Intelligente Kommunikationstechnologien für Fahrzeuge zur Harmonisierung autonomer Fahrsysteme
Verkehrsunfälle und die Verkehrsdichte sind ernsthafte Probleme in den weltweiten Verkehrssystemen. Jedes Jahr sterben mehr als eine Millionen Menschen aufgrund von Verkehrsunfällen. Der Straßenverkehr ist auch ein erheblicher Faktor für den Klimawandel, Umweltbelastung und Produktivitätseinbußen. Mit vernetzten und autonomen Fahrzeugen könnte die Sicherheit und Effizienz im Straßenverkehr deutlich gestärkt werden. Doch auch diese Fahrzeuge sind mit Problemen belastet. Finanziert über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen wurde im Projekt COSAFE eine innovative Lösung in Form kooperativer vernetzter autonomer Fahrzeuge vorgestellt. „Wir greifen für die gemeinsame Ressourcennutzung und kooperatives Fahren auf Fahrzeugkommunikation und autonome Fahrtechnologien zurück, um so Probleme im Straßenverkehr zu lösen und die Sicherheit und Effizienz im Straßenverkehr zu fördern“, erklärt Jianhua He, Projektkoordinator und Professor an der Universität Essex. Das Projekt war eine gemeinsame Bemühung eines internationalen Konsortiums aus führenden akademischen Einrichtungen, Industriepartnern und der Politik. Mit vereinten Kräften wurden innovative Technologien und Anwendungen für vernetzte und autonome Fahrzeuge geschaffen, die auf neuen Kommunikationssystemen für Fahrzeuge und gleichzeitiger Nutzung von Betriebsmitteln basieren. „COSAFE gehört zu den ersten Forschungsprojekten, bei denen innovative Technologien und Anwendungen für vernetzte und autonome Fahrzeuge im Mittelpunkt stehen“, betont He. Er führt weiter aus, dass das Team dank der vorgeschlagenen systematischen, und schichtenübergreifenden Designansätze komplexe Probleme bewältigen konnte.
Die Synergie zwischen Fahrzeugen und ihrer Umgebung nutzen
Im Kern der COSAFE-Tätigkeiten stand das Konzept kooperativer Sensorik und Verarbeitung, also Systeme mit hoher Wahrnehmungsleistung bei gleichzeitig effizienter Ressourcennutzung. Mit diesen geteilten Ressourcen und Echtzeitdaten zur Umgebung basierten die Aktionen der Fahrzeuge auf fundierten Informationen. Der Ansatz beruht auf Innovationen aus den grundlegenden Ebenen wie fortschrittlicher Car2x-Kommunikation, Edge-Computing, intelligentem Ressourcenmanagement und mehr. Bei der gemeinsamen Nutzung von Ressourcen müssen viele Elemente beachtet werden, darunter die Abstimmung von Fahrzeugen und Straßeninfrastruktur für den geteilten Zugriff auf Daten, Netzbandbreite und Straßenraum. „Durch diese Synergie mit der Straßeninfrastruktur stellt die COSAFE-Innovation eine sichere und effiziente Fahrumgebung mit verbesserter Wahrnehmung und Koordination dar. Nicht nur die gemeinsame Nutzung von Ressourcen, sondern auch die Sicherheit und Effizienz im Straßenverkehr wird durch fortschrittliche Kommunikation und Verarbeitungsmechanismen optimiert“, so He. Vergleicht man Fahrzeuge und die Transportinfrastruktur mit einem enormen Netz verbundener Sensoren und Computer, dann kann die Sicherheit und Effizienz im Straßenverkehr mit diesen Ressourcen – bei wirksamer Nutzung durch kollaborative intelligente Fahrzeuge – deutlich ausgebaut werden. Durch diese Synergie können wichtige Informationen wie Fahrwege, bewegliche Objekte im Fahrbereich, Szenendaten (wie Ampeln, Straßenschilder und Markierungen) und verschiedene Fahrmanöver wie Abbiegen und Vorfahrt Gewähren ausgetauscht werden. Letztendlich steht vernetzten intelligenten Fahrzeugen eine ganzheitliche Wahrnehmung der Fahrumgebung zur Verfügung, die zu mehr Sicherheit im Straßenverkehr führt.
Kommunikationstechnologien der nächsten Generation für autonome Fahrzeuge
Das Projektteam entwickelte ein 5G-Millimeter-Kanalmodell für Car2x-Technologie und Übertragungsalgorithmen. Über das Breitbandspektrum wurde der dynamische Zugang zu Funktechnik (Ressourcen im White Space) ermöglicht, um die Kommunikationskapazität und Zuverlässigkeit weiter zu erhöhen. Optische Kommunikationsverfahren wurden als Lösung für die sichere Koordinierung autonomer Fahrzeuge in Kreisverkehren betrachtet. Letztendlich stellte das Team ein kostengünstiges, flexibles und skalierbares Testsystem vor, dessen Kommunikation zwischen den Fahrzeugen auf Software Defined Radio und dediziertem Kurzstreckenfunk basiert. „Die vorgeschlagenen Technologien zu Mobilkommunikation, Edge-Computing und Informationsverarbeitung sowie kooperativer Wahrnehmung können direkt in den Bereichen autonomes Fahren, intelligente Städte, Internet der Dinge und im breiteren wissenschaftlichen Kontext eingesetzt werden. Auch die wissenschaftliche Kommunikation, der Verkehr, die Wirtschaft und die Gesellschaft könnten profitieren“, schließt He.
Schlüsselbegriffe
COSAFE, gemeinsame Nutzung von Ressourcen, vernetzte autonome Fahrzeuge, Car2x, Sicherheit im Straßenverkehr, Software Defined Radio
