Elektronische Horizonte in Verkehrsinfrastrukturen auf Basis von digitalen Zwillingen

Die Verkehrsinfrastruktur besteht aus vielen Komponenten wie Verkehrszeichen, Lichtsignalanlagen und auch Beleuchtung und wird immer mehr von teilweise sehr komplexen aktiven Sensoren und Aktoren durchdrungen. Sie sind ähnlich wie Fabriken, dem Handel aber auch privaten Heimen einer stetigen Digitalisierung ausgesetzt. Besonders bei digitalisierten Verkehrsinfrastrukturen (ITS) sind jedoch deren räumliche Ausdehnung und ihre Eigenschaft als kritische Infrastruktur unserer Gesellschaft zu sehen.

Das gegenständliche Projekte soll für diese Infrastruktur geeignete digitale Repräsentanzen und Verarbeitungskonzepte für die Kernaufgaben den Verkehr zu regeln (Signalanlagen, Verkehrsschilder, etc.) und eine sichere Nutzung der Straßen zu ermöglichen (Beleuchtung, Sensoren für Glatteisgefahr, etc.) erforschen. Dies eröffnet große Vorteile für den Betrieb und die Verwaltung von Verkehrsinfrastrukturen, wird aber mit dem Aufkommen von automatisierten Fahrzeugen noch wesentlich an Bedeutung gewinnen, da zu erwarten ist, dass diese Fahrzeuge wesentlich durch die Infrastruktur unterstützt werden können, um komplexe Situationen effizient zu bewältigen.

Um dies zu erreichen wird das Konzept von elektronischen Horizonten in Verkehrsinfrastrukturen erforscht. Elektronische Horizonte ermöglichen es über die Reichweite der system-eigenen Sensoren hinaus, die Umgebung wahrzunehmen. Zum Beispiel kann ein automatisiertes Fahrzeug durch den Abruf von Sensordaten aus einer querenden Straße Informationen über den Querverkehr erhalten.

In dem von uns gewählten Ansatz bilden Digitale Zwillinge dabei die Teile dieser Infrastruktur als virtualisierte Einheiten ab. Diese Digitalen Zwillinge ermöglichen einen übergreifenden Datenaustausch, beschreiben das Verhalten, der durch sie repräsentierten realen Objekte, können aber auch Funktionalitäten übernehmen, die diese nicht oder nur mit wesentlich größerem Aufwand erfüllen können. So können beispielhaft Kommunikations- und rechenintensive Vorgänge unabhängig von den Ressourcen der Hardware vor Ort effizient durchgeführt oder Interoperabilität einfacher hergestellt werden. Die Forschungsarbeiten fokussieren dabei auf IoT-Kommunikationstechnologien wie LoRa und auf virtuelle Datenräume zum Aufbau elektronischer Horizonte aus den Informationen der Digitalen Zwillinge.

** Dieses Projekt wird von der Europäischen Kommission durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (www.efre.gv.at) gemäß Artikel 4 EFRE und dem Land Niederösterreich (www.noe.gv.at) kofinanziert.