Zukunft des Verkehrs Autonomes Fahren: Die Vermessung Borgfelds

Ein Team von Wissenschaftlern hat Straßen im Bremer Nordosten zentimetergenau erfasst. Ziel des Projekts: Busse sollen dort einmal autonom unterwegs sein können.
26.07.2019, 21:01
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Autonomes Fahren: Die Vermessung Borgfelds
Von Florian Schwiegershausen

Joachim Clemens fährt mit einem nagelneuen Golf Variant GTE durch die Katrepeler Landstraße in Bremen-Borgfeld. Auf dem Display sind zwei Bilder zu sehen, die ständig verschiedenfarbige Linien anzeigen. Und in der Mittelkonsole, wo normalerweise Platz ist für die Geldbörse und den Kaffeebecher, sind verschiedene Computeranschlüsse verbaut. Denn der Informatiker will sich eigentlich abschaffen als Fahrer. Seine Tour dient dazu, Daten zu sammeln, um das Auto fit zu machen für das autonome Fahren.

Dafür ist es vorn und hinten mit einem 3D-Laserscanner und zusätzlich mit hochsensiblen Stereo-Kameras ausgerüstet. Damit sammeln die Mitarbeiter von Professor Christof Büskens vom Zentrum für Technomathematik an der Universität Bremen die Daten. Jetzt ist Joachim Clemens nur zu Demonstrationszwecken auf der Straße; als er diese Woche die Daten für das Projekt gesammelt hat, war er wesentlich langsamer unterwegs. „So etwa 15 bis 20 Stundenkilometer sind die optimale Geschwindigkeit, um alle Begebenheiten auf der Straße zu erfassen“, sagt er. „Damit macht man sich bei den anderen Verkehrsteilnehmern also nicht unbedingt Freunde.“ Aber bereits nach einem Tag hatte das Team die wesentlichen Daten zusammen. Und für das Datensammeln haben sie absichtlich die Zeit der Ferien ausgesucht, damit sich der tägliche Pendlerverkehr in Grenzen hält.

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Ziel des Projekts ist, dass irgendwann Minibusse autonom ohne Fahrer die abgelegeneren Straßen in Borgfeld mit der Linie 4 verbinden. Nutzer könnten dann mit Hilfe einer Smartphone-App signalisieren, dass sie zum Einkaufen fahren wollen, zum Arzt oder Ähnliches. Der Kleinbus käme dann vorbei, um den Fahrgast abzuholen, vielleicht nachdem er zuvor schon woanders gehalten hat.

Simulation am Computer

Das Team von der Bremer Uni hat sich absichtlich den Stadtteil Borgfeld ausgesucht, weil er für das Forschungsprojekt die perfekten Voraussetzungen erfüllt. „Es gibt hier zwar die Straßenbahn, aber viele Borgfelder wohnen zwei bis drei Kilometer davon weg. Die meisten von ihnen nehmen dann doch das Auto und fahren damit nach Bremen rein.“ An diese Personengruppe wäre das Angebot eines autonom fahrenden Busses gerichtet, der sie nach ihren Wünschen abholt. „Denn 80 Prozent der Kosten für so einen Bus sind Personalkosten“, sagt Mitja Echim, der Projektmanager von OPA3L, wie das Projekt offiziell heißt. Mit den Daten schaffen die Forscher nun einen digitalen Zwilling von Borgfeld, mit dem dann am Computer und auch vor Ort Störfälle simuliert werden können.

Nun fährt Clemens nochmals durch die Straßen. Entlang des Hamfhofswegs und der Borgfelder Landstraße geht es durch den Erbrichterweg, dann in die Katrepeler Landstraße und Upper Borg, den Lehester Deich, schließlich durch Borgfelder Heerstraße und Allee zurück zum Park-and-Ride-Parkplatz an der Haltstelle Borgfeld der Linie 4 – im Winter übrigens ein beliebtes Gebiet für Kohlfahrten. Das greift Echim auf: „Das System sollte dann auch erkennen, dass es sich um eine Kohlfahrt handelt.“ Damit soll es dann besser berücksichtigen, welchen Weg diese Gruppe wohl nehmen wird. Laut Echim soll das System aber zwischen unterschiedlichen Fußgängern unterscheiden können: „Der Durchschnittsfußgänger ist vielleicht mit fünf Stundenkilometern unterwegs, eine ältere Person – vielleicht sogar mit Rollator – dann eher mit zwei Stundenkilometern.“

Das System soll zuverlässig funktionieren, auch wenn es mal keinen Kontakt zu den Satelliten der Navigationssysteme GPS oder Galileo hat. Es gibt einen weiterer Grund, weshalb die Wissenschaftler die Straßen in Borgfeld für prädestiniert für das Projekt halten. „Wir haben hier viele Bäume entlang der Wege. Die Baumkronen mit den Blättern verringern die Signalstärke. Das Auto muss aber trotzdem fahren“, sagt Joachim Clemens während der Fahrt. Gleichzeitig werfen die Bäume Schatten auf die Straßen. „Bei der Erfassung ist es wichtig, dass die Kameras unterscheiden können, ob es sich um einen Schatten handelt, oder eine Person. Da muss man ansonsten auch den entsprechenden Algorithmus eventuell optimieren.“ Auch das sonnige Wetter sei hilfreich für die Kartographie.

Sechsstelliges Projektvolumen

Als nach einem Tag die meisten Daten gesammelt waren, mussten die Mitarbeiter den Speicher auslesen, weil nicht mehr viel Platz war. Die Daten wandern nun ins Institut der Universität Bremen. Die hat das Projekt allerdings nicht alleine auf die Beine gestellt, sondern arbeitet zusammen mit der Universität der Bundeswehr in München sowie mit zwei Industriepartnern. Die Studierenden aus Bayern haben einen Teil der Messtechnik nach Bremen mitgebracht. Von den insgesamt 5,3 Millionen Euro Projektvolumen fördern das Raumfahrtmanagement des Deutsches Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und das Bundeswirtschaftsministerium 4,5 Millionen Euro. Weitere 800.000 Euro bringen die beiden beteiligten Industriepartner ein. Insgesamt 2,5 Millionen Euro des Projektvolumens sind für Forschung an der Universität Bremen vorgesehen.

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Bis 2023 ist das Projekt angelegt, zuvor gab es schon ein Forschungsprojekt, das 2016 auslief. Den Algorithmus für das autonome Fahren hat Christof Büskens mit dem Team vom Zentrum für Technomathematik in mehreren Jahren entwickelt. „2006 haben wir damit angefangen und hatten ihn dann 2011 so weit“, erläutert der Matheprofessor, der auch Leiter der Arbeitsgemeinschaft für Optimierung und Optimale Steuerung ist. Über den Algorithmus hält er heutzutage eine ganze Semestervorlesung, um ihn seinen Studierenden näherzubringen. Um die Formel schriftlich abzubilden, reiche eine DIN-A4-Seite nicht aus.

Ein Team von insgesamt 30 Personen ist an dem Projekt beteiligt. Das Vermessen mit dem Auto war jetzt nur der Auftakt. Der Wagen wird bis 2023 wohl noch etliche Male in Borgfeld unterwegs sein. Das begrüßt der Matheprofessor auch sehr: „Auf diese Art und Weise haben wir auch etwas, das wir der Öffentlichkeit zeigen können, um Wissenschaft begreifbar zu machen.“ Es sei ihm ein Anliegen, zu zeigen, dass Wissenschaft nicht irgendwo im Elfenbeinturm stattfinde.

Auch das spricht aus Sicht des Forscherteams mehr für die Vermessung von Borgfeld statt beispielsweise des Geländes rund um die Bremer Universität – das sei durchaus auch geeignet gewesen. Und wenn die Münchner Team-Kollegen in die Landeshauptstadt zurückkehren, werden sie den Stadtteil Borgfeld und seine Eigenheiten ziemlich gut kennen. Inklusive der Kohlfahrten im Winter.

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