die Regelung der Fahrzeuge verantwortlich. Sie überführte die theoretisch entwickelten Steuerungsverfahren in funktionierende Systeme, die im Realbetrieb sicher und stabil agieren. „Mathematische Optimierung ist der Schlüssel, um Fahrzeuge im Sekundenbruchteil richtige Entscheidungen treffen zu lassen. Das Zusammenspiel aus Simulation, Modellierung und Praxisversuch war hier besonders spannend“, so Dr.-Ing. Mitja Echim, Geschäftsführer von TOPAS.
Sensoren erkennen Hindernisse im Straßenverkehr
Damit ein Fahrzeug seine Umgebung wirklich versteht, braucht es die Fähigkeit, Daten vieler Sensoren intelligent zu verknüpfen. Damit beschäftigte sich in diesem Projekt die Arbeitsgruppe Kognitive Neuroinformatik der Universität Bremen. Darüber hinaus entwickelten die Forschenden Verfahren zur Lokalisierung, Kartierung, Erkennung anderer Verkehrsteilnehmender, sowie zur strategischen Entscheidungsfindung. “Sensorfusion und strategische Entscheidungsfindung sind zwei zentrale Komponenten des autonomen Fahrens“, betont Dr.-Ing. Joachim Clemens aus der AG Kognitive Neuroinformatik. „Die Sensorfusion ermittelt die Position des eigenen Fahrzeuges und liefert Informationen über die Umgebung, wie Hindernisse und andere Verkehrsteilnehmer. Sie bildet somit die Grundlage für alle Aktionen des Fahrzeuges. Die strategische Entscheidungsfindung übernimmt die high-level Planung.“ Dies beinhalte beispielsweise die intelligente Routenplanung, aber auch die optimale Abarbeitung von Transportaufträgen.
Die Arbeitsgruppe Optimierung und Optimale Steuerung der Universität Bremen brachte schließlich ihre Expertise im Bereich der taktischen Entscheidungsfindung ein, also bei den kurzfristigen Entscheidungen während der Fahrt, etwa zur Spurwahl, zum Bremsen oder zur Umfahrung von Hindernissen.
Weiterführende Informationen:
Video zum Projekt: https://youtu.be/XD2Ky4FAENM?si=HEM98DfWULkSjnHZ
PM zum Safety Control Center und den modernisierten Ampelanlagen: https://www.uni-bremen.de/universitaet/hochschulkommunikation-und-marketing/aktuelle-meldungen/detailansicht/intelligente-sicherheit-fuer-autonome-shuttles-projekt-safety-control-center-feiert-erfolgreichen-projektabschluss
Fragen beantwortet:
Prof. Dr. Christof Büskens
Zentrum für Industriemathematik
Arbeitsgruppe Optimierung und Optimale Steuerung
Universität Bremen
Telefon: +49 421 218 63861
E-Mail: bueskens@uni-bremen.de
Universität Bremen Hochschulkommunikation und -marketing Telefon: +49 421 218-60150 E-Mail: presse@uni-bremen.de Über die Universität Bremen: Leistungsstark, reformbereit und kooperativ – das ist die Universität Bremen. Gesellschaftliche Verantwortung ist ihr Leitprinzip seit ihrer Gründung 1971. Sie steht für die weltweit notwendigen sozialen und ökologischen Veränderungen ein, für Demokratie, Vielfalt und Gerechtigkeit. In Forschung, Lehre, Verwaltung und Technik sind der Universität Bremen die UN-Nachhaltigkeitsziele und Klimagerechtigkeit ein besonderes Anliegen. Mit ihrem breiten Fächerspektrum von rund 100 Studiengängen verbindet sie außergewöhnliche Leistungsstärke und großes Innovationspotential mit ausgeprägter Interdisziplinarität. Sie steht nachdrücklich für den Ansatz des Forschenden Lernens und Studierens. Als eine ambitionierte europäische Forschungsuniversität pflegt die Universität Bremen enge Kooperationen mit Universitäten und Forschungseinrichtungen weltweit. In der Region ist sie Teil der U Bremen Research Alliance und Transferpartnerin für viele Akteure. Als Teil der Europäischen Universitätsallianz YUFE - Young Universities for the Future of Europe leisten die 23.000 Menschen der Universität Bremen einen Beitrag für die Weiterentwicklung der Gesellschaft und gestalten aktiv wissenschaftliche Kooperationen weltweit.