12. August 2021
Freie Fahrt für Einsatzfahrzeuge dank innovativer Galileo-Satellitennavigationstechnologie

Wenn Am­peln wie von Geis­ter­hand grün wer­den

Wenn Ampeln wie von Geisterhand grün werden
Wenn Am­peln wie von Geis­ter­hand grün wer­den
Bild 1/4, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Wenn Ampeln wie von Geisterhand grün werden

Je­de Am­pel ist für Feu­er­wehr und Po­li­zei bis­her ein un­be­re­chen­ba­res Hin­der­nis. Trotz Blau­licht und Mar­tins­horn müs­sen die Ein­satz­kräf­te ih­re Fahr­zeu­ge kräf­tig ab­brem­sen, um sich und an­de­ren Ver­kehrs­teil­neh­mern kei­nem Ri­si­ko aus­zu­set­zen. Wä­re die Am­pel da­ge­gen schon kurz vor ih­rem Ein­tref­fen grün, könn­ten sie die Kreu­zung si­cher und zü­gi­ger pas­sie­ren. Die Lö­sung für ei­ne un­fall­freie und zü­gi­ge Ein­satz­fahrt lie­fern spe­zi­el­le Si­gna­le des eu­ro­päi­schen Sa­tel­li­ten­na­vi­ga­ti­ons­sys­tems Ga­li­leo.
Kompakte Empfängertechnologie im Kofferraum
Kom­pak­te Emp­fän­ger­tech­no­lo­gie im Kof­fer­raum
Bild 2/4, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Kompakte Empfängertechnologie im Kofferraum

Da­mit das HA­LI-Sys­tem in ei­nen Real­be­trieb über­ge­hen kann, wur­den die bis­her un­ter La­bor­be­din­gun­gen be­trie­be­nen PRS-Emp­fän­ger wei­ter­ent­wi­ckelt, um zu­ver­läs­si­ger und ro­bus­ter zu ar­bei­ten. Eben­so wur­den sie mit Blick auf Grö­ße und Ge­wicht op­ti­miert, da in den Ein­satz­fahr­zeu­gen oft­mals nur we­nig Platz vor­han­den ist. Weil die Strom­ver­sor­gung über das Bord­netz ab­ge­deckt wird, muss­ten die Ent­wick­ler au­ßer­dem den „Ener­gie­hun­ger“ der Emp­fän­ger sen­ken, be­vor die Ge­rä­te für den Pra­xi­sein­satz ge­nutzt wer­den konn­ten. An der wei­te­ren Mi­nia­tu­ri­sie­rung wird be­reits in par­al­le­len Pro­jek­ten ge­ar­bei­tet. Zu­künf­tig sol­len die Emp­fän­ger so­gar als Chip­satz-Lö­sung ver­füg­bar sein.
Zwischen Blaulicht und Martinshorn
Zwi­schen Blau­licht und Mar­tins­horn
Bild 3/4, Credit: Fraunhofer-Gesellschaft

Zwischen Blaulicht und Martinshorn

Bei ei­nem Ret­tungs­wa­gen der Ber­li­ner Feu­er­wehr sitzt die HA­LI-Tech­no­lo­gie ge­nau zwi­schen den zwei Blau­lich­tern. Die aus­ge­rüs­te­ten Wa­gen „spre­chen“ mit spe­zi­ell aus­ge­rüs­te­ten Am­peln. Da­durch er­ken­nen sie den so­ge­nann­ten Be­vor­rech­ti­gungs­wunsch und set­zen ihn an­schlie­ßend um. Die Ko­or­di­na­ti­on ei­ner Ein­satz­rou­te über meh­re­re Am­peln hin­weg über­nimmt da­bei ein in­tel­li­gen­tes Ba­ckend. Der zen­tra­le HA­LI-Ser­ver emp­fängt von den Ein­satz­leit­sys­te­men der Feu­er­wehr und Po­li­zei zu­nächst In­for­ma­tio­nen zu den Ein­satz­zie­len der aus­ge­rüs­te­ten Fahr­zeu­ge. Die Ein­satz­rou­ten ent­spre­chen da­bei den von Feu­er­wehr und Po­li­zei am häu­figs­ten ge­wähl­ten Stre­cken. Gleich­zei­tig wird – zum Nut­zen al­ler – der üb­ri­ge Ver­kehr mög­lichst we­nig be­hin­dert.
HALI-Berlin ist ein Gemeinschaftsprojekt
HA­LI-Ber­lin ist ein Ge­mein­schaftspro­jekt
Bild 4/4, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

HALI-Berlin ist ein Gemeinschaftsprojekt

HA­LI-Ber­lin ist ein Ge­mein­schaftspro­jekt (v.l.): Dr. Ro­bert Oer­tel, DLR, In­sti­tut für Ver­kehrs­sys­tem­tech­nik, Frank Schatt­ling, Po­li­zei Ber­lin, Méla­nie Jacht­ner, Ber­li­ner Se­nats­ver­wal­tung für Um­welt, Ver­kehr und Kli­ma­schutz, Frank Kraatz, Ber­li­ner Feu­er­wehr, Alex­an­der Rü­ga­mer, Fraun­ho­fer-In­sti­tut für In­te­grier­te Schal­tun­gen IIS, Hen­drik Osen­berg, Deut­sche Raum­fahr­t­agen­tur im DLR, Dr. To­bi­as Mietha­ner, Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Ver­kehr und di­gi­ta­le In­fra­struk­tur, René Klee­ßen, Deut­sche Raum­fahr­t­agen­tur im DLR, Ti­mo Hoff­mann, Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Ver­kehr und di­gi­ta­le In­fra­struk­tur, San­dra Oh­sieck, Ber­li­ner Se­nats­ver­wal­tung für In­ne­res und Sport.
  • Am 12. August 2021 hat das HALI-System seinen Praxistest bei der Berliner Feuerwehr und Polizei Berlin bestanden und den Einsatzfahrzeugen mit Galileo-Satellitensignalen grüne Wellen beschert.
  • Das einzigartige System aus sogenannten Galileo Public Regulated Service-Empfängern (PRS) in Einsatzfahrzeugen und Kommunikations- und Verkehrstechnik in Ampeln ist damit ideal geeignet, um Einsatzkräfte sicher und schnell durch den dichten Verkehr zu bringen. HALI-Berlin ist weltweit das erste und bisher einzige Projekt, in dem echte Satellitensignale und operationelle Galileo-PRS-Empfänger im realen Einsatz verwendet werden.
  • Im Projekt HALI-Berlin fördert die Deutsche Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit Mitteln des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) über das DLR-Institut für Verkehrssystemtechnik und das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS die Entwicklung und den Testbetrieb neuartiger Galileo PRS-Empfänger.
  • Schwerpunkte: Raumfahrt, Navigation, Verkehr, Sicherheit

Im Notfall zählt jede Sekunde

Für Feuerwehr und Polizei zählen im Einsatz jede Sekunde. Doch zwischen den Einsatzkräften und dem Ziel steht meist ein unberechenbares Hindernis - Straßenkreuzungen mit roten Ampeln. Trotz Blaulicht und Martinshorn müssen die Einsatzkräfte ihre Fahrzeuge kräftig abbremsen, um sich und anderen Verkehrsteilnehmern keinem Risiko auszusetzen. Wäre die Ampel dagegen schon kurz vor ihrem Eintreffen grün, könnten sie die Kreuzung sicher und zügiger passieren. Die Lösung für eine unfallfreie und zügige Einsatzfahrt liefern spezielle Signale des europäischen Satellitennavigationssystems Galileo. "HALI-Berlin ist weltweit das erste und bisher einzige Projekt, in dem die Satellitensignale und operationelle Galileo-PRS-Empfänger im realen Einsatz verwendet werden. Diese Kombination aus Galileo PRS-Empfängern in Einsatzfahrzeugen und moderner Kommunikations- und Verkehrstechnik in Ampeln hat nun ihren ersten Praxistest gemeistert. Durch die grün zeigenden Ampeln verliefen die Fahrten gleichmäßiger - also mit weniger starkem Abbremsen und Beschleunigen in den Kreuzungsbereichen. Die innovative Satellitennavigationstechnologie wird in Zukunft das Leben von Einsatzkräften und anderen Verkehrsteilnehmern schützen und gleichzeitig die Einsatzfahrten beschleunigen. Raumfahrt leistet so ihren Teil, um den Verkehr auf der Erde sicherer zu machen", betont René Kleeßen, der Direktor für Organisationen und Infrastruktur in der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR. Zudem konnten die ausgerüsteten Einsatzfahrzeuge dank Galileo PRS-Technologie und Sensorfusion trotz Häuserschluchten, Tunneln und Brücken fahrstreifengenau geortet werden.

Mit Galileo PRS auf der sicheren Seite

Der Begriff "HALI" leitet sich aus der Abkürzung des Finnischen "HälytysAjoneuvojen LIikennevaloetuudet" ab, was übertragen "Ampelsteuerung für Einsatzfahrzeuge" bedeutet. Anders als bei der ursprünglichen Systemidee aus Finnland kommt bei HALI-Berlin allerdings eine hochgenaue und zugleich stör- und täuschungssichere Positionsbestimmung auf Grundlage des Galileo Public Regulated Service (PRS) für eine grüne Welle für Einsatzfahrzeug zum Einsatz. Eine leistungsfähige Verschlüsselung verhindert effizient, dass Zeitsignal und Position absichtlich durch sogenanntes Spoofing verfälscht werden. Darüber hinaus erschwert PRS das sogenannte Jamming, also die gezielte Unterbrechung oder Überlagerung der Signale durch eine Störquelle. "Diese doppelte Sicherheit macht eine Vielzahl sicherheitskritischer und anspruchsvoller Anwendungen überhaupt erst möglich. Außerdem bieten das spezielle Signaldesign und die Verwendung verschiedener Frequenzen maßgebliche Vorteile unter schwierigen Umgebungsbedingungen wie innerstädtische Häuserschluchten mit Abschattungen. Galileo PRS ist damit ideal geeignet, um in einem anspruchsvollen Szenario, wie bei der Ampelsteuerung für Einsatzfahrzeuge durch die Berliner Feuerwehr und Polizei, eingesetzt zu werden", erklärt Hendrik Osenberg, HALI-Projektleiter bei der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR.

Ausrüstung von Einsatzfahrzeugen der Feuerwehr und Polizei

"Damit das HALI-System in einen Realbetrieb übergehen kann, wurden die bisher unter Laborbedingungen betriebenen PRS-Empfänger weiterentwickelt, um zuverlässiger und robuster zu arbeiten. Im Einsatzalltag müssen die Spezialempfänger den harten Witterungsbedingungen sowie Stoß- und Beschleunigungsvorgängen im Fahrzeug widerstehen können. Ebenso wurden sie mit Blick auf Größe und Gewicht optimiert, da in den Einsatzfahrzeugen oftmals nur wenig Platz vorhanden ist", erklärt Alexander Rügamer, HALI-Projektleiter beim Fraunhofer IIS. Weil die Stromversorgung über das Bordnetz abgedeckt wird, mussten die Entwickler außerdem den "Energiehunger" der Empfänger senken, bevor die Geräte für den Praxiseinsatz genutzt werden konnten. Insgesamt fünf Einsatzfahrzeuge wurden mit diesen weiterentwickelten Empfängern ausgerüstet - davon drei Streifenwagen der Polizei Berlin sowie ein Rettungswagen und ein Lösch- und Hilfeleistungsfahrzeug der Berliner Feuerwehr. All diese Fahrzeuge sind regelmäßig im Stadtteil Moabit im Einsatz, der das Testfeld für HALI-Berlin bildet.

Zentral vernetzte Ampeln schalten den Weg frei

"Eine präzise und sichere Positionsbestimmung über Galileo-PRS allein beschert dem Einsatzfahrzeug noch keine grüne Welle. Auch die Ampeln müssen technisch so ausgerüstet sein, dass sie von den Einsatzwagen "angesprochen" werden können. Sie müssen dafür einen sogenannten Bevorrechtigungswunsch erkennen und umsetzen können", erklärt Robert Oertel, HALI-Projektleiter beim DLR-Institut für Verkehrssystemtechnik. Daher wurden acht Anlagen im Testgebiet zusätzlich mit spezieller Kommunikations- und Verkehrstechnik ausgestattet. "Dadurch können sich die nähernden Fahrzeuge an diesen Ampeln mit einem zeitlichen Vorlauf anmelden, woraufhin diese dann automatisch auf Grün schalten. So wird ein möglicher Rückstau bereits im Vorfeld vermieden. Die Einsatzfahrzeuge können so sicher und mit höherer Geschwindigkeit über die Kreuzung fahren", so Oertel weiter. Die Koordination einer Einsatzroute über mehrere Ampeln hinweg übernimmt dabei ein intelligentes Backend. Der zentrale HALI-Server empfängt von den Einsatzleitsystemen der Feuerwehr und Polizei zunächst Informationen zu den Einsatzzielen der ausgerüsteten Fahrzeuge. Die Einsatzrouten entsprechen dabei den von Feuerwehr und Polizei am häufigsten gewählten Strecken. Gleichzeitig wird - zum Nutzen aller - der übrige Verkehr möglichst wenig behindert.

Über HALI-Berlin

Das Projekt HALI-Berlin wird durch die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR mit Mitteln aus dem PRS-Technologieprogramm des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) gefördert. Neben dem Institut für Verkehrssystemtechnik des DLR und dem Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS sind die Berliner Senatsverwaltung für Inneres und Sport sowie die Senatsverwaltung für Umwelt, Verkehr und Klimaschutz, die Polizei Berlin und die Berliner Feuerwehr sowie Siemens, Airbus, IABG und die Alarm Dispatcher Systems GmbH Partner in dem Projekt.

Kontakt
  • Martin Fleischmann
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    Deut­sche Raum­fahr­t­agen­tur im DLR
    Stra­te­gie und Kom­mu­ni­ka­ti­on
    Telefon: +49 228 447-120
    Königswinterer Str. 522-524
    53227 Bonn
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  • Hendrik Osenberg
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    Deut­sche Raum­fahr­t­agen­tur im DLR
    Na­vi­ga­ti­on
    Telefon: +49 228 447-351
    Königswinterer Str. 522-524
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  • Dr.-Ing. Robert Oertel
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    DLR-In­sti­tut für Ver­kehrs­sys­tem­tech­nik
    Telefon: +49 030 67055-650
    Rutherfordstraße 2
    12489 Berlin-Adlershof
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  • Alexander Rügamer
    Fraun­ho­fer-In­sti­tut für In­te­grier­te Schal­tun­gen IIS
    Telefon: +49 911 58061-6379
    Nordostpark 84
    90411 Nürnberg
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