Autonome Nutzfahrzeuge

Das Themenfeld »autonomes Fahren« bewegt viele Akteure und hat in den letzten Jahren stark an Bedeutung gewonnen. Bevor jedoch erste Serienfahrzeuge vollautomatisch auf öffentlichen Straßen fahren, sind noch viele technische Herausforderungen zu lösen.

Die Automatisierung von Nutzfahrzeugen in abgeschlossenen Bereichen (sogenannte Automatisierungszonen) ist in diesem Zusammenhang ein idealer Migrationspfad. Die Anwendungsbereiche sind vielfältig und umfassen unter anderem Häfen, Werksgelände, Logistikzentren, Tagebau/Minen sowie die Landwirtschaft. Das wirtschaftliche Interesse an geeigneten Lösungen ist hier besonders groß, da neue lukrative Geschäftsmodelle entstehen.

Diese Anwendungsfälle setzen Schlüsseltechnologien voraus, für die das Fraunhofer IVI – mit TruckTrix® und helyOS – Lösungen entwickelt. Die gewonnenen Erkenntnisse lassen sich künftig auch für das autonome Fahren auf öffentlichen Straßen nutzen. Der Vorteil ist, dass sie sich in speziell ausgewiesenen Automatisierungszonen nicht zuletzt aufgrund rechtlicher Randbedingungen schneller in den Regelbetrieb überführen lassen.

Der am Fraunhofer IVI entwickelte TruckTrix^®-Algorithmus ermittelt automatisch Manöver, mit denen Fahrzeuge ausgehend von einer Startposition eine gewünschte Zielposition erreichen. Die Grundlage sind digitale Karten, die befahrbare Bereiche und Hindernisse enthalten.

Gegenüber herkömmlichen Verfahren kann TruckTrix^® auch Routen für mehrgliedrige Fahrzeuge planen – inklusive Rangiervorgang, wenn dieser erforderlich ist. Die Manöverberechnung berücksichtigt dabei:

• Fahrzeuggeometrie
• Fahrzeugkinematik
• befahrbare Bereiche und Hindernisse

Auf diese Weise sind die Manöver stets kollisionsfrei und vom Fahrzeug tatsächlich realisierbar.

Der TruckTrix^®-Algorithmus ist als Webservice implementiert und jederzeit online erreichbar. TruckTrix^® ist bereits im produktiven Einsatz – die Online-Plattform www.HeavyGoods.net prüft vollautomatisch, ob Großraum- bzw. Schwertransporte Engstellen passieren können.

HelyOS (highly efficient online yard Operating System) ist ein Leitstand für Automatisierungszonen und basiert auf modernen Web-Technologien. Es vernetzt die automatisierten Fahrzeuge und verfügt über ein Browser-basiertes Nutzerinterface. Darüber kann der Nutzer

• die Automatisierungszone überwachen,
• Missionen für Fahrzeuge vorgeben und
• Statusinformationen der Fahrzeuge abrufen.

Das System kann sowohl lokal als auch über das Internet genutzt werden. So lassen sich Fahrzeuge z. B. auch in weit entfernten Logistikzentren bequem über einen Browser überwachen und kontrollieren.

Durch die Vernetzung der Automatisierungszone kommunizieren die Fahrzeuge miteinander und mit externen Sensoren. So können z. B. ortsfeste Kameras schwer einsehbare Bereiche observieren.

Eine Schlüsseltechnologie ist auch hier der TruckTrix^®-Algorithmus. HelyOS berechnet geeignete Routen und stimmt diese aufeinander ab. Dadurch lassen sich Kollisionen vermeiden und der Nutzer kann viele automatisierte Fahrzeuge parallel koordinieren.

Die in TruckTrix^® ermittelten Routen können mittels DriveLab – einem eigens dafür entwickelten Demonstrator – visualisiert werden. Dabei werden Karten in Kombination mit der vorgeschlagenen Route auf den Boden projiziert und mit Modellfahrzeugen befahren.

Für die Erprobung von Ortungs- und Sensorssystemen sowie für die Durchführung von Fahrversuchen steht dem Fraunhofer IVI eine an das Institut angrenzende Teststrecke zur Verfügung.

Ein für die Straße zugelassener 18-Tonnen-e-Lkw mit integriertem Drive- und Steer-by-Wire-System (AutoTruck) bietet die Grundlage für die Erprobung vieler Technologien wie

• Ortung und Navigation,
• Kollisionsvermeidung,
• Car-2-Infrastructure-Kommunikation,
• Echtzeit-Manöverplanung,
• kooperatives Fahren sowie
• hochgenaues Anfahren (z. B. Docking).

Die vorhandene Infrastruktur steht für zukünftige Forschungs- und Entwicklungsprojekte oder Studien zur Verfügung.