Thüringer Innovationszentrum Mobilität startet neue Forschungsgruppe

Automatisierte Fahrzeuge, die sich eigenständig, durch den Verkehr bewegen, erobern mehr und mehr die Straßen. Doch noch gelingt es ihnen nicht zuverlässig, sich unabhängig von den Verkehrsbedingungen und ohne Fahrer, der im Notfall eingreift, immer sicher und unfallfrei fortzubewegen. Das Thüringer Innovationszentrum Mobilität an der TU Ilmenau will mit der neuen Forschungsgruppe „Bistatische Radarsignaturen von Verkehrsobjekten als Bindeglied zwischen Umfelderfassung und Mobilkommunikation (BiRaUM)“ autonom fahrende Fahrzeuge sicher und den Straßenverkehr effizienter machen.

Mobilität der Zukunft – Sicher, schnell und komfortabel von A nach B

Prof. Thomas Dallmann hat eine realistische Vision: automatisierte Fahrzeuge, die ihre Umgebung absolut zuverlässig erkennen und alle Informationen schnell und präzise untereinander austauschen – Unfälle werden vermieden und der Verkehr fließt flüssiger. Mobilität der Zukunft heißt: Sicher, schnell und komfortabel von A nach B zu kommen. Dafür macht sich die BiRaUM-Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. Dallmann Funk- und Radarsignale zunutze, denn sie werden von den Objekten in unserer Umgebung reflektiert.

Die Kernfrage, die sich das Team um Prof. Dallmann stellt: Wie nehmen Kommunikations- und Radarsysteme Teilnehmer und Objekte im Straßenverkehr wahr und wie lässt sich das präzise und effizient messen? „Um sich im Verkehr sicher fortbewegen zu können, müssen die Fahrzeuge in ihrer Umgebung eine Vielzahl unterschiedlicher Objekte erkennen: andere Autos, Fahrradfahrer und Fußgänger, aber auch Straßenschilder, Bäume, Leitplanken und Gebäude. Dabei gilt: Je mehr Daten von verschiedenen Sensortypen und verschiedenen Verkehrsteilnehmern zur Verfügung stehen, desto sicherer. Mit einer neuen Generation von funkbasierter Fahrzeugkommunikation, wollen wir das möglich machen.“

Mit 6G, der Mobilfunktechnologie, deren Markteinführung um 2030 erwartet wird, soll die Vision Realität werden. Neben bereits existierenden Diensten wie mobilem Internet und Verkehrsvernetzung wird 6G zusätzlich Sensing-Funktionen anbieten, um damit, ähnlich wie mit einem Radarsystem, die Umgebung zu erfassen. Die Technologie, die Fachleute „Integrated Communications and Sensing“ (kurz ICAS) nennen, erfordert jedoch ein genaues Verständnis dafür, wie Objekte durch die Systeme wahrgenommen werden. Auf diese Frage will die Forschungsgruppe eine Antwort finden.

Die Virtuelle Straße – Testlabor für automatisierte Fahrzeuge der Zukunft

Dafür steht ihr am Thüringer Innovationszentrum Mobilität eine einzigartige Infrastruktur für Mobilitätsforschung zur Verfügung. Herzstück: die erst jüngst eingeweihte „Bistatische Radarreflektivitäts messanlage BiRa“. Als Teil der „Virtuellen Straße – Simulations- und Testanlage VISTA“ können damit Reflektivitäten in der Fahrzeugumgebung gemessen werden. Das größte Problem dabei: Alle großen und komplex geformten Objekte in der Umgebung vollständig zu erfassen, und das im Millimeterabstand, dauert aufgrund der enormen Menge an Daten mit herkömmlichen Verfahren Wochen oder sogar Monate. Die neue Forschungsgruppe entwickelt nun ein vollkommen neues Messverfahren, mit dem sich die Reflexion solcher Objekte präzise, aber dennoch schnell charakterisieren lässt. Damit ein selbstfahrendes Auto bremst, sobald ein Kinderball auf die Straße rollt.

Ein Projekt – zahlreiche Akteure: Geballte Forschungskompetenz

Das Großprojekt wird vollständig am Thüringer Innovationszentrum Mobilität umgesetzt. An der neuen Forschungsgruppe beteiligt sind drei Fachgebiete der TU Ilmenau: „Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik“, „Funktechnologien für Automatisierte und Vernetzte Fahrzeuge“ und „Elektronische Messtechnik und Signalverarbeitung“. Das Forscherteam stellt sich ambitionierten Herausforderungen: von der Messdatenerhebung über die Signalverarbeitung bis hin zur automatisierten Anlagensteuerung. Die Leiter der drei Fachgebiete, Prof. Thomas Dallmann und Prof. Matthias Hein, werden zusammen mit dem früheren Leiter des Fachgebiets „Elektronische Messtechnik“, Prof. Reiner Thomä, und einem Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern Antworten auf die zahlreichen Fragen finden.

6G-Kommunikations- und -Radarsysteme für Komfort und Sicherheit im Straßenverkehr – und nicht nur

Doch die im BiRaUM-Projekt entwickelten Modelle werden nicht nur helfen, Unfälle zu vermeiden und Verkehrsflüsse zu optimieren. Die Forschungsgruppe wird wichtige Messwerkzeuge und Modelle liefern, mit denen Mobilkommunikation und Sensorik für die Mobilität von morgen möglich wird. Auch vollkommen neue Mobilfunk- und Sensorsysteme auf Basis von 6G und ICAS können dann entstehen. Hersteller, Netzbetreiber und Entwickler werden die Erkenntnisse nutzen können, um neue Technologien realitätsnah zu testen, zu verbessern und schneller in den Alltag von uns allen zu bringen.

Und noch ein Bereich könnte von der BiRaUM-Forschung profitieren: die zivile Sicherheit. Neue Kommunikations- und Radarsysteme wären auch in der Lage, Drohnen am Himmel zu detektieren und, wie Prof. Thomas Dallmann angesichts der aktuellen geopolitischen Lage in der Welt meint, zu unserem Schutz beitragen: „Wir sehen, dass ICAS das Potential hat, mit Hilfe des Mobilfunknetzes unsere kritische Infrastruktur wie beispielsweise Krankenhäuser und Elektrizitätswerke zu schützen. Unsere Forschung hat daher die echte Chance, zur Sicherheit der Bevölkerung hier in Europa beizutragen.“