Förderprojekt GALILEOnautic 2+

  Begegnungsszenario einer großen Fähre und zwei kleineren Autofähren Urheberrecht: © Michael Gluch

Vernetztes, kooperatives Manövrieren in sicherheitskritischen Bereichen

01.03.2023

Steckbrief

Eckdaten

Laufzeit:
01.03.2023 bis 31.08.2024
Akronym:
GN2plus
Gruppe:
Navigation
Fördergeber:
BMWi

Kontakt

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+49 241 80-28488

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Motivation

Projektlogo Galileo nautic Urheberrecht: © IRT

Um die Produktivität der Zuliefererindustrie über den Schiffsweg in einem dichten maritimen Verkehrsaufkommen zu erhöhen und gleichzeitig die Schiffsicherheit, Zuverlässigkeit und Effizienz zu steigern, wird eine moderne Automatisierungsstrategie benötigt. Diese Strategie setzt auf den Einsatz moderner Sensoren, GNSS Satellitensignalen, Netzwerktechnik und digitaler Infrastruktur, um den Schifffahrtbetrieb in Binnengewässern und Häfen zu automatisieren. Das Projekt strebt die Entwicklung eines hochmodernen, vernetzten Verkehrssystems mit drei autonom agierenden Wasserfahrzeugen in sicherheitskritischen Revieren an. Das Hauptziel besteht darin, kooperatives Manövrieren zu ermöglichen, die Navigationssicherheit zu erhöhen und die Mobilität nachhaltiger und flexibler zu gestalten. Dabei ist die Zusammenarbeit von autonomen Systemen und die sichere Integration nicht-vernetzter Verkehrsteilnehmer von entscheidender Bedeutung, und diese Bemühungen entsprechen dem Nationalen Masterplan Maritime Technologien der Bundesregierung.

 

Projektziele und Methoden

Das Forschungsprojekt konzentriert sich darauf, ein hochmodernes vernetztes Verkehrssystem für Wasserfahrzeuge zu entwickeln, insbesondere für sicherheitskritische Bereiche wie Häfen, mit dem Schwerpunkt auf autonomem und kooperativem Manövrieren. Dieses System nutzt fortschrittliche Technologien wie optische Sensoren für eine 360°-Rundumsicht und AIS-Datenfusion, um eine präzise Verkehrslagenerkennung zu gewährleisten. Die vernetzten Schiffe, ausgestattet mit Sensoren wie LiDAR, AIS, IMU und GNSS-Empfängern, erstellen jeweils ein Umgebungsverständnis. Dabei werden Methoden wie KI und Deep Learning eingesetzt, um statische und dynamische Objekte in den LiDAR-Sensordaten zu detektieren, lokalisieren und klassifizieren. Diese werden mit weiteren Daten aus AIS, IMU und GNSS fusioniert und im Weiteren über einen erweitertes Kalman-Filter verfolgt. Die Umgebungskarten jedes intelligenten Schiffes werden über eine LTE-Schnittstelle im Netzwerk geteilt. Eine zentrale Einheit erhält ein gemeinsam erstelltes Verkehrslagebild und generiert sichere Trajektorien für alle intelligenten Schiffe mittels nichtlinearer Optimierung, die dann vor Ort auf den Schiffen umgesetzt werden. Die Algorithmen und Automatisierungsfunktionen werden auf den drei Versuchsträgern umgesetzt. Das Forschungsschiff DENEB des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie, kurz BSH, sowie den beiden Versuchsschiffen der Universität Rostock MESSIN und BeLa.

Das Institut für Regelungstechnik ist in dem Projekt insbesondere für die Verkehrslagenerkennung zuständig. Dazu werden die drei Versuchsträger mit umfassender moderner Sensorik, wie Solid-State LiDARe und auf KI spezialisierte Hochleistungsrechnern ausgestattet. Dieses Forschungsprojekt unterstützt die Ziele der Bundesregierung in den Bereichen Innovation, Industrieentwicklung, Nachhaltigkeit und Klimawandelbekämpfung, indem es ein sicheres, effizientes und nachhaltiges vernetztes Verkehrssystem ermöglicht.

 

Innovationen und Perspektiven

Gefördert durch Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Dieses wegweisende Projekt konzentriert sich auf die vernetzte, kooperative Bewältigung von Navigationsaufgaben im maritimen, hochautomatisierten Verkehrsraum, was einen entscheidenden Beitrag zur nachhaltigen, flexiblen und sicheren Mobilität leistet. Es basiert auf präziser Lokalisierung durch das Galileo-Satellitennavigationssystem und sensorübergreifende Integritätsprüfungen. Die Einbeziehung nicht-vernetzter maritimer Verkehrsteilnehmer erfolgt mithilfe moderner Sensorik und KI zur Erstellung einer gemeinsamen Kartenplattform. Die nahezu uneingeschränkte Skalierbarkeit ermöglicht die Integration der entwickelten Algorithmen in industrielle Produkte. Die Innovation liegt in einem kooperativen Navigationsszenario für autonome Wasserfahrzeuge, gestützt auf Galileo, und unterstreicht Deutschlands Vorreiterrolle in der Nutzung dieses Satellitensystems insbesondere im Hinblick der Integration weiterer Sensoren für die maritime Industrie. Dieses Projekt trägt zur Erreichung nationaler maritimer Ziele und des Nationalen Masterplans Maritime Technologien bei und positioniert Deutschland als führend in der Anwendung von Galileo im maritimen Bereich.

 
Projektpartner Assoziierte Partner