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Deutsche Telekom, Fraunhofer ESK, Hexagon und Nokia haben Technologie für autonomes Fahren auf der digitalen Teststrecke A9 erfolgreich getestet

Bei einer Reihe von Fahrtests auf der digitalen Teststrecke der Autobahn A9 in Deutschland haben die Deutsche Telekom, Fraunhofer ESK, Hexagon und Nokia einen Meilenstein auf dem Weg zum sicheren autonomen Fahren erreicht. Die Unternehmen erzielten eine Ortungsgenauigkeit für Fahrzeuge im Bereich von Zentimetern und demonstrierten damit die Effektivität ihrer gemeinsamen Technologien.

Die aktuell verfügbare Technologie auf dem Massenmarkt bietet eine Ortungsgenauigkeit im Meterbereich. Die massenmarkttaugliche Verbesserung auf wenige Zentimeter ist eine wichtige Voraussetzung für zukünftiges autonomes Fahren. Ausschlaggebend für die höhere Genauigkeit war die erfolgreiche Integration verschiedener Technologien in diese Live-Testumgebung.

Mobile Konnektivität

Die digitale Teststrecke auf der A9 wird mit acht eNodeB-Basisstationen des LTE-Netzes der Deutschen Telekom versorgt. Beim Fahren auf der A9 waren die Testwagen mit dem Netz verbunden und erhielten die Korrekturdaten über die Mobilfunkantenne der jeweiligen Funkzelle.

„Mobile Konnektivität ist die Grundlage für den Empfang von Korrekturdaten, was die Voraussetzung für eine präzise Ortung ist. Unser schnelles und nahezu flächendeckendes Netz ermöglicht den Datentransfer in Echtzeit“, sagte Alex Choi, SVP Research and Technology Innovation, Deutsche Telekom. „Wir sind ein engagierter Partner bei branchenübergreifenden Aktivitäten zur Entwicklung konnektivitätsbasierter Lösungen, die eine sicherere und effizientere Mobilität ermöglichen.“

Regionalisierung ist besser als einzelne Knotenpunkte

Die Multi-Access Edge Computing (MEC)-Technologie von Nokia ist eine Schlüsselkomponente, um eine präzise Ortung für den Massenmarkt möglich zu machen.  Anstatt individualisierte Korrekturdaten für jedes einzelne Fahrzeug zu liefern, ermöglicht MEC die gleichzeitige Verbreitung regionalisierter Korrekturdaten an alle Fahrzeuge in einem bestimmten Gebiet. Dies reduziert den Netzverkehr und ist kostengünstiger. Die MEC-Ressourcen befinden sich in unmittelbarer Nähe zu den Mobilfunkmasten der Deutschen Telekom entlang der A9. Sie stellen die Plattform und Rechenleistung für die Anwendung von Hexagon bereit, die die regionalisierten HxGN SmartNet-Korrekturdaten für den jeweiligen Bereich jeder Funkzelle anfordert und über MEC an die Fahrzeuge in diesem Bereich weiterleitet.

„Die Ergebnisse unseres Fahrversuchs zeigen, dass MEC die ideale Plattform ist, um eine Vielzahl von Fahrzeugen auf die effizienteste Art und Weise präzise zu orten. Dies ist ein Meilenstein auf dem Weg zu sicherem autonomen Fahren“, sagte Thorsten Robrecht, Vice President Vertical Network Slices von Nokia. „Das zeigt auch, wie wichtig es ist, dass wir das traditionelle Silodenken in unserer Branche hinter uns lassen und bei konkreten Anwendungsfällen in Ökosystemen zusammenarbeiten. Nur so können Herausforderungen gemeistert und der Weg für Innovationen mit einer klaren Geschäftsperspektive geebnet werden.“

Präzise Ortung durch Informationsaustausch

Mit dem präzisen Ortungsdienst HxGN SmartNet wurden regionale Korrekturen direkt an die Empfänger des Global Navigation Satellite System (GNSS) im Fahrzeug geliefert. Als weltweit größtes Referenznetz konnten die Projekt-Testingenieure die exakte Position des Automobils während des gesamten Tests zentimetergenau validieren. Mit mehr als 4.000 Referenzstationen weltweit wurden die GNSS-Korrekturdaten in Echtzeit an das Fahrzeug übertragen, was eine sekundenschnelle Informationsbeschaffung und maximal informierte Entscheidungen während der Fahrt ermöglichte.

„Dieser Test zeigt die Überlegenheit präziser Ortungsdienste wie HxGN SmartNet in Kombination mit der GNSS-Technologie am Fahrzeug. Wenn es gelingt, permanente GNSS-Referenzstationen aus aller Welt in einem kohärenten Netz zusammenführen, ist alles möglich“, sagt Robert Martin, Business Director von HxGN SmartNet. „Wir glauben fest an die Bildung branchenübergreifender Ökosysteme, in denen Lösungen durch den Austausch von Informationen entstehen. Wir freuen uns über die Möglichkeit, an diesem „Shared Economy“-Projekt mitzuwirken und einen Beitrag für sicherere und effizientere Verkehrsabläufe auf unseren Straßen zu leisten.“

Integrierte End-to-End-Konnektivität

Die Konnektivitätslösung zur präzisen Ortung innerhalb der Car Communication Unit (CCU) wurde von Fraunhofer ESK konzipiert und integriert. Die Kommunikationsprotokolle liefern Unicast- und Broadcast-RTK-Korrekturdaten von MEC- oder Backend-Servern über serielle und WLAN-Schnittstellen in Echtzeit an mehrere GNSS-Empfänger. Zudem protokolliert die CCU synchronisierte Ortungsdaten und wesentliche Konnektivitätsparameter. Fraunhofer ESK stellte sein Testfahrzeug VICTOR zur Verfügung, das mit GNSS-Testempfängern und mit einem Referenzempfänger ausgestattet ist, und unterstützte die Auswertung.

„Zuverlässige und vorhersehbare Kommunikation ist der Schlüssel, um zukünftige Anwendungen für autonomes und vernetztes Fahren in höheren Automatisierungsstufen zu ermöglichen. Eine zuverlässige und effiziente Präzisionsortung ist einer der ersten Meilensteine“, sagt Josef Jiru, Leiter der Abteilung Kommunikationstechnologien und -architekturen bei Fraunhofer ESK. „Wir unterstützen die Automobil- und Telekommunikationsindustrie beim Prototyping und der Evaluierung neuer vernetzter Anwendungen und Protokolle mit neuen Kommunikationstechnologien und -architekturen.“

Testergebnisse, nächste Schritte

Im direkten Vergleich zeigten die ersten Tests an der A9 eine höhere Genauigkeit der Präzisionsortung im Vergleich zu früheren Diensten, auch bei höheren Geschwindigkeiten. Die End-to-End-Performance wurde jedoch hauptsächlich durch die Qualität des GNSS-Empfängers und des Ortungsalgorithmus bestimmt. In einem nächsten Schritt gilt es nun, die Robustheit dieser Empfänger zu optimieren. Die Partner werden die Forschung fortsetzen. Dazu werden sie die Fahrtests auf das gesamte Mobilfunknetz ausweiten und verschiedene Fahrmanöver und Geschwindigkeitsstufen abdecken.