Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI

Ab sofort fährt auf Deutschlands Straßen ein 18-Tonnen-LKW, ausgestattet mit einer 3,5 Kilowatt Peak Photovoltaikanlage. Das Nutzfahrzeug mit integriertem Hochvolt-Photovoltaik-System und Einspeisung in die 800 Volt Traktionsbatterie ist nun für den Straßenverkehr zugelassen. Der direkt am Fahrzeug produzierte Solarstrom kann 5 bis 10 Prozent des LKW-Energiebedarfs decken. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat gemeinsam mit Industriepartnern und dem Fraunhofer- Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI im Projekt »Lade-PV« Solarmodule und Leistungselektronik für die Integration in Nutzfahrzeuge entwickelt. Die technische Abnahme des ersten damit ausgestatten LKWs ist ein Meilenstein hin zu klimafreundlicherem Straßengüterverkehr.

Das im Juli 2019 gestartete Projekt hat eine Laufzeit von drei Jahren und wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert.

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Rückblick auf eine erfolgreiche Woche zur Nachwuchsförderung

In der Woche vom 4. bis 8. Oktober 2021 führte das Fraunhofer IVI gemeinsam mit dem Verein mathematisch-naturwissenschaftlicher Excellence-Center an Schulen e. V. (MINT-EC) eine Talent School durch. Im Rahmen eines Auswahlverfahrens qualifizierten sich 10 Schülerinnen und Schüler im Alter zwischen 16 und 18 Jahren aus ganz Deutschland für die Teilnahme an der Veranstaltung.

Die Möglichkeit, in praxisnahe wissenschaftliche Arbeit einbezogen zu werden, sich mit Problemstellungen auseinanderzusetzen und selbstständig Schlussfolgerungen abzuleiten, erlebten die Jugendlichen erstmalig hautnah. Ihre Aufgabe war es, ein Konzept zu entwickeln, um Mobilität für Kinder und Jugendliche als Fußgänger, Radfahrer und E-Scooter-Fahrer sicherer zu gestalten. Dafür wurden sie hinsichtlich der Gefahren im Straßenverkehr sensibilisiert. Sie diskutierten Chancen und Risiken alternativer Antriebstechnik und arbeiteten mit realen Unfalldaten aus der Unfalldatenbank. Digitale Medien und anschauliche 3D-Animationen unterstützten die Untersuchungen. Besonders spannend war es für die Jugendlichen, reale Unfallszenarien mittels VR-Brille nachvollziehen zu können. Abschließend generierten die Schülerinnen und Schüler eigenständig Empfehlungen zur Verbesserung der Verkehrssicherheit. Ihre Erkenntnisse nutzten sie als Basis für die Erstellung eines eigenen Konzeptes für vulnerable Verkehrsteilnehmer. Zum Abschluss trugen die Jugendlichen ihre Ergebnisse Unfallforschern und Verkehrspsychologen vor. 

• Verein mathematisch-naturwissenschaftlicher Excellence-Center an Schulen e. V.

Der Fraunhofer Cluster of Excellence Cognitive Internet Technologies CCIT bringt anlässlich der Fachmesse ITS World Congress zusammen mit Industriepartnern das automatisierte Fahren in Städten voran: Eine intelligente Kreuzung (Smart Intersection) in der Hamburger Innenstadt erfasst vertrauenswürdig die Bewegungen der Verkehrsteilnehmenden und bereitet die Informationen so auf, dass teilautomatisierte Fahrzeuge sicher über den Verkehrsknotenpunkt navigieren können. Besuchende des ITS World Congress können sich via Direktschaltung ein Bild von der Funktionsweise der eingesetzten kognitiven Internet-Technologien machen.

Beteiligt sind die Fraunhofer-Institute für Angewandte und Integrierte Sicherheit AISEC, für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut HHI, für Integrierte Schaltungen IIS und für Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI, die ihre Kompetenzen in den Bereichen Cybersicherheit, Breitband-kommunikation, Funk- und Satellitenkommunikation sowie intelligente Verkehrssysteme einbringen.

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Mit dem Aufbau einer Smart Intersection wurde das Digitale Testfeld Dresden auf ein neues Niveau gehoben. Erstmalig unterstützt die Infrastruktur in der Landeshauptstadt hochautomatisiertes Fahren in komplexen Situationen des öffentlichen Verkehrs. Intelligente wegseitige Sensorik erfasst Fahrtrajektorien, wandelt diese in eine digitale dynamische Objektkarte um und kommuniziert die Verkehrslage an alle Verkehrsteilnehmer über Car2X-Kommunikation. Die Erfassung des Verkehrs verbessert nicht nur den Verkehrsfluss, sondern trägt maßgeblich zur Erhöhung der Sicherheit aller Verkehrsteilnehmer bei. Zur Absicherung der Manipulationsrisiken kognitiver Funktionen kommen innovative Algorithmen zum Einsatz. Somit wird das Thema Maßnahmen zu Schutz kritischer Infrastrukturen (KRITIS) integral berücksichtigt.

Die Erweiterung des Testfelds Dresden schafft den Übergang vom kooperativen intelligenten Verkehr (C-ITS) hin zur kooperativ-vernetzten automatisierten Mobilität (CCAM) und ist wesentliche Voraussetzung zur Entwicklung und zum Test neuer Mobilitätslösungen.

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Rückblick auf einen erfolgreichen Tag auf der ZF-Teststrecke in Jeversen

Am 28. September fand die lange erwartete Abschlussveranstaltung des AEROFLEX-Projekts auf der Teststrecke der ZF Gruppe in Jeversen statt.
Über 80 Personen nahmen live am ZF-Standort an dem dicht mit Programmpunkten gefüllten Tag teil. Zusätzlich schalteten sich 100 bis 200 Gäste von überall auf der Welt dazu. Während des hybriden Events wurden Präsentationen über den Fortschritt und die Ergebnisse des Projekts mit dem Publikum geteilt.

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Innovative Forschung auf dem Lehr- und Versuchsgut Köllitsch

Auf dem Lehr- und Versuchsgut Köllitsch des Sächsischen Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) ist das 5G-Campusnetz in Betrieb genommen worden. Die neue digitale Infrastruktur ermöglicht es, Technologien, die auf 5G und Echtzeitdatenübertragung basieren, zu erproben. Innovative Lösungen zur Kommunikation zwischen Mensch, Maschine und Sensoren können getestet werden, um landwirtschaftliche Verfahren zielgenauer auf den Bedarf von Pflanzen, Tieren und Umwelt auszurichten. Das 5G-Campusnetz ist Teil einer Kooperation mit der Technischen Universität Dresden und dem Fraunhofer IVI und gliedert sich in das vom Bund geförderte Experimentierfeld »LANDNETZ« ein. Ziel ist es, gemeinsam die Forschung an Zukunftstechnologien für die Landwirtschaft voranzubringen.

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Expert Day 2021 »Testen von kooperativen Fahrmanövern«

Zahlreiche Gäste besuchten am 28. September die Veranstaltung in Ingolstadt, zu der das Anwendungszentrum »Vernetzte Mobilität und Infrastruktur« des Fraunhofer IVI und die Technischen Hochschule Ingolstadt (THI) mit dem Forschungs- und Testzentrum für Fahrzeugsicherheit CARISSMA gemeinsam mit der AB Dynamics Europe GmbH und der GeneSys GmbH geladen hatten. Experten des Automotive Testings und der Fahrzeugvernetzung diskutierten über zukünftige Innovationen durch die Verbindung beider Bereiche.

Nach den Präsentationen am Vormittag zum Stand der Technik und zu Testszenarien und deren -umsetzung stand der Nachmittag ganz im Zeichen der Vorstellung der Testumgebungen und -plattformen. Den Höhepunkt bildete ein Fahrversuch mit einem vernetzten automatisierten Fahrzeug und einem steuerbaren Träger (Fußgänger-Target) mit Vehicle-2-X (V2X) Kommunikation, bei dem die V2X Kommunikation Bestandteil des Testszenarios war. Zudem demonstrierte CARIAD, das Automotive-Software-Unternehmen des Volkswagen Konzerns, eine ihrer auf V2X-Kommunikation basierenden Serienfunktionen. Die Integration der V2X-Kommunikation in die konventionellen Automotive-Testplattformen ist ein wichtiger Schritt hin zum sicheren und effizienten Testen kooperativer Fahrmanöver, wie es beispielsweise durch zukünftige Euro NCAP Tests vorgesehen ist.

Zu den Teilnehmern gehörten: AB Dynamics Europe GmbH, ADAC, Arnold Messtechnik, Audi, Bertrand, BMW, Bosch, CARIAD, Daimler, Fraunhofer IVI, GeneSys, Porsche, Volkswagen und WTD 41. 

Demonstrationen umfassten:

• »Testen von kooperativen Fahrmanövern mit Launchpad und V2X«, AB Dynamics Europe GmbH
• »C-V2X Testumgebung«, CARIAD SE
• »Hochgenaue Lokalisierung«, GeneSys GmbH
• »Road Traffic Monitoring«, Fraunhofer IVI Anwendungszentrum Ingolstadt
• »Kooperative Umfeldwahrnehmung mit V2X Kommunikation«, Technische Hochschule Ingolstadt / CARISSMA
   

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Der Feldtag »LANDNETZ trifft Feldschwarm^® – Landwirtschaft von morgen, heute erleben« präsentiert neue digitale Anwendungen in der Landwirtschaft und die Ergebnisse des Wachstumskerns Feldschwarm^®, welcher mit dieser Veranstaltung seinen Abschluss findet.

Seit 2019 forschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der TU Dresden gemeinsam mit dem Sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) und dem Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI im Rahmen des Experimentierfelds LANDNETZ an neuen Technologien zur flächendeckenden drahtlosen Datenübertragung und Vernetzung als grundlegende Bedingung für eine Landwirtschaft 4.0. Zum heutigen Feldtag präsentieren die Projektpartner auf dem Gutshof Raitzen in Naundorf/Sachsen den aktuellen Stand bereits eingeführter Anwendungen.

»Die Verbindung modernster Mobilfunktechnologien mit autonomer Feldrobotik, wie sie beispielsweise im Feldschwarm^®-Projekt entwickelt wurden, eröffnet neue Migrationspfade für eine ressourcenschonende, hocheffiziente Landtechnik. Die Digitalisierung in der Landwirtschaft wird somit im wahrsten Sinne des Wortes greifbar.«, so Institutsleiter Prof. Dr. Matthias Klingner.

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Im Rahmen seiner jährlich stattfindenden Kreativwirtschaftstour besuchte der sächsische Staatsminister für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr (SMWA) Martin Dulig das Fraunhofer IVI. Sein Interesse galt vor allem dem Fraunhofer-Netzwerk »Wissenschaft, Kunst und Design«.

Institutsleiter Prof. Dr. Matthias Klingner stellte in seiner Funktion als Sprecher für den Bereich Design das Netzwerk mit seinen Aktivitäten und Programmen vor. Im gemeinsamen Gespräch gab es Überlegungen, in Sachsen ähnliche Formate zu etablieren, Aufwendungen für Design zukünftig in Förderanträgen zu berücksichtigen sowie beim Sächsischen Staatspreis für Design eine Sonderkategorie „Design in der Wissenschaft“ auszuloben. Somit könnten gestalterische Aspekte sowohl in Unternehmen als auch in wissenschaftlichen Einrichtungen einen höheren Stellenwert erlangen.

Das Fraunhofer-Anwendungszentrum »Vernetzte Mobilität und Infrastruktur« in Ingolstadt ist bei der neu konzipierten Messe IAA Mobility 2021 vertreten. Gemeinsam mit der Technischen Hochschule Ingolstadt und dem Forschungs- und Testzentrum CARISSMA zeigt das Anwendungszentrum des Fraunhofer IVI Herausforderungen und Lösungen zur Mobilität der Zukunft am Gemeinschaftsstand der Mobilitätsregion Ingolstadt (Messehalle A1).

Die umfassende und zuverlässige Umfeldwahrnehmung gehört zu den Schlüsselfragen der vernetzten automatisierten Mobilität. Fahrzeuge sind zunehmend mit Sensoren wie Kameras, Radar und Lidar ausgerüstet, die jedoch durch schlechte Wetterbedingungen und eingeschränkte Sicht nicht in allen Verkehrssituationen eine ausreichende Beobachtung des Verkehrs realisieren. Durch die Ausstattung der Verkehrsinfrastruktur mit Sensoren lässt sich die Reichweite und Zuverlässigkeit der Umfeldwahrnehmung verbessern. Herausforderungen liegen dabei in der Vernetzung sowie Verarbeitung und Fusion von Daten verschiedener Sensortypen.

Am Messestand ist ein automatisiertes Fahrzeug und eine Roadside Unit ausgestellt, die jeweils mit ihren Sensoren das Umfeld beobachten und die Messebesucher erkennen. Das Fahrzeug und die Roadside Unit sind vernetzt, fusionieren die Daten in Echtzeit und stellen sie live dar. Der Demonstrator ist ein Prototyp des Systems, das im Digitalen Testfeld Ingolstadt für vernetztes und automatisiertes Fahren derzeit aufgebaut wird und zukünftig zur Erprobung des automatisierten Verkehrs dienen soll.

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Die wachsende Weltbevölkerung und der damit verbundene Anstieg des weltweiten Nahrungsmittelbedarfes führen zur Nutzung von immer größeren und schwereren Landmaschinen. Die Fahrzeuge verdichten jedoch aufgrund ihres Gewichts den Unterboden, was langfristig die Bodenfruchtbarkeit verringert und die Entstehung von Hochwasser begünstigt. An einer Lösung arbeiten im Innovativen Regionalen Wachstumskern Feldschwarm^® sieben Unternehmen und vier Forschungsinstitute, darunter das Fraunhofer IVI sowie das Fraunhofer IWU. Die Idee ist ein völlig neues Maschinenkonzept für die Landwirtschaft: ein Schwarm autonom oder halb-autonom operierender Feldroboter, die jeweils kleiner, schmaler und leichter sind, als die heutzutage eingesetzten Maschinen. Einzeln angetrieben oder im Verbund geführt, schonen sie bei gleichem Ertrag den Boden und erhöhen durch individuelle Bodenbearbeitung die Qualität der Feldfrüchte. Ein weiterer Gegenstand der Forschung ist eine robuste Mensch-Maschine-Schnittstelle, mit welcher der Anwender seinen Feldschwarm, der aus mehreren gleichzeitig agierenden Feldschwarm-Einheiten besteht, sicher und einfach bedienen und überwachen kann.

Der Wachstumskern Feldschwarm^® hat das Ziel, durch Bündelung der Kernkompetenzen der Projektpartner und Nutzung des Technologiewandels in der Landtechnik den mitteldeutschen Landmaschinenbau am Weltmarkt zu etablieren und eine führende Position bei der Entwicklung autonomer Landmaschinen zu erarbeiten. Darüber hinaus wird ein wesentlicher Beitrag zu einer nachhaltigen Landtechnik und einem ressourcenschonenden Ackerbau geleistet.

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Seit mehr als 15 Jahren leistet das System MobiKat^® einen wichtigen Beitrag bei der Bewältigung von Großschadenslagen. Ursprünglich nach der Jahrhundertflut 2002 in Sachsen etabliert, kommt es in Deutschland inzwischen bei Extremwetterlagen, Großeinsätzen von Feuerwehr und Rettungskräften, verschiedensten Großveranstaltungen sowie auch im Alltag regelmäßig zum Einsatz.

Auch im Kontext der aktuellen Hochwasserkatastrophe im Juli 2021 nutzten sowohl die Berufsfeuerwehr Leipzig als auch der DRK Kreisverband Dresden das System. Innerhalb der länderübergreifenden Hilfeleistung wurden in Rheinland-Pfalz vor allem die sächsischen Kräfte vor Ort gesteuert sowie die durchgeführten Maßnahmen dokumentiert. Dank vernetzter Führung konnten auch die in Sachsen verbliebenen Kräfte in den Führungsvorgang mit einbezogen werden.

Das in Ostsachsen installierte Kamera-System zur Überwachung von Flusspegeln bewährte sich erneut und bot Entscheidungsträgern und Einsatzkräften in Echtzeit Informationen über die Hochwasserlage und die Gefahrensituation an mehreren Flüssen. 

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Bei einem Mobilitätstag rund um das Thema »Automatisiertes Fahren« wurde an der Schladitzer Bucht das erste fahrerlose automatisierte Shuttle vorgestellt, das bis zu 21 Personen die vier Kilometer lange Strecke vom Bahnhof Rackwitz an den Schladitzer See transportieren kann. FLASH verfügt über ein hybrides Steuerkonzept, das einen nahtlosen Wechsel zwischen automatisiertem und manuellem Betrieb ermöglicht. Vorerst wird der Bus mit einem Sicherheitsfahrer unterwegs sein, der bei Bedarf eingreifen und das Steuer übernehmen kann. Das Shuttle fährt ab sofort im Applikationsbetrieb, bei dem FLASH schwierige Verkehrssituationen erlernt. Im nächsten Jahr startet dann der Pilotbetrieb mit Fahrgästen. Diese beiden finalen Projektphasen werden mit einem Fördermittelbescheid über 988.000 Euro finanziert. Projektpartner des Landratsamtes sind neben der kreiseigenen Omnibus-Verkehrsgesellschaft mbH »Heideland« (OVH), das Fraunhofer IVI, der Chemnitzer Standort von IAV Automotive Engineering und die TS Fahrzeugtechnik GmbH in Weida.

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Das Lausitzer Seenland und die Elbe-Elster-Region sind ab sofort um eine Attraktion reicher. Nachdem bereits seit 2019 das schwimmende autartec^®-Haus des Fraunhofer IVI als Zeichen für Fortschritt und innovative Technik steht, hat der Bergheider See in der Gemeinde Lichterfeld-Schacksdorf nun noch ein weiteres Highlight zu bieten. Auf Initiative des Vorsitzenden der EUROS-Stiftung entstand durch enge Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IVI ein solarbetriebenes Konferenzschiff, das künftig Veranstaltungen und Tagungen auf dem Wasser vor der beeindruckenden Kulisse der ehemaligen Abraumförderbrücke F60 ermöglicht. Am 22. Juni fand die offizielle Einweihung statt. Die Jungfernfahrt eröffnete den interessierten Gästen völlig neue Perspektiven.

Die initialen Designentwürfe zu dem Seminarboot sowie die technischen Konzeptionen des elektrischen Antriebes definierte das Fraunhofer IVI im engen Austausch mit der ausführenden Firma, dem erfahrenen Jacko Schiffsbau und Yachtservice.

In der Werft in Storkow erfolgte zunächst die Fertigung der drei Schwimmerkörper des Trimarans sowie der Stahlkonstruktion, bevor die Arbeiten ab Juli 2020 direkt am Hafen des Bergheider Sees fortgeführt werden konnten.

Der Trimaran misst 16,5 Meter in der Länge sowie sieben Meter in der Breite. Der Innenraum bietet je nach Bestuhlung Platz für 30 bis 60 Personen. Zusätzlich gibt es ein begehbares Oberdeck.

Angetrieben von zwei 25-kW-Elektromotoren erreicht das ca. 40 Tonnen schwere Schiff eine Geschwindigkeit von mehr als zehn Kilometern pro Stunde. 

Eine wesentliche Voraussetzung für die digitale Landwirtschaft stellt die drahtlose Kommunikation dar, die aktuell jedoch weder flächendeckend und durchgängig noch zuverlässig zur Verfügung steht.

Das Projekt LANDNETZ adressiert diese Herausforderung und entwickelt und erprobt Strategien zur völligen Vernetzung sowie zum adäquaten Datenaustausch als grundlegende Bedingung für eine Landwirtschaft 4.0. Ziel des Vorhabens ist die Schaffung eines digitalen Experimentierfeldes mit dem Fokus auf erforderliche Kommunikations- und Cloudinfrastrukturen zur Erforschung und Prüfung von Technologien zur flächendeckenden drahtlosen Datenübertragung mit Hilfe von 5G im ländlichen Raum als auch die Vernetzung von landwirtschaftlichen Betrieben und die Nutzung von Datenhubs in einer ausgewählten Modellregion Sachsens.

Das Whitepaper LANDNETZ Impulse informiert über aktuelle, in der Landwirtschaft genutzte Vernetzungslösungen und stellt mit Mobilfunk-Campusnetzen einen alternativen Lösungsansatz für digitale Anwendungen in der Landwirtschaft vor. Weiter wird die Thematik der Datensouveränität behandelt und Trends und Möglichkeiten für die sichere Verarbeitung als auch für den sicheren Austausch von erhobenen Daten aufgezeigt.

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