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Vernetzten Straßenverkehr erforscht

Grundlagen für das Platooning geschaffen

Zukünftig können sich Nutzfahrzeuge in sogenannten Platoons zusammenschließen und in sehr geringem Abstand zueinander fahren. Gas-, Brems- und Lenkeingriffe erfolgen mittels V2V-Kommunikation synchron. Das automatisierte Windschattenfahren in der Kolonne soll Kraftstoff sparen.

Stuttgart/Hildesheim (ABZ). – Dass Fahrzeuge untereinander und mit ihrer Umgebung Daten in Echtzeit austauschen können, ermöglicht die Vehicle-to-Vehicle (V2V), Vehicle-to-Infrastructure (V2I) und Vehicle-to-Network (V2N)-Kommunikation. Dies soll Unfallrisiken und Emissionen senken. Voraussetzung dafür ist eine stabile und zuverlässige Datenverbindung – sei es auf Basis des neuen leistungsstarken Mobilfunks der fünften Generation (5G) oder WLAN-basierter Alternativen (ITS-G5).

Daran hat das Forschungsprojekt 5G NetMobil in den vergangen drei Jahren mit 16 Partnern aus Forschung, Mittelstand und Industrie gearbeitet. Nun stellen die Partner ihre Ergebnisse vor. "Mit dem Projekt 5G NetMobil haben wir entscheidende Meilensteine auf dem Weg zum vollvernetzten Fahren erreicht und zeigen, wie moderne Kommunikationstechnologien unseren Straßenverkehr gleichzeitig sicherer, effizienter und wirtschaftlicher machen", sagte Thomas Rachel, Parlamentarischer Staatssekretär im Ministerium für Bildung und Forschung. Das Ministerium hatte das Forschungsprojekt mit 9,5 Millionen Euro gefördert. Die durch das Projekt geschaffenen Grundlagen in den Bereichen Netzwerke, Sicherheit und Kommunikationsprotokolle sind nun die Basis für die Standardisierung, die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle und erste Serienprojekte der Projektpartner.

Ein Beispiel des Forschungsprojekts ist das Platooning, auch als elektronische Deichsel bezeichnet. Darunter versteht man ein in der Entwicklung befindliches System für den Straßenverkehr, bei dem mehrere Fahrzeuge mit Hilfe eines technischen Steuerungssystems in sehr geringem Abstand hintereinander fahren können. Gas-, Brems- und Lenkeingriffe erfolgen über V2V-Kommunikation synchron. Das automatisierte Windschattenfahren in der Kolonne soll Kraftstoff sparen und die Sicherheit auf den Autobahnen erhöhen. Für das Platooning mit Fahrzeugabständen von weniger als zehn haben die Experten der beteiligten Unternehmen und Universitäten nun wesentliche Grundlagen geschaffen. "Die Arbeit des Forschungsprojekts ist für ein breites Anwendungsspektrum relevant. Davon profitieren nicht nur die Projektpartner aus Industrie und Forschung, sondern ganz besonders die Verkehrsteilnehmer", sagt Dr. Frank Hofmann von der Robert Bosch GmbH, der das Forschungsprojekt industrieseitig koordiniert. Die Partner des Projekts 5G NetMobil entwickeln zudem einen Kreuzungsassistenten, der Fußgänger und Radfahrer an unübersichtlichen Kreuzungen schützt. Eine in der Infrastruktur verbaute Kamera erkennt die Fußgänger und warnt Fahrzeuge innerhalb weniger Millisekunden, um kritische Situationen beispielsweise beim Abbiegen zu verhindern.

Damit das vollvernetzte Fahren Realität werden kann, muss die direkte Kommunikation zwischen den Fahrzeugen und mit der Infrastruktur zuverlässig, mit hohen Datenraten und geringen Latenzzeiten funktionieren. Doch was passiert, wenn sich beispielsweise die Qualität der Datenverbindung ändert, also nur eine geringere Datenrate für die direkte Kommunikation zwischen den Fahrzeugen zur Verfügung steht? Die Experten haben dafür ein agiles "Quality of Service"-Konzept erarbeitet, das Änderungen der bereitgestellten Netzqualität erkennt und an die vernetzten Fahrfunktionen weitergibt. Beim Platooning können damit die Abstände der einzelnen Fahrzeuge der Kolonne automatisch vergrößert werden, wenn die Qualität des Netzes abnimmt.

Ein weiterer Forschungsschwerpunkt war die Einteilung des Mobilfunknetzwerks in einzelne virtuelle Netze innerhalb des Hauptnetzes (Slicing). Für die Datenübertragung bei sicherheitskritischen Funktionen wie der Warnung vor einem Fußgänger an einer Kreuzung wird nun ein separates Teilnetz genutzt, um diese zu jeder Zeit zu gewährleisten. Die Datenübertragung für das Videostreaming oder die Aktualisierung der Straßenkarte wird in einem davon getrennten virtuellen Netz gesteuert und gegebenenfalls kurzfristig zurückgestellt, wenn nur eine geringe Datenrate zur Verfügung steht.

Weiterhin hat das Forschungsprojekt wesentliche Beiträge für die hybride Kommunikation von Mobilfunk und der WLAN-basierten Alternative geleistet, bei der jeweils die stabilste Verbindung genutzt wird, damit die Datenverbindung unterwegs nicht abreißt. "Die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse fließen nun in die weltweite Standardisierung der Kommunikationsinfrastruktur ein und sind wesentliche Grundlagen weiterer Entwicklungen der Partnerunternehmen", sagt Hofmann.

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