Generische Systemarchitektur für die Erhebung mikroskopischer Verkehrsdaten

Abstract

Die fortschreitende Entwicklung im Bereich der Digitalisierung, Datenerfassung und Informationsverarbeitung ermöglicht die Konzeption und Ausgestaltung neuer innovativer Lösungen für ein intelligentes Verkehrssystem. Die sich stetig verschiebenden Grenzen des technisch Machbaren lassen neue Denkweisen und Konzepte für die unterschiedlichen Zielbereiche Sicherheit, Effizienz und Umweltverträglichkeit zu. Ein Kernaspekt liegt dabei in der Analyse von verkehrlichen Verhaltens- und Interaktionsmustern. Ein wichtiger Baustein hierfür ist die Erfassung und Interpretation der jeweils maßgeblichen verkehrlichen Bewegungen, auf deren Grundlage das Wissen um Wirkketten und Zusammenhängen für unterschiedliche Anwendungen erarbeitet werden kann. Für die wissenschaftliche Untersuchung der zugehörigen Fragestellungen ist der Aufbau von adäquaten Werkzeugen essentiell. Der Aufbau und die Entwicklung von Referenzarchitekturen für diese Werkzeuge schlüsselt die Zusammenführung aus verschiedenen Nutzungskontexten in einen gesamtheitlichen Konzeptentwurf auf. Aus diesem Entwurf lassen sich daran anschließend effizient einzelne technische Lösungen unter grundsätzlicher Wahrung von gewünschten Systemeigenschaften und Interoperabilitätsbedingungen ableiten. Durch die Einbettung dieser Systemlösungen in einen Testfeldbetrieb können nachhaltig genutzte und aufeinander abgestimmte Infrastrukturen mit dem Nutzungsfokus der vorwettbewerblichen Forschung und Entwicklung geschaffen werden. Dabei ermöglicht dieses Vorgehen die Wiederverwendbarkeit und den Transfer der zugrundeliegenden Konzepte über die bestehenden technischen Ausprägungen hinaus und damit eine Weiternutzung im Zuge zukünftiger technischer Entwicklungen und Anwendungsfelder. Diese Forschungsarbeit entwickelt eine Systemarchitektur für die messtechnische Erfassung, Verfolgung und Interpretation von verkehrlichen Bewegungen in Form von Trajektorien für unterschiedliche verkehrliche Szenarien. Zielstellung ist die Schaffung eines Ansatzes mit einem übergreifenden Gestaltungsschema, welcher alle gegebenen Anforderungen einbezieht und abdeckt. Die Systemarchitektur wird dabei ausgehend von einem generisch angelegten Entwurfsmuster stückweise expliziert und ausgestaltet. Für die vorliegende Arbeit werden verschiedene Blickwinkel und Arbeitsfelder zusammengeführt. Dies sind Technologien und Methoden der Objekterfassung und Situationsinterpretation, des Datenmanagements und verteilter Systemkonzepte wie auch technische und organisatorische Rahmenbedingungen für eine betriebliche Einbindung unter grundsätzlicher Wahrung datenschutzrechtlicher Gegebenheiten. Der Ansatz ermöglicht die Nutzung der resultierenden Systemstrukturen für die unterschiedlichen relevanten Anwendungsbereiche. Diese liegen in der automatisierten Erfassung von Bewegungsverläufen und Interaktionsformen von Verkehrsteilnehmern als Grundlage für spezifische Situationsanalysen im Bereich der Verkehrskonflikttechnik, der Nutzung im Bereich szenariengebundener Entwicklungsprozesse automatisierter und vernetzter Fahrfunktionen und deren Validierung sowie der echtzeitfähigen infrastrukturellen Erfassung und Interpretation von verkehrlichen Bewegungen als Baustein für prototypische Implementierungen von kooperativ ausgelegten Fahrfunktionen. Der Nachweis zur Umsetzbarkeit und Leistungsfähigkeit der entwickelten Konzepte erfolgt an den physischen Systemstrukturen und etablierten Diensten des Testfelds Anwendungsplatt-form für intelligente Mobilität (AIM) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt. Die Nutzung dieses Testfelds im Kontext unterschiedlicher Projekte zeigt die erschlossenen Möglichkeiten für die Bearbeitung der maßgeblichen Anwendungsfälle auf. Diese reichen von der Ex-Post-Analyse der Trajektoriendaten bis in die echtzeitbasierte Einbindung der ermittelten Informationen in innovative Konzepte mit kooperativer verteilter Umfelderfassung für die Nutzung im Rahmen der Fahrzeugautomation.