Wir entwickeln neue Kommunikations-, Lokalisierungs- und Erfassungskonzepte und -techniken zum Schutz ungeschützter Verkehrsteilnehmer - mit dem Ziel, die Zahl der Verkehrstoten auf Null zu reduzieren. Bis 2027 werden wir diese Konzepte und Techniken im Straßenverkehr demonstrieren.
Warum ist der Schutz der VRU so wichtig?
In den letzten Jahren haben sich sowohl die technologischen Entwicklungen als auch die Forschungstätigkeiten auf dem Gebiet der intelligenten Verkehrssysteme (IVS) hauptsächlich auf den motorisierten Verkehr konzentriert. Dies hat dazu beigetragen, dass die Zahl der Verkehrstoten, insbesondere bei den PKW-Insassen, zurückgegangen ist. Bei gefährdeten Verkehrsteilnehmern wie Fußgängern, Radfahrern und Motorradfahrern ist die Zahl der Todesopfer jedoch nicht in gleichem Maße zurückgegangen. Sie machen zusammen 68 % der Verkehrstoten in städtischen Gebieten aus. Der Anteil der Motorradfahrer an den Verkehrstoten ist mit 16 % wesentlich höher als ihr Anteil am Verkehr. Es ist daher klar, dass im Zusammenhang mit kooperativen IVS-Systemen diese verletzlichen Verkehrsteilnehmer berücksichtigt werden müssen, um die allgemeine Sicherheit zu verbessern und die Zahl der Verkehrstoten sowohl in städtischen als auch in nicht-städtischen Gebieten zu verringern.
Fahrzeug-zu-Fußgänger-Kommunikation
Nach Angaben der Europäischen Kommission wurden 2016 in Europa 123.000 Menschen bei Verkehrsunfällen schwer verletzt und 25.000 Menschen getötet. Fast 29 % der tödlichen Unfälle ereigneten sich unter nicht motorisierten Verkehrsteilnehmern, den sogenannten "Vulnerable Road Users" (VRUs).
Unsere Vision ist es, Unfälle zwischen Fahrzeugen und schwachen Verkehrsteilnehmern zu verhindern. Die Fahrzeug-Fußgänger-Kommunikation (V2P) ermöglicht ein System zur Unfallvermeidung, das die Fußgänger vor Schaden bewahrt. Die Unfälle können vermieden werden, indem nicht nur der Fahrer über die Existenz eines potenziellen Kollisionspfades mit einer VRU informiert wird, sondern auch die VRUs vor den entgegenkommenden Fahrzeugen gewarnt werden, damit sie zu ihrer Sicherheit handeln können.
Eine genaue Kenntnis des drahtlosen Ausbreitungskanals ist für die Entwicklung und Prüfung zuverlässiger V2P-Kommunikation unerlässlich. Unsere derzeitige Arbeit besteht in der Entwicklung eines Breitband-V2P-Kanalmodells für kritische Unfallszenarien.
eFence - Schutz von nicht-kooperativen Teilnehmern
Mit unserem eFence-Konzept wollen wir Verkehrsteilnehmer erkennen und lokalisieren, die nicht mit einem Kommunikationsgerät ausgestattet sind. Um diese nicht-kooperativen Verkehrsteilnehmer zu beleuchten, verwenden wir beliebige Signale, die von Kommunikationsinfrastrukturen am Straßenrand, den Road Side Units (RSUs), ausgesendet werden. Diese RSUs bilden ein Netzwerk von Sende- und Empfangsgeräten und bilden so ein Radar mit mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen, das es ermöglicht, die Position und die Geschwindigkeit der anvisierten Nutzer zu bestimmen.
In unserer aktuellen Arbeit untersuchen wir ein optimales Signaldesign für die Parameterschätzung und eine optimale Systemgeometrie für die Ziellokalisierung. Darüber hinaus arbeiten wir an Algorithmen zur Erkennung, Lokalisierung und Verfolgung von nicht kooperativen Nutzern.
VRU Fußgänger - Schutz durch Lokalisierung
Unser Ziel bei der Fußgängerlokalisierung ist es, die Position des Benutzers ausschließlich mit tragbaren Geräten zu bestimmen. Unter den Technologien, die für tragbare Geräte zur Verfügung stehen, konzentriert sich unser Fachwissen auf Trägheitssensoren und magnetische Sensoren.
In früheren Arbeiten haben wir Navigationssysteme entwickelt, die auf einem einzigen am Körper getragenen Sensor basieren. Diese Systeme basieren entweder auf einem am Fuß oder an der Tasche befestigten Sensor.
In unserer aktuellen Arbeit untersuchen wir die Implementierung von Positionierungssystemen, die mehrere am Körper montierte Inertialsensoren kombinieren. Wir erforschen die Kombination aus einem in der Tasche montierten und einem am Fuß befestigten Sensor.
VRU Fahrrad - Schutz durch Lokalisierung
Unser Ziel bei der Lokalisierung von Fahrrädern ist es, die Position des Benutzers auf der Grundlage von in die Kleidung und das Smartphone integrierten tragbaren Geräten zu bestimmen. Als Wearables werden wir kostengünstige und größenreduzierte Inertial- und Magnetsensoren verwenden. Vom Smartphone übernehmen wir die Messungen des Global Navigation Satellite Systems.
Unsere derzeitige Arbeit konzentriert sich auf die Entwicklung eines allgegenwärtigen Navigationssystems, bei dem der Nutzer im Mittelpunkt steht und das es ihm ermöglicht, nahtlos vom Ausgangspunkt zum Ziel zu navigieren und dabei verschiedene Transportsysteme wie Fahrrad, Carsharing, öffentliche Verkehrsmittel und nicht zuletzt das Gehen zu nutzen.
VRU-Lokalisierung - Collaborative Mapping
Bei der Fußgängernavigation ist es möglich, die Karte der Umgebung gleichzeitig mit einem simultanen Lokalisierungs- und Kartierungsalgorithmus (SLAM) zu lernen. Am DLR-KN wurde ein SLAM-Algorithmus speziell für die Fußgängernavigation entwickelt, der ausschließlich auf Inertialmessungen basiert und FootSLAM genannt wird. Dieser Algorithmus wird für das kollaborative Lernen der Umgebungskarte (FeetSLAM) weiter ausgebaut. Das Ziel des kollaborativen Mappings ist, dass Daten von vielen Spaziergängen kombiniert werden können, um eine genauere und umfassendere Gesamtkarte zu erstellen. Wir haben einen iterativen Verarbeitungsalgorithmus implementiert, der durch die Turbo-Decodierung aus der Kanalcodierungstheorie motiviert ist und Karten aus einem Datensatz als vorherige Karten für andere Datensätze verwendet. Mit einer kollaborativ gelernten vorherigen Karte kann die Positionsgenauigkeit auf unter 0,5 Meter verbessert werden.
Fahrzeug-Lokalisierung
Künftige fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme benötigen ein genaues und aktuelles Bild der Umgebung für Anwendungen wie Auffahrassistenten oder adaptive Geschwindigkeitsregelungen.
Heute wird die relative Position anderer Fahrzeuge in Bezug auf das Ego-Fahrzeug mit bordeigenen Entfernungssensoren ermittelt. Radarsensoren, Laserscanner und Kameras ermöglichen es, umliegende Fahrzeuge, Radfahrer oder Fußgänger zu erkennen und zu verfolgen. Diese Sensoren haben jedoch einige wichtige Einschränkungen. Die bordeigenen Entfernungssensoren haben einen begrenzten Wahrnehmungsbereich und ein begrenztes Sichtfeld und werden leicht durch andere Fahrzeuge behindert.
Durch den Einbau von Kommunikationsfähigkeiten in zukünftige Fahrzeuge können kooperative Ansätze eine zusätzliche Quelle für relative Positionsinformationen bieten.
Fußgänger als verletzliche Verkehrsteilnehmer
Die Kommunikation zwischen Fahrzeugen und Fußgängern (V2P) ermöglicht ein System zur Vermeidung von Unfällen, das die Verkehrsteilnehmer schützt. Ziel bei der Fußgängerlokalisierung ist es, die Position des Nutzers nur mit tragbaren Geräten zu bestimmen.
Unser Ziel bei der Lokalisierung von Fahrrädern ist es, die Position des Benutzers auf der Grundlage von tragbaren Geräten zu schätzen, die in die Kleidung und das Smartphone integriert sind.
