Valdierungsprojekt
Die Revolution auf der Straße
Bild: Quelle: DLR (CC-BY 3.0)
Navigationssysteme bringen uns meist problemlos von einem Ort zum anderen. Nicht immer auf den Meter genau, aber dennoch sehr zuverlässig. Doch wenn in nicht allzu ferner Zukunft mehr und mehr autonome Autos auf unseren Straßen fahren, wird jeder Zentimeter zählen. Um dieses Problem zu lösen, hat Hartmut Runge vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt mit seinem Team DriveMark entwickelt. Im Interview erzählt er, wie das Verfahren zur Revolutionierung digitaler Straßenkarten beiträgt
Navigationssysteme bringen uns zuverlässig und problemlos von einem Ort zum anderen. Ob die Koordinaten bis auf den Zentimeter genau exakt sind, ist für unsere Wegbeschreibung unerheblich. Doch in nicht allzu ferner Zukunft könnte dies zum Problem werden: Nämlich dann, wenn Autos autonom, ohne Fahrer, unterwegs sind und jeder Zentimeter zählt. Hartmut Runge vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat mit seinem Team DriveMark entwickelt – ein Projekt mit hohem Marktpotenzial und das durch den Helmholtz-Validierungsfonds gefördert wird. Im Interview erzählt Hartmut Runge, wie das Verfahren zur Revolutionierung digitaler Straßenkarten beiträgt.
Es war noch nie so einfach wie heute, den Weg von A nach B zu finden. Dennoch reichen unsere Navigationssysteme nicht mehr aus. Warum?
Wir alle kennen folgende Situation: Das Navi sagt uns zu spät, dass wir in 20 Metern rechts abbiegen müssen und um ein Haar verpassen wir die Ausfahrt. Heutige Navis haben eine Genauigkeit von nur acht bis zehn Metern. Das ist zwar manchmal nervig, hat aber in den meisten Fällen keine größeren Auswirkungen. Sie helfen uns bisher nur, den Weg zu finden. Doch in Zukunft wird es immer mehr Autos geben, die ohne menschliche Steuerung fahren und autonom navigieren. Deshalb brauchen wir sehr viel genauere Karten. Wir bei DriveMark haben ein Verfahren entwickelt, um die dafür benötigten Daten bereitzustellen.
Wie stellen Sie sich die Zukunft des Autofahrens vor?
Fahrer werden entlastet. Vor allem auf monotonen Strecken sind Assistenzsysteme sinnvoll, wenn ich zum Beispiel nachts auf der Autobahn fahre. Sie machen den Straßenverkehr sicherer. Denn die meisten Unfälle werden nicht durch die Technik verursacht, sondern durch die Menschen am Steuer. Man denke an übermüdete Fahrer, die vom Weg abkommen. Fahrassistenzsysteme können das vermeiden, indem sie in so einem Fall automatisch gegenlenken. Irgendwann sind wir auch so weit, dass die Fahrer ganz auf Autopilot umschalten können. Autohersteller sind sich sicher, dass diese Systeme schneller kommen, als wir denken.
Werden Autos dann nicht eher mithilfe vieler Sensoren und Kameras ihren Weg durch den Straßenverkehr finden?
Autos können sich in der Tat durch Kameras im Raum orientieren und würden vielleicht auch allein mit der integrierten Technik irgendwie ans Ziel kommen. Nun stellen Sie sich aber mal vor, Ihr Fahrassistent soll ein anderes Auto auf einer Landstraße überholen. Hier muss das Auto den genauen Straßenverlauf kennen, um das Manöver vorausberechnen zu können.
Einige Autohersteller zeigen Videos, in denen autonomes Fahren schon jetzt technisch möglich ist. Welche Lücke wollen Sie mit DriveMark genau schließen?
Die Teststrecken in solchen Videos wurden vorher mit großem Aufwand vermessen. Das dauert lange, kostet viel Geld und das Fahrzeug kann sich nur in dem abgesteckten Gebiet bewegen. Wir wollen per Satellit flächendeckend hochpräzise Karten erstellen und die Technologie somit massentauglich machen.
Wie genau, wollen Sie dasanstellen?
Wir fertigen Satellitenbilder an, bei denen wir für jeden Bildpunkt die exakten Koordinaten angeben. Radarsatelliten nehmen in wenigen Sekunden eine Fläche von 40 x 60 Kilometern auf. Das Bild wird anschließend automatisch ausgewertet. Kartenhersteller benutzen die Koordinaten dann, um ihre Karten zu verbessern. Wenn wir noch einmal an das Überholmanöver denken: Mit den neuen Daten würde ein Auto schon weit im Voraus genau wissen, wo die durchgezogene Linie endet und das Überholen wieder erlaubt ist.
Und falls die Satellitennavigation ausfällt, weil der Empfang schlecht ist?
Es kann immer zu Situationen kommen, in denen die Satellitennavigation nicht reibungslos funktioniert. Mit DriveMark schaffen wir deshalb auch die Voraussetzungen für eine Navigation anhand von Landmarken. Das Prinzip ist uralt: Früher nutzte man markante Punkte wie Bergspitzen oder Kirchtürme, um sich zu orientieren. Wir automatisieren diese Art der Navigation und steigern gleichzeitig die Präzision. Per Satellit können wir Landmarken wie zum Beispiel Straßenschilder genau vermessen und diese Daten in Straßenkarten einspeisen. Wenn die Kameras des Autos dann solche Landmarken anvisieren, lässt sich unabhängig von Satelliten die eigene Position bestimmen. Das würde die Sicherheit erhöhen, weil man zwei Navigationssysteme hätte. Falls es zwischen diesen beiden Systemen zu Ungereimtheiten kommen sollte, kann der Fahrer rechtzeitig gewarnt werden und das Steuer übernehmen.
Wie genau werden die Straßenkarten letztendlich sein?
Wir stehen jetzt erst am Anfang der Entwicklung und können noch keine konkreten Werte versprechen. Die Anforderungen bei den Kartenherstellern liegen für das autonome Fahren bei rund zehn Zentimetern. Bisher ist es uns gelungen, einzelne Punkte sogar mit einer Genauigkeit von zwei Zentimetern zu messen. Doch selbst wenn bei einer flächendeckenden Anwendung des Verfahrens die Genauigkeit am Ende nur 20 Zentimeter beträgt, wäre das immer noch eine erhebliche Verbesserung im Vergleich zu den heutigen Straßenkarten.
Wenn Sie DriveMark in die Geschichte der Navigation einordnen, handelt es sich bei dem Projekt eher um Evolution oder Revolution?
Sowohl als auch. Menschen navigieren schon sehr lange mit Karten, die im Laufe der Zeit dank neuer Vermessungsmethoden immer besser wurden. So gesehen reihen wir uns hier mit noch genaueren Karten in die Evolution ein. Gleichzeitig wollen wir aber erstmalig Karten erstellen, die nicht mehr nur als Orientierungshilfe für Menschen gedacht sind, sondern mit deren Hilfe ein computergesteuertes System selbstständig navigiert, ohne dass wir als Fahrer eingreifen müssen. Das ist ein völlig revolutionärer Ansatz.
Für welche Bereiche lässt sich das Verfahren von DriveMark noch anwenden?
Das Verfahren lässt sich im Prinzip überall nutzen, wo man genaue Positionsdaten benötigt. Ein Beispiel ist die Vermessung von Grundstücken. Bisher müssen Vermessungsingenieure mit GPS-Empfängern vor Ort arbeiten. Das ginge dann per Fernerkundung, ohne auch nur einen Fuß in das zu vermessende Gebiet zu setzen. Mit den Karten ließen sich auch bereits vorhandene Datensätze ohne großen Aufwand aktualisieren und optimieren. Das dürfte für viele Unternehmen interessant sein.
Ab wann können wir mit den neuen Karten rechnen?
Wir wissen, dass unser Vorhaben funktioniert. Das haben wir in erfolgreichen Tests anhand einzelner Objekte nachgewiesen. Im nächsten Schritt evaluieren wir nun die Möglichkeit einer flächendeckenden Nutzung. Wir hoffen, dass es bereits in wenigen Jahren einen Durchbruch geben wird.
Autonome Autos klingen noch nach Science-Fiction? Wir haben mit Raúl Rojas von der Freien Universität in Berlin gesprochen, der sich mit seinem Team maßgeblich an der Entwicklung des fahrerlosen, autonomen Autos beteiligt. Das Interview gibt es hier zu lesen.
Es war noch nie so einfach wie heute, den Weg von A nach B zu finden. Dennoch reichen unsere Navigationssysteme nicht mehr aus. Warum?
Wir alle kennen folgende Situation: Das Navi sagt uns zu spät, dass wir in 20 Metern rechts abbiegen müssen und um ein Haar verpassen wir die Ausfahrt. Heutige Navis haben eine Genauigkeit von nur acht bis zehn Metern. Das ist zwar manchmal nervig, hat aber in den meisten Fällen keine größeren Auswirkungen. Sie helfen uns bisher nur, den Weg zu finden. Doch in Zukunft wird es immer mehr Autos geben, die ohne menschliche Steuerung fahren und autonom navigieren. Deshalb brauchen wir sehr viel genauere Karten. Wir bei DriveMark haben ein Verfahren entwickelt, um die dafür benötigten Daten bereitzustellen.
Wie stellen Sie sich die Zukunft des Autofahrens vor?
Fahrer werden entlastet. Vor allem auf monotonen Strecken sind Assistenzsysteme sinnvoll, wenn ich zum Beispiel nachts auf der Autobahn fahre. Sie machen den Straßenverkehr sicherer. Denn die meisten Unfälle werden nicht durch die Technik verursacht, sondern durch die Menschen am Steuer. Man denke an übermüdete Fahrer, die vom Weg abkommen. Fahrassistenzsysteme können das vermeiden, indem sie in so einem Fall automatisch gegenlenken. Irgendwann sind wir auch so weit, dass die Fahrer ganz auf Autopilot umschalten können. Autohersteller sind sich sicher, dass diese Systeme schneller kommen, als wir denken.
Werden Autos dann nicht eher mithilfe vieler Sensoren und Kameras ihren Weg durch den Straßenverkehr finden?
Autos können sich in der Tat durch Kameras im Raum orientieren und würden vielleicht auch allein mit der integrierten Technik irgendwie ans Ziel kommen. Nun stellen Sie sich aber mal vor, Ihr Fahrassistent soll ein anderes Auto auf einer Landstraße überholen. Hier muss das Auto den genauen Straßenverlauf kennen, um das Manöver vorausberechnen zu können.
Einige Autohersteller zeigen Videos, in denen autonomes Fahren schon jetzt technisch möglich ist. Welche Lücke wollen Sie mit DriveMark genau schließen?
Die Teststrecken in solchen Videos wurden vorher mit großem Aufwand vermessen. Das dauert lange, kostet viel Geld und das Fahrzeug kann sich nur in dem abgesteckten Gebiet bewegen. Wir wollen per Satellit flächendeckend hochpräzise Karten erstellen und die Technologie somit massentauglich machen.
Wie genau, wollen Sie dasanstellen?
Wir fertigen Satellitenbilder an, bei denen wir für jeden Bildpunkt die exakten Koordinaten angeben. Radarsatelliten nehmen in wenigen Sekunden eine Fläche von 40 x 60 Kilometern auf. Das Bild wird anschließend automatisch ausgewertet. Kartenhersteller benutzen die Koordinaten dann, um ihre Karten zu verbessern. Wenn wir noch einmal an das Überholmanöver denken: Mit den neuen Daten würde ein Auto schon weit im Voraus genau wissen, wo die durchgezogene Linie endet und das Überholen wieder erlaubt ist.
Und falls die Satellitennavigation ausfällt, weil der Empfang schlecht ist?
Es kann immer zu Situationen kommen, in denen die Satellitennavigation nicht reibungslos funktioniert. Mit DriveMark schaffen wir deshalb auch die Voraussetzungen für eine Navigation anhand von Landmarken. Das Prinzip ist uralt: Früher nutzte man markante Punkte wie Bergspitzen oder Kirchtürme, um sich zu orientieren. Wir automatisieren diese Art der Navigation und steigern gleichzeitig die Präzision. Per Satellit können wir Landmarken wie zum Beispiel Straßenschilder genau vermessen und diese Daten in Straßenkarten einspeisen. Wenn die Kameras des Autos dann solche Landmarken anvisieren, lässt sich unabhängig von Satelliten die eigene Position bestimmen. Das würde die Sicherheit erhöhen, weil man zwei Navigationssysteme hätte. Falls es zwischen diesen beiden Systemen zu Ungereimtheiten kommen sollte, kann der Fahrer rechtzeitig gewarnt werden und das Steuer übernehmen.
Wie genau werden die Straßenkarten letztendlich sein?
Wir stehen jetzt erst am Anfang der Entwicklung und können noch keine konkreten Werte versprechen. Die Anforderungen bei den Kartenherstellern liegen für das autonome Fahren bei rund zehn Zentimetern. Bisher ist es uns gelungen, einzelne Punkte sogar mit einer Genauigkeit von zwei Zentimetern zu messen. Doch selbst wenn bei einer flächendeckenden Anwendung des Verfahrens die Genauigkeit am Ende nur 20 Zentimeter beträgt, wäre das immer noch eine erhebliche Verbesserung im Vergleich zu den heutigen Straßenkarten.
Wenn Sie DriveMark in die Geschichte der Navigation einordnen, handelt es sich bei dem Projekt eher um Evolution oder Revolution?
Sowohl als auch. Menschen navigieren schon sehr lange mit Karten, die im Laufe der Zeit dank neuer Vermessungsmethoden immer besser wurden. So gesehen reihen wir uns hier mit noch genaueren Karten in die Evolution ein. Gleichzeitig wollen wir aber erstmalig Karten erstellen, die nicht mehr nur als Orientierungshilfe für Menschen gedacht sind, sondern mit deren Hilfe ein computergesteuertes System selbstständig navigiert, ohne dass wir als Fahrer eingreifen müssen. Das ist ein völlig revolutionärer Ansatz.
Für welche Bereiche lässt sich das Verfahren von DriveMark noch anwenden?
Das Verfahren lässt sich im Prinzip überall nutzen, wo man genaue Positionsdaten benötigt. Ein Beispiel ist die Vermessung von Grundstücken. Bisher müssen Vermessungsingenieure mit GPS-Empfängern vor Ort arbeiten. Das ginge dann per Fernerkundung, ohne auch nur einen Fuß in das zu vermessende Gebiet zu setzen. Mit den Karten ließen sich auch bereits vorhandene Datensätze ohne großen Aufwand aktualisieren und optimieren. Das dürfte für viele Unternehmen interessant sein.
Ab wann können wir mit den neuen Karten rechnen?
Wir wissen, dass unser Vorhaben funktioniert. Das haben wir in erfolgreichen Tests anhand einzelner Objekte nachgewiesen. Im nächsten Schritt evaluieren wir nun die Möglichkeit einer flächendeckenden Nutzung. Wir hoffen, dass es bereits in wenigen Jahren einen Durchbruch geben wird.
Autonome Autos klingen noch nach Science-Fiction? Wir haben mit Raúl Rojas von der Freien Universität in Berlin gesprochen, der sich mit seinem Team maßgeblich an der Entwicklung des fahrerlosen, autonomen Autos beteiligt. Das Interview gibt es hier zu lesen.
Helmholtz-Validierungsfonds
Mit dem Helmholtz-Validierungsfonds (HVF), der aus Mitteln des Impuls- und Vernetzungsfonds gespeist wird, sollen Lücken geschlossen werden: Zwischen wissenschaftlichen Erkenntnissen und deren marktfähigen Anwendungen einerseits, zwischen öffentlicher Forschung und privaten Investitionen andererseits. Mit dem Validierungsfonds möchte die Helmholtz-Gemeinschaft die Finanzierungslücke verringern und eine Brücke zwischen Idee und Anwendung schlagen.
Zur Presseinformation vom 27. Oktober: Helmholtz unterstützt Forschungsprojekte auf dem Weg in die Anwendung
Mit dem Helmholtz-Validierungsfonds (HVF), der aus Mitteln des Impuls- und Vernetzungsfonds gespeist wird, sollen Lücken geschlossen werden: Zwischen wissenschaftlichen Erkenntnissen und deren marktfähigen Anwendungen einerseits, zwischen öffentlicher Forschung und privaten Investitionen andererseits. Mit dem Validierungsfonds möchte die Helmholtz-Gemeinschaft die Finanzierungslücke verringern und eine Brücke zwischen Idee und Anwendung schlagen.
Zur Presseinformation vom 27. Oktober: Helmholtz unterstützt Forschungsprojekte auf dem Weg in die Anwendung
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