Benutzer:DLRTSKOM/Testfeld Niedersachsen für automatisierte und vernetzte Mobilität

DasTestfeld Niedersachsen ist eine Forschungsinfrastruktur zur Entwicklung und Erprobung automatisierter und vernetzter Mobilität. Am 8. Januar 2020 fand die offizielle Eröffnung in Braunschweig statt.

Projektübersicht

Automatisierte und vernetzte Fahrzeuge können zur Entlastung des Straßenverkehrs, zur Reduktion von Unfallzahlen und zur Steigerung des Fahrkomforts beitragen. Ebenfalls werden hierdurch die Energieeffizienz des Verkehrs verbessert sowie negative Umweltauswirkungen reduziert.

Offene Forschungs- und Entwicklungsplattform

Bei der Entwicklung automatisierter und vernetzter Fahrzeuge sind leistungsfähige und flexible Testinfrastrukturen ein wichtiges Werkzeug. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) baute zu diesem Zweck das Testfeld Niedersachsen, gefördert vom Niedersächsischen Ministerium für Wirtschaft, Arbeit, Verkehr und Digitalisierung und vom Niedersächsisches Ministerium für Wissenschaft und Kultur mit Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und des Landes Niedersachsen, auf. Bei der Ausgestaltung haben die Unternehmen ADAC Niedersachsen/Sachsen-Anhalt e.V., Continental AG, IAV GmbH, NordSys GmbH, Oecon Products & Services GmbH, Siemens AG, Volkswagen AG und Wolfsburg AG mitgewirkt, welche weiterhin eine Beiratsfunktion übernehmen. Es wird eine offene Forschungs- und Entwicklungsplattform geschaffen, eine einzigartige und umfassende Kombination verschiedener Test- und Erprobungsmöglichkeiten geboten – von der Simulation bis hin zu Strecken im öffentlichen Raum.

Stadt-Land-Autobahn

Das Testfeld Niedersachsen umfasst sowohl Abschnitte der Autobahnen A2, A7, A39, A391, als auch Teile der Bundes- und Landstraßen B3, B6, B243 und L295. Es integriert zudem die etablierten Strecken der Anwendungsplattform Intelligente Mobilität (AIM), die in der Braunschweiger Innenstadt in Betrieb ist. Damit wird eine Erprobung in unterschiedlichen Verkehrssituationen sowie im Übergang zwischen verschiedenen Straßentypen ermöglicht. In Summe ersteckt sich das Testfeld Niedersachsen auf über 280 km und und ist zudem über mobile Einheiten um jedem beliebigen Ort erweiterbar.

Darstellung der Prozessierung

Integrale Werkzeugkette

Die Werkzeuge des Testfeldes Niedersachsen bieten verschiedene Simulationen und Simulatoren, die insbesondere auch Hardware-in-the-Loop/ Software-in-the-Loop, Driver-in-the-Loop- und Vehicle-in-the-Loop-Untersuchungen ermöglichen. Über Prüfgelände und Erprobungen im Realverkehr reicht die Werkzeugkette bis in den öffentlichen Raum. Die einzelnen Elemente der Werkzeugkette können integriert genutzt werden, um beispielsweise die jeweiligen Vorteile synthetischer und realer Umgebungen optimal in Erprobungen kombinieren zu können.

Hochgenaue Erfassungstechnik

Die hochgenaue Erfassungstechnik des Testfeldes erfasst alle Fahrzeugpositionen hochpräzise und stellt somit das genaue Verkehrsgeschehen – im Sinne eines Ground Truth – für die Analyse und für Live-Dienste zur Verfügung. Ein Live-Dienst emuliert zum Beispiel Positionssignale, die bekannt und gesucht würden, wenn jedes Fahrzeug mit Car2X-Technik ausgestattet wäre. Entsprechende Nachrichten werden durch das Testfeld generiert. Mehr Informationen zu der einzigartigen Kommunikations- und Erfassungstechnik sowie allen weiteren angebotenen Diensten finden Sie unter Dienste und Schnittstellen.

Das Testgebiet

Über die interaktive Karte des Testfeldgebietes können Sie erfahren, welche Dienste in den jeweiligen Abschnitten zur Verfügung stehen. Diese finden Sie hier.

Die Karte zeigt die Strecke des Testfeldes Niedersachsen mit den dazugehörigen Modulen.

Dienste und Schnittstellen

Erfasste Trajektorien auf der A 39 im Bereich der Auffahrt Cremlingen.

Erfassungstechnik

Die Ziele der Erfassungstechnik bestehen zum einen in der präzisen Erfassung von Fahrzeugen und anderen Objekten im Verkehrsraum mit Hilfe von Sensorsystemen. Zum anderen können aus der Analyse verkehrsrelevanter Ausschnitte des Erfassungsbereichs, insbesondere Fragestellungen zur Funktionsauslegung und zum Testen automatisierter und vernetzter Straßenfahrzeuge auf Autobahnen erforscht werden.

Mit der durchgängigen Detektion (24/7, über alle Jahreszeiten und alle Witterungssituationen hinweg) aller Verkehrsteilnehmer entlang eines festen Streckenabschnittes wird eine Basis zur ganzheitlichen Bewertung (im Sinne eines Ground Truth) sowie zur Entwicklung neuer Assistenz- und Automationssysteme ermöglicht.

Dieser Streckenabschnitt auf der A39 bildet den Schwerpunkt des Testfeldes Niedersachsen. Die dort montierte Erfassungs- und Kommunikationstechnik ist zusätzlich mit systemgleichen mobilen Aufbauten auch ortsunabhängig einsetzbar.

Basisdaten der Erfassungstechnik:

Streckenlänge 7,5 km, A 39, Bereich Anschlussstelle Cremlingen bis Autobahnkreuz Wolfsburg/ Königslutter
Hochauflösende Stereo-Kamera-Systeme und IR-Module, montiert auf 71 Trägermasten
Genauigkeit der gemessenen Fahrzeugpositionen durchschnittlich 25 cm
Montage zusätzlicher Car2X-Kommunikationstechnik auf einigen der Trägermasten
lokale und segmentierte Datenaggregation sowie Bereitstellung der aggregierten Daten als Service für Analyse oder Online-Support automatischer Fahrmanöver
Anbindung der Sensorik und der mobilen Aufbauten an Hintergrundsysteme
Anbringung der Sensorköpfe in 8 m Höhe über der Fahrbahn für ideale Erfassungs- und Abstrahlcharakteristik
Erfassung aller Fahrspuren samt auf-, Abfahr- und Standstreifen

Hintergrundsysteme

Das Testfeld Niedersachsen bietet IT-Hintergrundsysteme basierend auf etablierten Lösungen aus AIM. Das Hintergrundsystem ist eine Informations- und Kommunikationstechnologie-Plattform (IKT) zum Datenmanagement und zur zentralen Informationsaufbereitung und -bereitstellung. Für viele kooperative Fahrzeugfunktionen ist dies ein wichtiger Systembaustein, da hier Informationen aus den unterschiedlichen Testfelddiensten miteinander verknüpft werden. Über die Bündelung eines zentral auflaufenden Datenstroms können Synergieeffekte unterschiedlicher Datenbasen genutzt werden. Über die Errichtung virtueller Maschinen wird die Prozessierung auf den Hintergrundsystemen sehr flexibel ermöglicht und sicher vollzogen.

Basisdaten der Hintergrundsysteme:

Net-App-Storage zum Speichern von anonymisierten Videodaten
Testfeld Niedersachsen-Service-Plattform für die Verarbeitung und -bereitstellung der Testfelddaten

Hochgenaue Karten

Hochgenaue digitale Karten sind für verschiedene Aspekte des Testens automatisierter und vernetzter Fahrzeuge essentiell. Sie sind die Grundlage für den Aufbau realitätsnaher virtueller Verkehrsumgebungen (Szenarien und Modelle), die ein simulationsbasiertes Testen ermöglichen oder im Sinne einer Referenz für die Test- und Erprobungsfahrzeuge im Testfeld genutzt werden können. Sie werden über das Hintergrundsystem für Simulationen und Realfahrten zur Verfügung gestellt und enthalten topographische und topologische Informationen über die Straße, Verkehrszeichen und die Infrastruktur. Die Vermessung als Grundlage zur Erstellung der Karten erfolgt nach dem DLR Road2Simulation-Ansatz. Die Infrastrukturdaten dienen nicht nur zur Visualisierung, sondern können auch als hochpräzise georeferenzierte Landmarken genutzt werden.

Basisdaten der hochgenauen Karten für Autobahn- und Landstraßenabschnitte A2, A39, A391 und L295:

Erfasste Elemente: Straßen- und Fahrstreifenverlauf, Fahrbahnachsen, Fahrstreifenränder, Fahrstreifenmarkierungen, Fahrstreifenbeschriftungen, lineare Infrastruktur (beispielsweise Leitplanken und Lärmschutzwände, Brückengeländer) und punktuelle Infrastruktur (beispielsweise Leitpfosten, Pfosten, Schilder, Maut- und Schilderbrücken)
Genauigkeit: alle Messpunkte sind mit einer maximalen relativen Abweichung von 5 cm und einer maximalen absoluten Abweichung von 20 cm abgebildet
hochgenaue digitale Karte in folgenden Formaten verfügbar: OpenDRIVE, Road2Simulation

Kataster zum Testfeldzustand

Im Kataster zum Testfeldzustand werden relevante Informationen zum Testfeld gepflegt (z.B. Straßenzustand, Leitplankenzustand, Wetterdaten), die zur Aufklärung fahrzeugseitig beobachteter Funktionsabwürfe bzw. Fehler genutzt werden können. So wird eine effiziente Planung, Vorbereitung, und Auswertung der Tests ermöglicht. Korrelationen zum beobachteten Verkehrsgeschehen können auf Grundlage dieser Daten analysiert werden. Neben Daten der flächendeckenden Wetterstationen entlang der Autobahnen im Testgebiet wird im Rahmen des Testfeldes Niedersachsen eine eigene Messstation mit detaillierten Informationen zur Oberflächentemperatur, Wasserfilmdicke auf der Fahrbahn und der aktuellen Sichtweite betrieben. Ergänzend wird ein mobiler Sensor an einem DLR-Fahrzeug integriert, der vergleichbare Werte entlang der Teststrecke ermitteln kann (z.B. direkt vor und/ oder nach einer Kampagne zum automatisierten Fahren im Testfeld).

Basisdaten des Katasters zum Testfeldzustand:

Informationen in weiten Bereichen des Testfeldes zu allgemeinen Wetterdaten (Lufttemperatur und Witterung)
stationäre Wetterstation im Bereich der Erfassungstechnik an der Autobahn 39 zur Messung der Oberflächentemperatur, Wasserfilmdicke auf der Fahrbahn und der aktuellen Sichtweite
mobiler, am Versuchsfahrzeug montierbarer Sensor mit einer Erfassungsrate von 40 Hz (berührungsfreie Messung von Fahrbahntemperatur und Daten zur Fahrbahnnässe)
kategorisierter Streckenzustand für Abschnitte der A2, A39, A391 und L295 (siehe Testgebiet)
kategorisierter Zustand der Leitplanken für Abschnitte der A2, A39 und A391 (siehe Testgebiet)

Kommunikationseinheit

Kommunikationstechnik

Auf einem Teil der Autobahn 39 des Testfeldes werden für die V2X-Kommunikation zwischen Fahrzeug und Infrastruktur Road-Site-Units (RSU) aufgebaut, sodass an jeder Position auf dem genannten Autobahnabschnitt der Empfang von Nachrichten möglich ist. Als Übertragungstechnik wird der WLAN-Standard 802.11p genutzt (ITS-G5). Neben der anonymisierten Erfassung von Nachrichten, die von vorbeifahrenden Fahrzeugen ausgesendet werden, ist auch der Versand von Nachrichten über die RSU möglich. In diesen Abschnitten können ITS-G5-gestützte kooperative Fahrzeugfunktionen umfassend erprobt und genutzt werden, die mit der Infrastruktur und den Hintergrunddiensten kommunizieren. Die dort montierte V2X-Kommunikationstechnik ist aber auch über die mobilen Aufbauten temporär überall einsetzbar. Neben den speziellen ITS-G5- Aufbauten können auch die in der Region verfügbaren Mobilfunktechnologien (LTE bzw. 4G) genutzt werden. Weitere Ausbauoptionen sind aktuell in Klärung.

Basisdaten der Kommunikationstechnik:

Streckenlänge 18 km, Autobahn 39, Bereich Autobahndreieck Braunschweig-Südwest bis Autobahnkreuz Wolfsburg/ Königslutter
12 Kommunikationseinheiten mit V2X - ITS G5
annähernd vollständige Abdeckung der Strecke
Anbindung der Technik und der mobilen Aufbauten an Hintergrundsysteme
Höhe zwischen 6 – 7 m über Fahrbahnniveau zur Vermeidung von Verdeckungen

Mobile Aufbauten

semi mobiler Kommunikationsaufbau

Zusätzlich zu den stationären Messtechnikeinrichtungen der Erfassungs- und Kommunikationstechnik kann anhand mobiler Aufbauten auch auf nicht stationär ausgerüsteten Abschnitten des Testfeldes und Sonderbereichen (Testgelände, Park- und Gewerbeflächen) die Technik des Testfeldes kampagnenspezifisch genutzt werden. Dadurch ist die Analyse und Unterstützung automatischer Fahrmanöver und kooperativer Verbünde auch an unterschiedlichen Orten sowie direkt bei Kunden möglich.

Schnittstellen zur Signal- und Erfassungstechnik und zu Informationssystemen

Hiermit werden unter anderem die aktuelle Signalisierung oder die aktuell angezeigte Information der Verkehrsinfrastruktur für Fahrzeuge im Testfeld zugänglich (z.B. aktuelle Anzeigen der Wechselverkehrszeichen). Auch Zusatzinformationen zur verkehrlichen Situation im Testfeld (z.B. Standstreifenfreigaben, Hinweise auf Baustellen) können an das Fahrzeug übermittelt oder kampagnenspezifisch zur Verfügung gestellt werden. Die Daten werden Fahrzeugen direkt über die Kommunikationstechnik des Testfeldes zur Verfügung gestellt und zudem persistent im Hintergrundsystem gespeichert.

Basisdaten der Schnittstellen:

Baustellendaten des Mobilitäts-Daten-Marktplatzes (MDM)
Störungsinformationen (Unfälle, Wanderbaustellen)
Livedaten der fahrstreifenbezogenen Messschleifen in weiten Bereichen des Testgebietes : Aggregation über eine Minute, Unterscheidung in Personenkraftwagen und Lastkraftwagen
Anzeigen der Livedaten der Streckenbeeinflussungsanlage Hannover-Braunschweig-Salzgitter (Wechselverkehrszeichen)
Anzeigen der Livedaten der Netzbeeinflussung mit dynamischen Wegweisungen und integrierten Stauinformationen (dWiSta)

Simulationsbild

Szenarien und Modelle

Die Bereitstellung von relevanten Szenarien und ausgewählten Modellen bzw. Simulationen (z.B. Fahr- und Verkehrssimulationen) ermöglicht die simulationsbasierte Untersuchung von Fahrzeugen oder Fahrzeugkomponenten. Hierdurch wird insbesondere das effiziente Testen in nahezu allen Prüfstandumgebungen unterstützt. Die für das Testfeld Niedersachsen entwickelten Szenarien und Modelle werden in Anlehnung an leitende Projekte wie z.B. PEGASUS, SetLevel4to5, Enable-S3 und künftigen Projekten definiert.

Die Streckenführung und das Umfeldmodell des Testfeldes werden unter anderem für Fahrsimulationen, Verkehrssimulationen und simulationsbasierte Prüfstände zur Verfügung gestellt. Verkehrssimulationen werden inklusive Parametrisierungen zur Verfügung gestellt, die es ermöglichen, verkehrliche Charakteristika im Testfeld bereits in simulationsbasierten (Vor-) Erprobungen (z.B. im OpenSCENARIO-Format) durchzuführen.

Virtuelles Testfeld

Basisdaten der Szenarien und Modelle:

3D-Strecke basiert auf der hochgenauen Karte
zusätzlich modellierte Landmarken: Solarpark bei Schandelah, Autobahnbrücken, Testfeldmasten etc.
logische Beschreibung der Strecke im OpenDrive-Format
Szenariodatenbank mit typischen Ereignissen (Baustellen, Unfälle, Staus, Wildwechsel, Schwertransporter etc.)
Szenarios im openSCENARIO-Format zur Verfügung
FMI-Schnittstelle (functional mockup interface) für die Integration externer Sensormodelle
idealisierte Sensoren (fehlerfrei unter Vernachlässigung physikalischer Eigenschaften)
Abbildung in der Verkehrssimulationssoftware SUMO
zukünftig: Kalibrierung der Verkehrsflüsse in der Simulation anhand realer Daten

Datenschutz im Testfeld Niedersachsen

Auf die Einhaltung des Datenschutzes während des Betriebes des Testfeld Niedersachsens wird höchster Wert gelegt. Die Datenschutzerklärung sowie FAQs sind hier nachzulesen.

Beteiligte

Am Auf- und Ausbau des Testfeldes Niedersachsen arbeitet das DLR mit zahlreichen Unterstützern aus Industrie, Politik und Wirtschaft. Sie vereinen Expertise aus den Bereichen Verkehrstechnik, Telekommunikation, Automobilindustrie und Verkehrssicherheit. Dazu zählen der ADAC, Continental, IAV, das Niedersächsische Ministerium für Wirtschaft, Arbeit, Verkehr und Digitalisierung, das Niedersächsische Ministerium für Wissenschaft und Kultur, Nordsys, Oecon, Siemens, VW und die Wolfsburg AG.

Quellen

Offizielle Projektwebseite des Testfeld Niedersachsen
Aktuelles-Meldung zum Testfeld Niedersachsen

Weblinks

Kategorie:Forschungsinfrastruktur Kategorie:Verkehr (Niedersachsen)