Stauvermeidung in Städten

LiDAR im Einsatz zur Verkehrsflussoptimierung

Wer schon einmal während der Rush Hour in München über den Mittleren Ring gefahren ist, der kennt das enorme Problem von urbanen Räumen weltweit: Stau so weit das Auge reicht. Im Durchschnitt standen die Deutschen im Jahr 2018 120 Stunden im Stau, in München waren es sogar 140 Stunden. Für Autofahrer sind diese verlorenen Stunden ärgerlich und beeinträchtigen ihre Lebensqualität. Für den Staat Deutschland bedeuten diese Zahlen erhebliche wirtschaftliche Auswirkungen: Stau kostet jährlich mehrere Milliarden Euro, da Mitarbeiter im Stau stehen, statt produktiv zu sein und Warenlieferungen auf der Straße stehen, statt im Regal. Hinzu kommt eine hohe Umweltbelastung wegen des erhöhten Benzinverbrauchs und damit vermehrten CO2-Ausstoßes.

Stau ist ein Problem, besonders in den Städten. Neue Technologien können und werden jedoch einen wichtigen Beitrag leisten, um dieses Problem zu lösen.

 

Mehr wissen, als der einzelne Verkehrsteilnehmer

Wie entsteht Stau überhaupt? Stau ist ein verteiltes Problem, das dadurch zustande kommt, dass jeder Verkehrsteilnehmer für sich optimiert sein Fahrzeug steuert. Er schließt zum Beispiel zum vorausfahrenden Auto auf oder wechselt die Spur – was immer ihm als Möglichkeit erscheint, schneller an sein Ziel zu kommen. Da der einzelne Verkehrsteilnehmer gar nicht überblicken kann, wie er den Verkehr um sich herum beeinflusst, kann er auch nicht dementsprechend optimiert handeln. Dass ein auf-die-Bremse-steigen drei Kilometer hinter dem bremsenden Fahrzeug einen Stau auslösen kann, registriert der Autofahrer selber nicht.

An diesem Punkt muss angesetzt werden: Das Verhalten der Einzelpersonen muss in der Verkehrsplanung und -steuerung ausgeglichen werden, um den Verkehrsfluss zu optimieren. Die Lösung liegt darin, präemptiv und verteilt, also vorausschauend und über den einzelnen Teilnehmer hinaus, den Verkehr zu regeln. Dafür ist ein Gesamtüberblick über die Verkehrssituation nötig.

Mit GPS, Kameras und Sensoren zum Gesamtüberblick

Um diesen Gesamtüberblick zu erlangen, können verschiedene Technologien zum Einsatz kommen. Wirft man einen genauen Blick auf diese, stellt man fest, dass einige dieser Technologien sich aus verschiedenen Gründen eher weniger für die Ausstattung einer Smarten Infrastruktur eignen:

GPS:

GPS liefert wertvolle Daten, indem es die Bewegungsdaten der Verkehrsteilnehmer sammelt. Somit kann mit Hilfe dieser Technologie recht zuverlässig Stau gemeldet werden. Fußgänger und Radfahrer zu berücksichtigen, übersteigt allerdings die Möglichkeiten von GPS.

Statt, wie im Fall von GPS, mit Hilfe der Verkehrsteilnehmer Informationen zu sammeln, können Sensoren und Kameras in die Infrastruktur integriert werden, um das Verkehrsgeschehen zu beobachten. Hierfür werden die Geräte in Ampeln, Straßenlaternen oder Verkehrsschilder eingebaut und sammeln von dort aus Informationen über ihr Umfeld. Auch hier lassen sich klare Vor- und Nachteile der möglichen Technologien erkennen:

Kameras:

Kameras etwa sind in der Lage, Farbbilder zu erfassen, können aber bei Dunkelheit nicht mit gleicher Qualität eingesetzt werden. Zudem stellen sie die Daten lediglich in 2D zur Verfügung und geraten bei der Aufzeichnung und Speicherung von personenbezogenen Daten schnell in eine datenschutzrechtliche Grauzone.

Radar:

Radar wird bisher hauptsächlich zur Geschwindigkeitsüberwachung eingesetzt, könnte aber auch in der Verkehrsüberwachung Anwendung finden. Jedoch liefert Radar nur ein sehr ungenaues Bild: Die Technologie kann deshalb zwar Objekte erkennen, ist aber aufgrund der fehlenden Detailtiefe nicht in der Lage, diese auch zu klassifizieren. Mit Radar-Daten lässt sich also beispielsweise nicht zuverlässig zwischen Fußgänger und Radfahrer unterscheiden.

LiDAR erfasst Verkehrsteilnehmer präzise und anonymisiert

Eine Technologie, die sehr präzise zwischen allen Verkehrsteilnehmer unterscheiden kann, ist die laserbasierte LiDAR-Technologie. Die Sensoren liefern detaillierte und zuverlässige 3D-Informationen, die es ermöglichen zwischen den verschiedenen Verkehrsteilnehmern zu unterscheiden. Dabei kann erkannt werden, ob es sich bei der 3D-Punktwolke um einen Fußgänger oder Radfahrer handelt, allerdings ist die individuelle Identifizierung von einzelnen Personen nicht möglich, was die Privatsphäre der Verkehrsteilnehmer schützt.

Zudem sind LiDAR-Sensoren in der Lage, auch bei schwierigen Wetterbedingungen und Lichtverhältnissen zuverlässig Informationen zu sammeln. Dunkelheit, Staub oder Nebel machen der Technologie nichts aus. Neben Positions- und Objektinformationen erfassen die Sensoren zudem auch Geschwindigkeiten, was bei der Analyse des Verkehrsflusses oder Entstehungsgründen von Stau hilfreich sein kann.

Solid-State als Lösung für heutige LiDAR-Probleme

Die High-Tech Sensoren kommen aktuell vor allem im Bereich des autonomen Fahrens zum Einsatz und stehen vor einer großen Herausforderung: Heute verfügbare LiDAR-Sensoren sind teuer und störanfällig. Diese Probleme löst die Solid-State-Technologie. Bei dieser Art von LiDAR werden die beweglichen Bauteile, die den Laser ablenken, um die Umgebung abzutasten, durch wartungsfreie Komponenten ersetzt. Die Sensoren sind damit deutlich robuster und zudem günstiger – und somit für den breit gefächerten Einsatz in der Infrastruktur bestens geeignet.

Verkehrsinformationen ermöglichen konkrete Maßnahmen

Die in der Infrastruktur verbauten LiDAR-Sensoren liefern Informationen über die aktuelle Verkehrssituation in Echtzeit: Fließt oder stockt der Verkehr? Gibt es einen Unfall oder eine Baustelle? Stehen viele Fußgänger an der Ampel oder am Zebrastreifen?

Mit diesen Informationen lassen sich die folgenden Maßnahmen in Echtzeit und auf den Verkehr angepasst ergreifen, um den Verkehrsfluss zu optimieren:

  • Anpassung von Ampelphasen
  • Anpassung von Geschwindigkeitsbegrenzungen
  • Anzeigen von Stauwarnungen
  • Ausspielen von Umleitungsempfehlungen
  • Identifizierung und Umbau von Gefahrenstellen

In Zukunft wird man sogar noch einen Schritt weitergehen: Dann werden autonome Fahrzeuge die Informationen verwenden um ihre Fahrpläne und -routen dynamisch an das Verkehrsgeschehen anzupassen.

Städte, die sich wieder um den Menschen drehen

In vielen Städten sind heute noch deutlich die Einflüsse des Paradigmas der „autogerechten Stadt“ zu erkennen: Die Stadtplanung wird nach dem Ziel des ungehinderten Verkehrsflusses des Autos ausgerichtet. Auch wenn sich dieses Modell schon seit einigen Jahrzehnten starker Kritik gegenübersieht, sind viele Verkehrskonzepte in den Städten noch am motorisierten Individualverkehr orientiert.

Dieser Ansatz wird in den letzten Jahren zunehmend von der Forderung nach autofreien Zonen oder sogar ganzen Innenstädten verdrängt. Diese Forderungen zeigen deutlich: Die Städte- und Verkehrsplanung muss sich wieder mehr um den Menschen drehen. Die Bedürfnisse der Bewohner, Pendler und aller weiteren Verkehrsteilnehmer müssen in den Mittelpunkt rücken und das bedeutet, Mobilität so sicher und unkompliziert wie möglich zu gestalten. Fußgängerübergänge müssen sicherer konzipiert werden, Abbiegeunfälle vermieden werden, ausreichend Platz für Radfahrer geschaffen werden – die Liste der Maßnahmen ist lang. Die intelligente Steuerung des Verkehrs mit Hilfe einer smarten Infrastruktur ermöglicht genau das – und die LiDAR Technologie steht in ihrem Mittelpunkt.

Blickfeld stellt neuen LiDAR-Sensor mit hoher Reichweite vor

Cube Range erkennt Hindernisse in bis zu 250 Metern Entfernung

München – Blickfeld, ein führender Anbieter von Solid-State-LiDAR-Technologie, stellt das neueste Mitglied seiner Produktfamilie vor. Mit dem Cube Range bringt das Münchener Unternehmen einen MEMS-basierten LiDAR-Sensoren für eine erweiterte Erkennung von Objekten in bis zu 250 Metern Entfernung auf den Markt.

Der Blickfeld Cube Range Sensor wurde als robuster und leistungsstarker 3D Solid-State LiDAR für den Massenmarkt konzipiert. Er verfügt über eine Reichweite von 150 Metern bei 10 Prozent Reflektivität; eine Reichweite von bis zu 250 Metern ist bei höherer Reflektivität problemlos möglich. Zudem überzeugt der Cube Range mit einer Auflösung von 0.18°.

Dank der bewährten Blickfeld-Technologie ist eine kostengünstige und skalierbare Produktion des Sensors möglich. Den Kern dieser Technologie stellt ein proprietärer MEMS-Spiegel aus Silizium dar, der in einen koaxialen Aufbau auf Basis kommerzieller Standardkomponenten eingebettet ist.

Zuverlässige und detaillierte Sammlung von 3D-Daten auf Autobahnfahrten

Der Cube Range bedient mit der hohen Auflösung und der hohen Reichweite den Bedarf, sich bewegende Objekte mit großer Genauigkeit zu erfassen. Durch die exakte Erzeugung einer dichten 3D-Punktwolke und die anschließende Auswertung mit Hilfe des Blickfeld Software-Stacks in Echtzeit liefert das Unternehmen einen wichtigen Beitrag zur Ermöglichung des autonomen Fahrens. Die Blickfeld-Technologie stellt dabei sicher, dass das Umfeld auch bei Dunkelheit, Nebel oder starker Sonneneinstrahlung präzise erkannt werden kann.

„Mit dem Blickfeld Cube Range haben wir einen außergewöhnlichen LiDAR entwickelt, der sich dank seiner herausragenden Eigenschaften besonders für Fahrten mit Autobahntempo eignet, da er auch unter diesen Bedingungen zuverlässige Umgebungsbilder liefert“, so Dr. Mathias Müller, Mitgründer und CEO von Blickfeld. „Autonome Fahrzeuge sind aber nur ein Anwendungsbeispiel für unsere LiDAR-Sensoren. Wir sehen auch in anderen Bereichen wie etwa im Security-, Agrar- oder Smart City-Umfeld viel Bedarf. Daher sind wir umso erfreuter, dass der Cube Range sich bereits in verschiedenen Projekten bewährt hat und noch 2019 käuflich zu erwerben sein wird.“

 

 

Messe-Rückblick IAA: Eine Branche im Aufbruch

Über die diesjährige IAA wurde viel geredet, geschrieben und diskutiert. Es wurden angeregte und aufgeregte Diskussionen über einen erforderlichen Wandel des Messe-Formats sowie der gesamten Branche geführt. Blickfeld war (sogar mit zwei Ständen) vor Ort – wie haben wir die Internationale Auto Ausstellung erlebt? Ein paar Eindrücke.

Eine große Neuerung im Programm der IAA war in diesem Jahr die New Mobility World (NMW) Conference, eine dreitägige Konferenz im Rahmen der Messe, innerhalb der Sprecher aus den verschiedensten Unternehmen und Organisationen aktuelle Mobilitätsthemen diskutierten. Sowohl in der Sprecherriege als auch in den dominierenden Themen der Konferenz ist zu erkennen, dass sich die Mobilitätsbranche im Umbruch befindet. Ola Källenius, neuer Daimler-Chef trat gemeinsam mit Ginni Rometty, CEO von IBM auf die Bühne und auch unter die Sponsoren der Konferenz mischten sich Namen wie Qualcomm und Facebook – die IAA gehört nicht mehr nur den Autoherstellern und Zulieferern. Themen wie Connectivity, Mobility-as-a-Service und autonome Fahrzeuge werden immer wichtiger und größer und damit sind auch immer mehr IT-Anbieter, Start-ups und Anbieter neuer Mobilität auf den Messeständen und Podien vertreten.

Die Branche beschäftigt sich mit neuen und alternativen Mobilitätskonzepten, wobei auf den Ständen der OEMs eher der Schwerpunkt Elektromobilität zu erkennen war, während Tier 1- Zulieferer ihre Präsenzen häufig um autonome Anwendungen herum gestalteten. Einer dieser Zulieferer war Webasto; das Unternehmen stellte sein neues „Roof Sensor Module“ vorstellten. Das Module ist so designt, dass es Sensoren für die autonome Navigation formschön in das Autodach integriert, statt sie in einem klobigen Aufbau auf dem Autodach unterzubringen. Auch der Blickfeld Cube kann im Roof Sensor Module untergebracht werden, weshalb Blickfeld Produkte nicht nur an den eigenen Ständen, sondern auch auf dem Webasto-Stand zu finden waren.

Der Shift in der Branche ist wichtig und notwendig, das war nicht zuletzt an den Protesten vor den Türen der IAA zu erkennen. Die Branche muss sich neu orientieren und umdenken. Autonomes Fahren wird dabei auf längere Sicht einen wichtigen Beitrag in der Reduzierung von Fahrzeugemissionen weltweit leisten, da Autos effizienter genutzt und optimierter gefahren werden. Die Wichtigkeit dieser Entwicklung wurde auch dadurch betont, dass Waymo-Chef John Krafcik gemeinsam mit Angela Merkel die Messe eröffnete. Die Google-Schwester Waymo fährt monatlich viele Tausende Testmeilen autonom in Kalifornien und gilt als Vorreiter unter den Herstellern autonomer Fahrzeuge.

Auch Blickfeld fand sich im Ausstellungsbereich der NMW in bester Gesellschaft: Start-ups aus den Bereichen HD Mapping, Ultraschall Sensorik, Connected Car, Shared Mobility, Smart Charging und vielem mehr waren ebenfalls als Austeller vertreten. Hier ist ebenfalls ein deutlicher Schwerpunkt im Bereich des autonomen Fahrens festzustellen.

Wie es damit weitergeht, beleuchtete Blickfeld-Gründer Dr. Florian Petit auf der Bühne der NMW Conference mit seinem Vortrag zum Thema „When will self-driving be the new normal“. Florian warf dabei einen kritischen Blick auf den Status Quo in den Bereichen der Technologie, ebenso wie in der Gesetzgebung und der Kundenakzeptanz von autonomen Anwendungen und gab einen Ausblick auf die Entwicklungen, die in den nächsten Jahren kommen werden.