Förderprojekt GALILEOnautic 2

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Autonomes Navigieren und optimiertes Manövrieren von kooperierenden Schiffen in sicherheitskritischen Bereichen

 

Motivation

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Um dem bereits hohen und stetig wachsenden maritimen Verkehrsaufkommen sowie zunehmenden Schiffsgrößen gerecht zu werden und vor allem auch einen sicheren Verkehrsfluss zu garantieren, sind modernste Technik, eine Erhöhung der Automatisierungsstufen und kooperatives Handeln zwischen allen maritimen Teilnehmern erforderlich.

 

Projektziele und Methoden

Projektziel ist es, ein autonom agierendes Netzwerk von maritimen Verkehrsteilnehmern innerhalb einer beschränkten Hafenumgebung darzustellen. Grundlage dazu ist eine hochgenaue und robuste Lokalisierung jedes einzelnen Verkehrsteilnehmers. Dafür werden mittels eines Kalman Filters viele Sensoren, vor allem aber Satellitensignale von Galileo und GPS, fusioniert. Eine zentrale Koordinationseinheit bestimmt mit Hilfe nichtlinearer Optimierung sichere und effiziente Trajektorien für alle Schiffe im geregelten Netzwerk. Auf Schiffsebene führen robuste, fehlertolerante Regler die einzelnen Schiffe auf diesen zentral vorgegebenen Trajektorien. Zusätzlich wird die Schiffsumgebung erfasst, um Kollisionen mit Hindernissen zu vermeiden. Nicht vernetzte Schiffe werden über AIS und Radar identifiziert und lokalisiert. Die Kommunikation innerhalb des Netzwerks aber auch mit externen Datendiensten erfolgt mittels LTE.

Die Algorithmen und Automatisierungsfunktionen werden auf dem Forschungsschiff DENEB des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) erprobt. Dafür werden Schnittstellen auf dem Schiff umgesetzt, die eine Automatisierung der Antriebseinheiten ermöglichen. Als Integrationsbasis wird das Entwicklungsbrückensystem SYNAPSIS verwendet. Die Projektansätze werden parallel dazu im Lotsensystem PIA der TRENZ GmbH implementiert und mittels Lotsungen unterstützt durch die Hafenlotsenbruderschaft Bremerhaven evaluiert.

 

Innovationen und Perspektiven

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Die vernetzte kooperative Bewältigung der Navigationsaufgabe ist wegweisend und einzigartig für die Entwicklung des maritimen, hochautomatisierten Verkehrsraums. Eine hochgenaue Lokalisierung unter Ausnutzung der Vorteile des neuen europäischen Satellitennavigationssystems Galileo sowie sensorübergreifende Integritätsprüfungen bildet hierbei die notwendig Basis. Eine nahezu freie Skalierbarkeit des modularen Systemkonzepts, welche nicht zuletzt die Integration der Algorithmen in industrielle Produkte ermöglicht, zeichnet die Projektentwicklungen aus.

 

Projektpartner

Assoziierte Partner

RWTH Aachen: Maritime, integre Lokalisierung und Netzwerkregelung Uni Bremen: Echtzeitfähige Optimalsteuerung für vernetzte maritime Systeme Uni Rostock: Robuste, fehlertolerante Schiffsregelung HS Wismar: Assistiertes Manövrieren und automatisiertes Docking SCISYS: Optimierte Datenübertragung und Anbindung an externe Dienste Raytheon Anschütz: Brückensystementwicklung für teilautomatisierte Schiffssysteme TRENZ GmbH: Maritime Informationsplattform

ATLAS ELEKTRONIK Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) Hafenlotsengesellschaft Bremerhaven in – innovative navigation ISSIMS GmbH OFFIS Scandlines