11. November 2021

Fah­rer­los im Ver­kehr – DLR-Pro­jek­te er­for­schen kom­ple­xe As­pek­te des au­to­ma­ti­sier­ten Fah­rens

Externales HMI
Ex­ter­na­les HMI
Bild 1/4, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Externales HMI

Das Fahr­zeug er­kennt den Fuß­gän­ger und zeigt dies über das Licht­band nach au­ßen an.
Internales HMI
In­ter­na­les HMI
Bild 2/4, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Internales HMI

Das Fahr­zeug er­kennt den Fuß­gän­ger und gibt dem Fahr­zeug­nut­zen­den über das blaue Licht­band ei­nen ent­spre­chen­den Hin­weis.
DLR-Forschungsfahrzeuge
DLR-For­schungs­fahr­zeu­ge
Bild 3/4, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

DLR-Forschungsfahrzeuge

Die DLR-For­schungs­fahr­zeu­ge bei Test­fahr­ten im Stadt­ver­kehr von Braun­schweig. 
Digitaler Atlas
Di­gi­ta­ler At­las
Bild 4/4, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Digitaler Atlas

Aus­schnitt ei­nes 3D-Mo­dells der Stadt Braun­schweig mit al­len für den Ver­kehr re­le­van­ten De­tails
  • 22 DLR-Institute erforschen gemeinsam das automatisierte Fahren.
  • Kommunikation, Vernetzung und hochgenaue Karten sind essentiell für die fahrerlose Fortbewegung.
  • Unterstützung durch Drohnen und Daten aus der Luft zeigt die Bedeutung von domänenübergreifender Forschung.
  • Themenschwerpunkte: Verkehr, Digitalisierung

Was passiert eigentlich genau, wenn wir in Zukunft automatisiert und vernetzt fahren? Woher weiß das Fahrzeug überhaupt, welchen Weg es fahren kann? Und wie kommuniziert es mit den Verkehrsteilnehmenden und der Infrastruktur? Mit diesen Fragen haben sich insgesamt 22 Institute aus den Programmbereichen Verkehr, Luftfahrt, Raumfahrt, Energie und Sicherheit des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in den letzten vier Jahren in mehreren Projekten beschäftigt. Die Ergebnisse stellten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am 10. November 2021 bei einer virtuellen Abschlussveranstaltung vor.

Folgendes anschauliches Beispiel soll zeigen, wie das zukünftige automatisierte Fahren viele wissenschaftliche Themenbereiche verknüpft und Erkenntnisse aktueller DLR-Forschung einfließen. Im Beispiel begleiten wir Frau M. auf einer Fahrt in Berlin vom Ortsteil Adlershof im Südosten der Stadt zum Alexanderplatz in der Stadtmitte. Um an ihr Ziel zu kommen, entscheidet sie sich für einen automatisierten Shuttlebus – ohne Fahrer.

Lichtband erkennt Hindernisse und den Gemütszustand des Fahrers

In Berlin-Adlershof steigt sie in ihr Shuttle ein. Darin befinden sich bereits zwei Personen, die das gleiche Ziel haben. Als ein Kind die Straße überqueren möchte, fragt sich Frau M., ob das Fahrzeug das Kind auf der Straße auch registriert hat und abbremst. Sie wird unruhig. „Für solche Situationen haben wir im Projekt KoFIF, das steht für Kooperative Fahrzeugintelligenz und Fahrwerkmechatronik, unter anderem ein Lichtband für den Fahrzeuginnenraum entwickelt“, erklärt Projektleiterin Anika Lobig vom DLR-Institut für Verkehrssystemtechnik. „So kann das Fahrzeug mit Frau M. kommunizieren.“ Es zeigt ihr beispielsweise erkannte Verkehrsteilnehmende an, mit denen es interagieren wird. Das Fahrzeug erfasst den aktuellen Zustand von Frau M. über eine Kamera und die Vitaldaten über Sensoren im Sitzbereich. Erkennt es eine Unsicherheit bei ihr, zeigt das Lichtband mehr Informationen an. Im Fall von Frau M. setzt es dunkelblaue Akzente. So signalisiert das Fahrzeug, dass es das Kind registriert hat und anhalten wird. Wäre Frau M. in diesem Moment entspannt, würde der Shuttlebus einfach anhalten, ohne weitere Informationen zu geben.

Doch wie weiß das Kind auf der Straße, ob der automatisierte Shuttlebus es wahrgenommen hat? „Parallel zur Interaktion im Fahrzeug haben wir ein Konzept für ein sogenanntes externales HMI entwickelt. So können Personen in der Nähe beispielsweise feststellen, ob es sie wahrgenommen hat“, erklärt Lobig. Die Abkürzung HMI steht für Human-Machine-Interface, also eine Schnittstelle für die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine. Das externale HMI ist eine Neuentwicklung der letzten vier Jahre. Es basiert auf einem Lichtband außen am Fahrzeug und dient der Verständigung mit anderen Verkehrsteilnehmenden. Generell stellt die sichere Kommunikation zwischen automatisierten Fahrzeugen und ihrer Umwelt einen wichtigen Aspekt dar, denn sie beeinflusst die Nutzerakzeptanz dieser Technologie.

Fahrzeug reagiert auf sein Umfeld

Während das Lichtband für Frau M. gut sichtbar ist, passiert auf ihrer Fahrt im Shuttlebus aber auch einiges, was sie nicht wahrnimmt: Beispielsweise erkennt das Fahrzeug mit seinen Sensoren die aktuelle Verkehrssituation und kommuniziert permanent mit seiner Umwelt. „Neben der offensichtlichen Interaktion mit Menschen, gibt es weitere Wechselwirkungen mit der Verkehrsinfrastruktur, wie Ampeln“, erklärt der Projektleiter für D.Move (Datengetriebenes Mobilitäts- und Verkehrsmanagement) Roman Grüner, ebenfalls vom DLR-Institut für Verkehrssystemtechnik. „Das Auto muss sich während der Fahrt auf unerwartetes Verhalten der Verkehrsteilnehmenden und auf wechselnde Umfeldeinflüsse, wie Straßenschäden oder Witterung, einstellen.“

Damit der Shuttlebus eine optimale Route wählen und sicher zum Alexanderplatz fahren kann, ist er mit anderen Fahrzeugen und Infrastrukturelementen vernetzt. So kann das Shuttle von Frau M. die Fahrten anderer Verkehrsteilnehmenden berücksichtigen und Fahrmanöver, wie Überholen, durchführen.

Für die Routen- und Manöverplanung braucht der Shuttlebus zusätzlich eine digitale Karte. Diese muss hochgenau sein und beispielsweise Fahrbahnmarkierungen, Straßenbegrenzungen und Einmündungen enthalten. „Eine sehr genaue Karte ist eine äußerst wichtige Komponente für das automatisierte Fahren“, ergänzt der Projektleiter Lucas Andreas Schubert vom DLR-Institut für Verkehrssystemtechnik. „Durch das Projekt Digitaler Atlas sind wir in der Lage, Kartenmaterial aus Rohbildern, wie Luft- oder Satellitenaufnahmen, zu erstellen.“ Der Shuttlebus von Frau M. kann über eine Datenbank jederzeit auf das Kartenmaterial zugreifen. Es liefert außerdem Informationen über den Straßenzustand. Zusätzlich lassen sich die Daten auch für Echtzeit-Karten zur Sicherheit an Häfen oder zur Erfassung von Solaranlagen für die Simulation der Stromerzeugung nutzen

Straßenverkehr trifft Luftverkehr

Plötzlich geht es nicht weiter. Kurz vor dem Ziel am Alexanderplatz bleibt der Shuttlebus einfach stehen. Frau M. sieht, dass es vor ihr einen Unfall gegeben hat. Unterstützt wird das Rettungsteam bei diesem Einsatz von einer Transport-Drohne. Sie liefert wichtige Hilfsmittel zur Erstversorgung direkt an die Unfallstelle. Dazu teilt die Drohne den Fahrzeugen am Boden mit, dass sie vor Ort landen wird. Daraufhin hält das Shuttle von Frau M. an und blockiert so auch den Weg für den nachfolgenden Verkehr. Die Drohne kann jetzt sicher landen. „Im Projekt Verkehr 5.0 haben wir über den Tellerrand geschaut und untersucht, wie der Straßen- mit dem Schienenverkehr oder dem bodennahen Luftverkehr sinnvoll kooperieren kann“, sagt Anika Lobig. „Wenn diese Bereiche stärker zusammenwachsen, ist es wichtig, dass sie zuverlässig miteinander kommunizieren können.“

Nach dem kurzen Stopp geht es weiter und Frau M. kommt sicher ans Ziel. Sie ist begeistert: Während ihrer Fahrt liefen sichtbar und unsichtbar permanent die unterschiedlichsten Prozesse ab. Diese zu sinnvollen Verkehrslösungen zu verknüpfen und damit die Mobilitätswende voranzubringen, ist eine wichtige Aufgabe für die Forschung am DLR.

Kontakt
  • Jasmin Begli
    Kom­mu­ni­ka­ti­on Braun­schweig, Cochs­tedt, Sta­de, Trau­en
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)

    Kom­mu­ni­ka­ti­on und Pres­se
    Telefon: +49 531 295-2108
    Lilienthalplatz 7
    38108 Braunschweig
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  • Anika Lobig
    Pro­jekt­ma­na­ge­rin Ab­tei­lung Ko­ope­ra­ti­ve Sys­te­me
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    DLR-In­sti­tut für Ver­kehrs­sys­tem­tech­nik
    Rutherfordstraße 2
    12489 Berlin-Adlershof
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  • Roman Grüner
    Pro­jekt­ma­na­ger Ab­tei­lung In­for­ma­ti­ons­ge­win­nung und Mo­del­lie­rung
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    DLR-In­sti­tut für Ver­kehrs­sys­tem­tech­nik
    Rutherfordstraße 2
    12489 Berlin-Adlershof
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  • Lucas Andreas Schubert
    Grup­pen­lei­ter Da­ten­ma­na­ge­ment und -qua­li­tät
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Ver­kehrs­sys­tem­tech­nik
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    38108 Braunschweig
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