Autonomes Fahren mit 5G

21. Juli 2021

Interview mit Timo Woopen und Laurent Klöker | Institut für Kraftfahrzeuge (ika) der RWTH Aachen über automatisiertes und autonomes Fahren mit 5G

Automatisiertes und autonomes Fahren macht sichere und komfortable Mobilität möglich. Die Aachener Forscher sind davon fest überzeugt. Und mit 5G wird es noch sicherer, da die Datenraten erhöht und die Latenzzeiten (also die Reaktionszeiten) minimiert werden. Für Timo Woopen und Laurent Klöker vom Institut für Kraftfahrzeuge (ika) der RWTH Aachen ist das eine ebenso anspruchsvolle wie spannende Herausforderung. Dass sie das mit ebenso viel Elan wie Kompetenz bewältigen, wird bei unserem Gespräch sofort klar. Ihre Arbeit auf dem Campus ist ein bedeutender Teil anspruchsvoller innovativer Technologie und letztlich der Mobilitätswende.

Und es ist wirklich eine Herausforderung, eine dreifache sogar. Teststrecken und -aufbauten gibt es in drei verschiedenen Umgebungen: Stadt, Land und Autobahn. Aachen fährt vor und voran: zunächst städtisch mit 46 Infrastrukturmessstationen an bereits bestehenden Beleuchtungsmasten auf einem 2,4 Kilometer langen Rundkurs mit Campus-Boulevard, Forckenbeckstraße und Seffenter Weg. Auf der B56 in der Nähe des Testcenters Aldenhoven und an der A44 am Autobahndreieck Jackerath werden jeweils elf neue Infrastrukturmessstationen entlang einer Strecke von einem Kilometer errichtet. Hier werden neue Masten zur Befestigung der Sensorik am Straßenrand aufgebaut. Laurent Klöker: „Damit können wir diverse Daten in unterschiedlichen Verkehrssituationen aufzeichnen.“

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Der Planungsaufwand für das gesamte Projekt ist hoch. Über elf Millionen Euro stehen dafür bis Ende September 2021 zur Verfügung, 9,57 Millionen beträgt der Anteil des Bundes. „Ende Juni konnten wir in Aachen starten“, meint Laurent Klöker. Im Bereich Landstraße und Autobahn wird es voraussichtlich zwei Monate länger dauern, ehe dort die Tests beginnen können.

5G ist eine neue Dimension. Sicherheitsrelevante Nachrichten in der Fahrzeugkommunikation können mit geringerer Latenzzeit viel schneller ausgetauscht werden. Klöker: „Man kann bei 5G von Echtzeit sprechen.“ Hier geht es um Millisekunden, das Fahrzeug kann wesentlich früher auf kritische Situationen reagieren. Und es gibt neben der Schnelligkeit viel mehr Daten als vorher.

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Automatisierte Multiobjekterkennung und -klassifizierung

Wie sicher ist autonomes Fahren? Viele Verkehrsteilnehmer sind skeptisch. Timo Woopen: „Die Sicherheit ist die erste Frage, die den Verbraucher interessiert. Hier spielen Sicherheit, Effizienz und Komfort eine Rolle. Und natürlich die Frage, wann das Produkt marktreif ist.“ Zum Zeitpunkt können die Forscher noch wenig sagen. Nur so viel: „Erste Anwendungsfälle wie automatisierte Shuttles gibt es ja schon“, sagt Timo Woopen. „Aber die fahren nur bestimmte vorgegebene Strecken. Anders wäre das bei einem Taxi, das sich überall in der Stadt bewegt, dann sind wir in wesentlich komplexeren Regionen unterwegs.“ Der Sicherheitsgewinn durch 5G soll intensiv am Campus erforscht werden. Das Thema Kommunikation der Fahrzeuge miteinander unter Berücksichtigung schlecht einsehbarer Kreuzungen in der Stadt spielt dabei eine große Rolle. Timo Woopen: „Durch Kommunikation über 5G wird die Effizienz gesteigert, weil das autonome Fahrzeug nicht mehr so extrem langsam unterwegs sein muss. Das Fahrzeug weiß schneller und genauer Bescheid, was passiert und kann sich entsprechend verhalten.“

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Die Fahrzeuge, die auf der Landstraße und Autobahn getestet werden, haben natürlich immer einen Sicherheitsfahrer mit an Bord. Da geht es primär um das Testen von Teilfunktionen, nicht um eine komplett automatisierte Fahrzeug-Führung, sondern beispielsweise um einen automatisierten Spurwechsel auf der Autobahn, der getestet wird – unter Einbeziehung einer Autobahnauffahrt. Timo Woopen: „Wir sind noch weit davon entfernt, mit Hilfe solcher Testfelder ohne Sicherheitsfahrer unterwegs zu sein.“

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Das Problem sind aber weniger die autonomen Fahrzeuge, sondern die herkömmlichen mit Fahrerin und Fahrer im mixed traffic. Timo Woopen: „Wenn wir nur Roboter unter sich haben, kriegt man das sicher hin. Man sieht es ja schon in automatisierten Fabriken. Der Mensch ist dann tatsächlich eher der Störfaktor. In der Forschung geht es jetzt darum, dass sich die Systeme in einen gemischten Verkehr einbringen können und sie nicht zum Hindernis werden wie zum Beispiel bei aktuellen Shuttle-Konzepten, die in niedrigen Geschwindigkeitsbereichen von circa 15km/h agieren. Stellen Sie sich das mal auf der Landstraße vor. Das wird für den deutschen Autofahrer eher ein Verkehrshindernis als eine sinnvolle Ergänzung.“

Was könnte denn die Stadt Aachen machen? Wäre eine kleine Linie ausschließlich mit autonomen Fahrzeugen sinnvoll? Die Forscher haben höhere Ansprüche als autonome Fahrzeuge nur auf sozusagen abgesperrten Strecken fahren zu lassen. Timo Woopen: „Wir wollen kein Fahrzeug bauen, dass dann mit zu niedrigen Geschwindigkeiten unterwegs ist. Das ist nicht unser Mobilitätsanspruch. Wir müssen einen Schritt weiterdenken und in unserem Projekt ACCorD werden Daten erfasst, die für die Sicherheitsrelevanz erforderlich sind.“ Ein erstes Projekt für die Stadt sei gewiss umsetzbar, man müsse eben genau prüfen, wo es wirklich Sinn mache, mit Shuttles durch Aachen zu fahren.

Die Forschung auf dem RWTH Aachen Campus hat zweifellos einen hohen Anteil an der Mobilitätswende. Timo Woopen betont das: „Wir wollen dazu beitragen, dass in Zukunft autonome Fahrzeuge sicher, komfortabel und effizient unterwegs sein können. Wir schauen nicht darauf, was wir in zwei, drei Jahren erreichen können, sondern eher in die weitere Zukunft.“

Die Projektlaufzeit endet am 31. Dezember dieses Jahres. Und dann? Auf keinen Fall würden die Sensoren abgebaut werden, die Testfelder sollen definitiv bestehen bleiben, erklären Klöker und Woopen. Mit weiteren Projekten soll über mehrere Jahre an die bisherige Arbeit mit verschiedenen Partnern aus Forschung und Industrie angeknüpft werden.

Ist Deutschland in Sachen Mobilität ein besonders innovativer Standort? „In Deutschland passiert schon sehr viel Innovatives“, sagt Laurent Klöker spontan, schränkt aber ein: „Mit den USA können wir uns nicht vergleichen, weil die dort zur Verfügung stehenden Mittel eine ganz andere Hausnummer sind.“ Dennoch sei Deutschland insgesamt beim Thema Mobilitätswende schon gut aufgestellt. Timo Woopen erwähnt an dieser Stelle positiv auch die Kooperation und den Wettbewerb deutscher Hochschulen in einem gemeinsamen Projekt UNICARagil mit acht deutschen Universitäten und acht Industriepartnern. Die RWTH möchte im Bereich Mobilität einen Führungsanspruch erheben, sagt Woopen. Beim automatisierten Fahren, diesem hochkomplexen Thema, rücke die Landschaft enger zusammen. „Viele Institute werfen ihr gesamtes Know-how zusammen, was sonst nicht so üblich ist, ein schönes Zeichen.“ Bei diesem Thema dürfe nicht die einzelne Person oder einzelne Instanz ausschlaggebend sein.

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