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Virtuelle Kopie einer Stadt

Digitaler Zwilling für das autonome Fahren

22. Januar 2021, 08:06 Uhr   |  Irina Hübner

Digitaler Zwilling für das autonome Fahren
© Projekt SAVe / Phantasma Labs

Screenshots aus einer Fahr-/Verkehrssimulation, in der die automatisierten Fahrfunktionen virtuell getestet werden können.

Wie macht man autonomes Fahren für jede Verkehrssituation sicher? Welche Verkehrsinfrastrukturen werden erforderlich? Wie wirken sich künftige Verkehrsmodelle aus? Diese Fragen simuliert das Projekt SAVeNoW mit einem digitalen Zwilling des urbanen Verkehrs am Beispiel von Ingolstadt.

Allein die Softwareentwicklung für das autonome Fahren stellt eine große Herausforderung dar. Das Testen und die Absicherung der Software ist eine noch größere. Für eine Vielzahl einzelner Verkehrssituationen wird der Nachweis gefordert, dass das Fahrzeug sicher reagiert. Bei Fahrten auf Autobahnen mit deren geregeltem Verkehrsgeschehen sind solche Nachweise noch in der Realität durchführbar. In wuseligen Innenstädten dagegen sind reale Tests aufgrund der Vielzahl unberechenbarer Verkehrssituationen praktisch unmöglich. Einige Tests verbieten sich schon aus Sicherheitsgründen von selbst.

Vor diesem Hintergrund entwickelten die Partner des von Audi geleiteten Projekts SAVeNoW bereits in einem Vorgängerprojekt die Werkzeuge und Verfahren für die digitale Kopie einer Stadt. Es wurden verschiedene Straßensituationen, Verkehrsdichten, Ampeln und Ähnliches integriert, so dass sich das Verhalten des autonomen Fahrzeugs in diesen Situationen simulieren lässt.

Das im Vorgängerprojekt erworbene Knowhow wird nun im Projekt SAVeNoW anhand des Beispiels der Stadt Ingolstadt angewandt. Es bildet statische Elemente wie Straßen, Gebäude, Verkehrs-Infrastruktur und Verkehrsregeln ab, aber auch dynamische Variablen wie die Verkehrsteilnehmer oder die Rahmenbedingungen wie etwa Stoßzeiten oder das Wetter.

Der Lehrstuhl Interior Design Engineering am Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design (IKTD) der Universität Stuttgart untersucht in dem Projekt, wie die Gestaltung des Fahrzuginnenraums das Verkehrsverhalten beeinflussen kann. »So ein digitaler Zwilling ist eine große Chance«, sagt Prof. Wolfram Remlinger vom IKTD, der die Stuttgarter Teilprojekte in SAVeNoW leitet. »Man erhält Aussagen zur Verkehrssicherheit in hoher Qualität, bevor auch nur ein einziger Kilometer auf der realen Straße getestet wird.«

Bessere Verkehrsprognosen

Neben Sicherheitsaspekten wollen die Forschenden mit dem digitalen Zwilling auch Lösungsszenarien für Fragen der Verkehrseffizienz, Ökologie sowie der gesellschaftlichen Akzeptanz entwickeln. Dahinter steht die Frage, inwieweit das autonome Fahren das politische Ziel, die Verkehrsprobleme in den Städten in den Griff zu kriegen, unterstützen kann.

Durch das autonome Fahren könnten insbesondere in den Städten neue Mobilitätslösungen wie etwa Busse oder Sammeltaxis »on demand« entstehen, durch die sich Verkehrsmittel-Präferenzen verschieben könnten. »Mit dem Modell des digitalen Zwillings können wir ausprobieren, wie viele Fahrzeuge eine Stadt zur Bewältigung ihres Mobilitätsbedarfs künftig braucht, welche Strecken zu welchen Tageszeiten genutzt werden, welche Auswirkungen das auf die Verkehrsdichte hat und wie sich die Zahl der Leerfahrten entwickelt. All dies ermöglicht bessere Verkehrsprognosen – und zwar, bevor die autonomen Fahrzeuge gebaut werden«, meint Remlinger.

Die Fahrzeuginnenraum-Gestaltung in autonomen Fahrzeugen

Eine Rolle für die Akzeptanz neuer Lösungen spielt auch, aus welcher Motivation heraus Menschen autonome Fahrzeuge nutzen und was Fahrer tun, wenn ihre Aufmerksamkeit kaum noch durch das Fahrgeschehen gebunden ist. Wollen sie mit Kolleg:innen diskutieren oder die Zeit für ein Schläfchen nutzen? Auf Basis dieser Motive wollen die Wissenschaftler:innen der Universität Stuttgart ermitteln, nach welcher Art von Fahrzeuginnenräumen und -ausstattungen die Fahrzeugnutzer verlangen. Denkbar wären beispielsweise neue Anordnungen der Sitze, ein Gruppentisch oder stattdessen Glaswände zwischen den Sitzen. Die Ideen sollen als Mixed-Reality-Modell für die Bürger:innen, die als Versuchspersonen in die Forschung einbezogen werden, erlebbar sein.

Die Abkürzung SAVeNoW steht übrigens für »Funktions- und Verkehrs-Sicherheit für Automatisierte und Vernetzte Mobilität – Nutzen für die Gesellschaft und ökologische Wirkung«.

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