Projekttitel:
Erhöhte Sicherheit für Verkehrsteilnehmer in logistischen Anwendungen durch 5G-Kommunikation und Lokalisierung
Fördergeber:
Ministerium für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen des Landes Nordrhein-Westfalen
Konsortialführer:
TeleRetail GmbH
Projektkonsortium:
TU Dortmund, Lehrstuhl für Kommunikations-technik; Coca-Cola Europacific Partners GmbH
Projektbeschreibung:
Ausgangslage
Verkehrsteilnehmer in logistischen Anwendungen – ob autonome oder von Personen geführte Fahrzeuge – sind sowohl in innerbetrieblichen wie auch in öffentlichen Bereichen auf aktuelle Umgebungsinformationen angewiesen, um sich sicher fortbewegen zu können. Ein häufig verwendetes Konzept zur Vermeidung von innerbetrieblichen Unfällen ist der Einsatz von Vorsichtsmaßnahmen, Schutzkleidung, Barrieren sowie Einweisungen des Personals. Trotz dieser Vorkehrungen ist weltweit die innerbetriebliche Unfallgefahr hoch.
Autonome Fahrzeuge stellen hier eine besondere Herausforderung dar. In vielen betrieblichen Anwendungen bewegen sich die Fahrzeuge relativ langsam in vorgegebenen Bereichen, die von anderen Verkehrsteilnehmern, insbesondere Personen gemieden werden. Die autonomen Fahrzeuge haben daher mangels besserer Optionen stets Vorfahrt.
Besonders kritisch ist die Situation in komplexeren Umgebungen, die nicht durch abgeschirmte Fahrstraßen erschlossen werden können. Zukunftsweisende Flurförderfahrzeuge wie die mit dem modularen Autopilotsystem „AITO“ der Firma TeleRetail aus Düsseldorf gesteuerte Fahrzeuge können daher nur in innerbetrieblichen Umgebungen nur mit relativ geringer Geschwindigkeit operieren.
Eine deutliche Verbesserung der Systemperformanz ist möglich, wenn autonome Fahrzeuge flexibler und auch mit höherer Geschwindigkeit eingesetzt werden könnten. Hierzu ist jedoch eine signifikante Steigerung der Sicherheit erforderlich.
Die jederzeitige Verfügbarkeit der aktuellen Positionsinformationen sämtlicher Verkehrsteilnehmer, Personen und Objekte in Echtzeit ermöglicht die Erstellung einer lückenlosen Echtzeitkarte. Dazu ist eine Positionierung aller relevanten Objekte und eine zuverlässige, latenzarme Kommunikation der Positionsdaten an alle Verkehrsteilnehmer erforderlich. Durch die Echtzeitkarte können Kollisionsgefahren rechtzeitig erkannt und Unfälle vermieden werden.
Vorgehen
Durch den Einsatz von 5G-Kommunikationssystemen soll nicht nur die Kommunikation, sondern auch die Lokalisierung aller Verkehrsteilnehmer in Produktions- und Logistikumgebungen sowohl in Innen- wie auch in Außenbereichen nahe Echtzeit ermöglicht werden. Dazu sind Ansätze von Massive MIMO, Einsatz von Sliced Netzwerken und die Nutzung von Campusnetzen angedacht. Durch den Einsatz von künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen sollen die Lokalisierungsprobleme durch Abschattungen und Mehrwegeausbreitung reduziert werden. Gleichzeitig ist auch die intelligente Sensorfusion zur Unterstützung der Lokalisierung in kritischen Bereichen vorgesehen. Als Sensoren kommen dafür weitere Informationen aus Fahrzeugsensoren sowie funkbasierte Lokalisierungsverfahren in Frage. Es soll eine flächendeckende Lokalisierung von Personen, Fahrzeugen und Objekten in Echtzeit im Außen und Innenbereich erzielt werden.
Langfristiges Ziel ist eine vollständige, flächendeckende Verwendung von 5G zur Lokalisierung und damit eine Kostenreduzierung, da unterstützende Sensorik und dessen Einbindung in das Gesamtsystem entfallen kann.
Ziel des Projekts
Die innerbetriebliche Verkehrssicherheit soll erhöht werden. Hierzu sollen 5G Technologien der neuesten Generation eingesetzt werden, um Kommunikation und Lokalisierung zu ermöglichen.
Auf der Basis einer Kartierung aller Verkehrsteilnehmern nahe Echtzeit, deren laufende Aktualisierung Latenzen von <10ms erfordert, soll eine unmittelbare Warnung von Teilnehmern (Personen und Fahrzeuge) im Produktionsumfeld ermöglichen, und damit Gefahren insbesondere durch Kollisionen abwenden.
Über die Projektpartner
TeleRetail
Die TeleRetail GmbH in Düsseldorf gehört zu den weltweit führenden Entwicklern autonomer Fahrzeugsteuerungstechnologie und selbstfahrender Transportroboter für den Außenbereich für den Außenbereich. Im Rahmen des 5G Projekts übernimmt TeleRetail die Projektleitung. Der Entwicklungsschwerpunkt ist dabei die Kollisionsfrüherkennung und ein Warnsystem für Verkehrsteilnehmer. Dies basiert auf den von TeleRetail zu entwickelnden selbstlernenden Algorithmen zur Lokalisierung in 5G Netzwerken. Ein wesentlicher Aspekt ist zudem die Sensor-Fusion mit 5G-unabhängigen Sensoren zur Kalibrierung der 5G Positionsbestimmungen.
TU Dortmund
Am Lehrstuhl für Kommunikationstechnik der TU Dortmund wird seit vielen Jahren an Technologien der Funkübertragung gearbeitet. Im Rahmen des hier beantragten Projekts bietet TU Dortmund umfangreiche Expertise an, um die 5G-basierte Vernetzung zu implementieren und im Anwendungsfeld zu evaluieren sowie zu optimieren.
Coca-Cola Europacific Partners
Als führendes Logistikunternehmen bringt Coca-Cola Europacific Partners und deren Tochter CCEP Deutschland GmbH weitreichende praktische Erfahrung im Bereich der innerbetrieblichen Verkehrssicherheit sowie die Logistikexpertise auf Produktionsgeländen unterschiedlicher Größen mit verschiedenen Verkehrsteilnehmern in das Projekt ein.