Zurück

Drucken

LAESSI

Leit- und Assistenzsysteme zur Erhöhung der Sicherheit der Schifffahrt auf Inlandwasserstraßen

Mit dem Ziel, den umweltfreundlichen Verkehrsträger Binnenschiff noch sicherer zu machen, wurden im Projekt LAESSI leistungsfähige Fahrerassistenzfunktionen für den Binnenschiffsverkehr entwickelt. Konkret wurden ein Brückenanfahrwarnassistent, ein Bahnführungsassistent und ein Anlegeassistent inklusive zugeordneter Conning-Anzeige realisiert und in einer Abschlussdemonstration (link zu Pressemitteilung) am 23.3.2018 auf dem Binnenschiff MS JENNY erfolgreich demonstriert. Das DLR hat in diesem Projekt Verfahren zur Bestimmung von hochgenauen und zuverlässigen Positions-, Navigations-, und Zeitinformationen (PNT) des eigenen Schiffes als essentielle Basis für die Assistenzfunktionen entwickelt. Hierfür wurden real-time kinematic (RTK) basierte Verfahren für den Einsatz unter den schwierigen Umgebungsbedingungen in der Binnenschifffahrt mit Abschattungen und Mehrwegeausbreitungen im Bereich von Schleusen und unter Brücken entwickelt.

Projektinhalte

Im Mittelpunkt, des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Projektes LAESSI, steht die Entwicklung von leistungsfähigen Fahrerassistenzfunktionen für den Binnenwasserstraßenverkehr. Ziel ist es, den umweltfreundlichen Verkehrsträger Binnenschiff noch sicherer zu machen, in dem man das Kollisionsrisiko beim Navigieren von Binnenschiffen senkt. Die Notwendigkeit hierfür, wird durch eine Vielzahl an Unfällen belegt, die durch Binnenschiffe verursacht wurden.

Konkret fokussiert sich das Projekt auf die Entwicklung von Fahrerassistenzfunktionen in den Bereichen Brückenanfahrwarnung, Bahnführungsassistent und Anlegeassistent inklusive zugeordneter Conning-Anzeige.

• Die Brückenanfahrwarnung soll in der Lage sein, rechtzeitig vor einer Brückenpassage zu überprüfen, ob das Schiff und dabei insbesondere seine höhenveränderlichen Baugruppen, wie Steuerhaus und Radarmast sicher die nächste Brücke passieren können. Eine eventuelle Warnmeldung hat mehrere hundert Meter vor der Brückenpassage zu erfolgen um noch genügend Zeit für eine Reaktion zu haben.

• Abbildung 1: Binnenschiff „Paula“ nach der Kollision mit der Süderelbbrücke (Quelle: TV Elbnews)

  Für den Anlegeassistenten soll die Lage der Schiffes (Position und Orientierung) mit der Umgebung des Schiffes verknüpft werden. Der Schiffsführer soll damit eine genaue Darstellung seiner Situation, insbesondere der aktuellen Abstände zu Kaimauern oder zu anderen Schiffen erhalten und wird so beim Manövrieren unterstützt.
• Mit Hilfe des Bahnführungsassistenten soll der Schiffsführer bei der Streckenfahrt des Schiffes entlastet werden. Eine hochgenaue und integritätsgeprüfte Lageinformation ist hierfür eine wichtige Grundlage.
• Die Conninganzeige soll die Bewegung des Schiffes in übersichtlicher Form darstellen. Insbesondere sollen auch die Änderungen der Bewegung mit angezeigt werden. Dazu ist es notwendig, auf eine sehr genaue Lageinformation aufbauen zu können. Weiterhin sollen auch die Antriebseinrichtungen und der Einfluss des Windes berücksichtigt werden.

Die Arbeiten des DLR fokussierten sich auf die hochgenaue Bestimmung von Position, Höhe und Vorausrichtung des Schiffes mit Hilfe von Globalen Navigationssatellitensystemen (GNSS). Wer mit GNSS-basierter Positionierung  navigiert, muss sich auch darauf verlassen können. Daher stellte das Thema der Integrität eine wichtige Komponente des Gesamtsystems dar. Die PNT Bestimmung kann möglicherweise nicht in allen Situationen (wie z.B. unter Brücken) funktionieren. Entscheidend ist es aber, dass dem Schiffsführer zuverlässig signalisiert wird, wann er dem Messsystem vertrauen kann. Deshalb war die Entwicklung von Integritätsmonitoringverfahren sowie die Realisierung einer Schnittstelle zur Weitergabe von Integritätsinformationen an die Assistenzfunktionen ein wesentlicher Bestandteil der Arbeiten im Projekt. 

Abbildung 2: Systemarchitektur im Projekt LAESSI

Um die erforderlichen Genauigkeiten zu erreichen, wurden für die PNT Bestimmung RTK Verfahren verwendet, die sonst in der Vermessung eingesetzt werden. Hierfür müssen trägerphasenbasierte Korrekturdaten bereitgestellt werden, welche von einem Netz landseitiger GNSS-Referenzstationen abgeleitet und zum Binnenschiff übertragen werden. Für die Übertragung muss ein zuverlässiger und entlang der Binnenwasserstraßen generell verfügbarer Datenkanal genutzt werden. Aufgrund der Tatsache, dass an vielen Bundeswasserstraßen schon Landstationen des Automatischen Identifikationssystems (AIS) betrieben werden, bietet sich die weitere Nutzung dieser Infrastruktur an. Jedoch bietet der AIS Kommunikationskanal nicht genügend Bandbreite um RTK Korrekturdaten parallel zu den Standard AIS Nachrichten zu übertragen. In dem Projekt LAESSI wurden deshalb Korrekturdaten in AIS Nachrichten verpackt, aber über Frequenzen des neuen VHF Data Exchange Systems (VDES) übertragen.

In zwei Testgebieten a) in Koblenz und b) am Main in der Nähe von Würzburg wurden AIS Basisstationen so erweitert, dass sie RTK Korrekturen aussenden können. Validierungs-messkampagnen an Bord von Binnenschiffen haben ergeben, dass eine RTK basierte bordseitige Positionierung mit Hilfe dieser Korrekturdaten prinzipiell möglich ist, jedoch der Datenkanal noch nicht zuverlässig genug funktioniert und weitere Entwicklungsarbeiten hier notwendig sind.   
Die Ergebnisse des Projektes LAESSI wurden auf einer Abschlussdemonstration am 23.3.2018 auf dem Binnenschiff JENNY einem interessierten Fachpublikum von über 70 Teilnehmern live erfolgreich vorgestellt.

Abbildung 3: Live Demonstration auf dem Binnenschiff JENNY im Testgebiet auf dem MAIN

Förderung

Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) unter dem Kennzeichen 03SX402D gefördert.

Laufzeit

Oktober 2015 – September 2017

Partner

Das Verbundprojekt LAESSI wurde von der Firma in-innovative navigation GmbH (link: www.innovative-navigation.de)  geleitet und zusammen mit den Partnern Alberding GmbH (https://www.alberding.eu),  Fachstelle der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung für Verkehrstechniken (link: http://www.fvt.wsv.de/) und dem DLR bearbeitet.