Kontinuierliche Veränderung und Neugier auf Wissen sind der Kern der Entwicklung der Forschungsgruppe Verkehrstelematik (FGVT) seit ihrer Gründung. Alles hat angefangen im Jahr 2003: die Professoren Wieker (Kommunikationssysteme) und Seibert (Fahrzeugtechnik) unterhielten sich über das Thema aktive Sicherheit im Straßenverkehr und gaben damit den Anstoß für die Arbeiten der Forschungsgruppe Verkehrstelematik (Telematik ist ein Kunstwort aus Telekommunikation und Informatik). Die rasante Entwicklung der inzwischen 15 Jahre hatten die beiden dabei selbst nicht vorhergesehen.

2004 startete das europäische Forschungsvorhaben PReVENT-WILLWARN (Preventive safety – Wireless Local Danger Warning, 2004-2007). In diesem Projekt wurde durch die FGVT, damals noch als PGVT – Projektgruppe Verkehrstelematik, mit der heute immer noch vorhandenen Mercedes A-Klasse das erste Versuchsfahrzeug aufgebaut und mit diesem Algorithmen zur Erkennung von verminderter Haftreibung auf Basis von vorhandenen Sensoren entwickelt. Gleichzeitig wurden Algorithmen zur Lenkung der Kommunikation zwischen Fahrzeugen (Vehicle-2-Vehicle, V2V) untersucht und die Verantwortung für den Systemtest und die Systemvalidierung übernommen. Letzteres bildet die Grundlage für die übergreifende Systemkompetenz der FGVT, die sich über die Jahre vom Fahrzeug über die Verkehrs- und Kommunikationsinfrastruktur hin zum Verständnis des Gesamtsystems und des systemischen Ansatzes weiterentwickelt hat.

Durch das europäische Projekt CVIS (Cooperative Vehicle-Infrastructure Systems, 2006-2010) und das deutsche Projekt AKTIV-VM (Adaptive und kooperative Technologien für den intelligenten Verkehr – Verkehrsmanagement, 2006-2010) hat sich der Fokus der Gruppe von der Kommunikation zwischen Fahrzeugen hin zur Kommunikation zwischen Fahrzeugen und der Infrastruktur (Vehicle-2-Infrastructure, V2I) entwickelt. Die Infrastruktur besteht dabei sowohl aus straßenseitigen Kommunikationseinheiten, sogenannten RSU (Roadside Units), die oft in Verbindung mit Ampeln (LSA – Lichtsignalanlagen) oder Schilderbrücken aufgebaut werden, als auch aus den Systemen des Verkehrsmanagements in Rechenzentren sowie sonstigen Mobilitätsdiensten. Zur Kommunikation entwickelte die FGVT im Projekt AKTIV als Verantwortlicher für den Bereich Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation eine Systemarchitektur (Vehicle-2-Everything, V2X), die unabhängig vom genutzten Übertragungsmedium funktioniert. Hierdurch können unterschiedliche Kommunikationstechnologien (Mobilfunk, W-LAN; RFID, DAB, …) eingesetzt werden, ohne dass eine Änderung am System und den Anwendungen notwendig ist. Für die Kommunikation zu den Fahrzeugen setzte die FGVT in AKTIV auf die W-LAN-basierte Kommunikation mittels IEEE 802.11p, welche speziell für die Kommunikation im automobilen Umfeld entwickelt worden war.

Die Säule der Kommunikation zwischen den Fahrzeugen und der Verkehrsinfrastruktur war auch der alleinige Verantwortungsbereich der FGVT im groß angelegten Feldversuch sim^TD (sichere, intelligente Mobilität – Testfeld Deutschland, 2008-2012). In diesem Projekt wurden über 100 von der FGVT entwickelte Roadside Units auf den Autobahnen rund um Frankfurt am Main und in der Frankfurter Innenstadt aufgebaut und von Saarbrücken aus verwaltet. Der Feldversuch untersuchte über ein halbes Jahr mit 120 Fahrzeugen, 500 Probanden und über 1 Million gefahrenen Kilometern Anwendungen für das vernetzte Fahren. In sim^TD kam das zweite Forschungsfahrzeug, ein Opel Insignia, hinzu, welches von der Forschungsgruppe mit den elektronischen Systemen zur Kommunikation und Ortung ausgestattet wurde.

Ausgehend von sim^TD hat die FGVT drei Themenfelder bearbeitet:

• Fußgängerschutz (FRAMES)
• Einführung von kooperativen Systemen in Städten (UR:BAN)
• Systemverbund für kooperative System (CONVERGE)

Zusammen mit der Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV) wurde im Projekt FRAMES (Frühwarnsystem zur Adaptiven Fahrzeug-Mensch-Erkennung und Sicherheitslösung, 2012-2018) ein System entwickelt, das Angestellte auf Betriebshöfen und Betriebsgeländen mit Hilfe der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation vor möglichen Gefahrensituationen warnt und damit Unfälle verhindert. Hierzu wurde ein V2X-System für die Angestellten und das Fahrzeug aufgebaut und ein System zur genauen (< 10cm Abweichung) Positionierung umgesetzt. Letzteres war notwendig, da die Positionsgenauigkeit der normalen satellitengestützten Positionierung (z.B. GPS) alleine zu ungenau ist. Daher wurden entsprechende Korrekturdaten ausgesendet, um die geforderte Genauigkeit zu erreichen.

Kooperative Systeme können nur dann zur besseren Verkehrssicherheit und Verkehrseffizienz beitragen, wenn nicht nur Fahrzeuge, sondern auch die Verkehrsinfrastruktur mit diesen Systemen ausgestattet sind. Hierfür hat das Projekt UR:BAN-VV (Urbaner Raum: Benutzergerechte Assistenzsysteme und Netzmanagement – Vernetzte Verkehrssysteme, 2012-2015) einen entscheidenden Beitrag geleistet. Zusammen mit den anderen Partnern wurde ein Leitfaden entwickelt, um Städten den Mehrwert der kooperativen Systeme darzulegen und Argumente für die notwendigen Investitionen an die Hand zu geben.

Abbildung 3: Projekthistorie der FGVT von 2004 bis heute.

In der Forschungsinitiative CONVERGE (COmmunication Network VEhicle Road Global Extension, 2012-2015) forschte die FGVT als Konsortialführer an dem sogenannten Car2X-Systemverbund, der alle an der Mobilität Beteiligten in einer offenen IT-Architektur zuständigkeits- und systemübergreifend vernetzt und gleichzeitig als erstes[SM1]  in Europa ein durchgängiges IT-Sicherheitskonzept realisierte. Ein gemeinsamer Verbund ermöglicht so[SM2]  einen umfassenden, schnellen und sicheren Informationsfluss über Verkehrsereignisse (Streckensperrungen, Stau, Unfälle, …) und Mobilitätsdienste. Ebenso wurden in diesem Projekt Rahmenbedingungen und Handlungsempfehlungen für neue Geschäftsfelder in der Kommunikation rund um die vernetzte Mobilität abgeleitet und damit rückte die ökonomische Betrachtung der technischen Systementwicklung erstmals in den Fokus der FGVT-Forschungstätigkeiten. Im Zuge der Umsetzung des Visualisierungsanwendungsfalls „Falschfahrererkennung und Warnung vor Falschfahrern“ wurde das dritte Forschungsfahrzeug, ein VW Passat, mit Technik ausgestattet.

So wurden im nachfolgenden Projekt No LimITS (Neue ökonomische Entwicklungen von Modellen für innovative intelligente Verkehrssysteme (ITS), 2015-2017) Modelle untersucht, um neben der technologischen Perspektive einen speziellen Fokus auf die ökonomische Perspektive zu richten. Erstmals rückte auch die Elektromobilität in den Vordergrund der Betrachtungen und es wurde ein viertes Versuchsfahrzeug, ein Opel Ampera mit Hybridmotor, angeschafft. Es wurde untersucht, welche ökonomischen Stellhebel wichtig sind, um Elektromobilität sowohl technologisch, als auch volks- und betriebswirtschaftlich und aus strategischer Marktperspektive umsetzbar zu machen. Ziel war es, durch innovative IKT-Lösungen neue Geschäftsmodelle für zukunftsfähige Mobilitätskonzepte zu ermöglichen.

Mit dem Forschungsprojekt KoSMoS (Kompetenzregion Smart Mobility Saarland, 2017-2020) soll nun Disziplinen-übergreifend erforscht werden, welche sozioökonomischen Implikationen die Digitalisierung der Mobilität im regionalen Kontext hat. Der Automobilsektor steht weltweit vor einem tiefgreifenden Wandel. Mobilität muss neu gedacht werden, um globalen und gesellschaftlichen Herausforderungen wie Klimaschutz oder demografischem Wandel gerecht zu werden. Gleichzeitig bietet diese Transformation die Chance, Verkehr zukünftig optimal bedarfsgerecht, sozial fair und nachhaltig zu gestalten. Die Werkzeuge hierfür sind neue Mobilitätskonzepte, technologischer Fortschritt und eine zunehmende Digitalisierung der Lebensumwelten. Im Ergebnis liegt ein Kompetenzatlas Smart Mobility vor, der Impulse für das Saarland setzen wird.

Im Projekt iKoPA (integrierte Kommunikationsplattform für automatisierte Elektrofahrzeuge, 2015-2018) wurden verschiedene kooperative Anwendungen untersucht, die einen Mehrwert speziell für vernetzt-automatisierte Elektrofahrzeuge bieten. Hierunter fallen z.B. eine pseudonyme Reservierung von Ladesäulen, Kamera-unterstützte Navigation im Parkhaus, pseudonyme Authentifizierung des Fahrzeuges am Parkhaus über V2X sowie Verbreitung von Ladesäuleninformationen über DAB+. Der besondere Fokus lag dabei auf einer sicheren (IT-Sicherheit) und datenschutzfreundlichen Gesamtsystemarchitektur, die eine pseudonyme Dienstnutzung und gleichzeitig unterschiedliche Übertragungstechnologien (W-LAN, Mobilfunk, DAB(+) und RFID) ermöglicht.

Mit den aktuell laufenden Projekten 5G NetMobil (5G Lösungen für die vernetzte Mobilität der Zukunft, 2017-2020) und 5GCroCo (5G Cross Border Control, 2018-2021) schlägt die Forschungsarbeit der FGVT die Brücke zum taktil-vernetzten Fahren. Das taktil-vernetzte Fahren ermöglicht kooperative Manöver in koordinierter Fahrweise und erlaubt so vorausschauendes Fahren. Anwendbar ist dies beispielsweise bei sehr dicht aufeinanderfolgenden LKWs, dem sogenannten Platooning, oder auch einem System zum Fußgängerschutz, das auch in Merzig umgesetzt wird. Hauptziel des 5G NetMobil-Projektes ist es, eine allumfassende Kommunikationsinfrastruktur für taktil-vernetztes Fahren zu entwickeln und die Vorteile in Bezug auf Verkehrssicherheit, Verkehrseffizienz und Umweltbelastung gegenüber dem ausschließlich auf lokalen Sensordaten basierenden automatisierten Fahren aufzuzeigen.

Mit dem EU-Projekt 5GCroCo arbeitet die FGVT in den nächsten Jahren in der Großregion. Ziel ist es, einen erfolgreichen Weg zur Bereitstellung von vernetzten, kooperativen und autonomen Mobilitätsdiensten (CCAM) entlang grenzüberschreitender Szenarien zu definieren und die Unsicherheiten eines 5G-Einsatzes über die Landesgrenzen hinweg zu verringern. Konkret geht es um die kooperative Kollisionsvermeidung, teleoperiertes Fahren sowie die Erzeugung und Verteilung dynamischer hochauflösender Karten für automatisiertes Fahren.

Das ebenso zurzeit laufende Projekt C-MobILE (Accelerating C-ITS Mobility Innovation and depLoyment in Europe, 2017-2020) wird die Einführung von C-ITS in Europa vorantreiben. Hierzu werden in acht Teststädten (Barcelona, Bilbao, Bordeaux, Kopenhagen, Newcastle, Provinz Nordbrabant, Thessaloniki und Vigo) in ganz Europa C-ITS Anwendungen demonstriert und so umgesetzt, dass sie auch nach Projektende lauffähig sind.

Das Vorhaben TERMINAL (Automatisierte elektrische Minibusse im grenzüberschreitenden Pendlerverkehr, 2019-2021) arbeitet und forscht an der Etablierung von automatisierten, elektrischen Bussen im grenzüberschreitenden Pendlerverkehr.

Neben Fahrzeugen und ihrer Umgebung spielt auch der Mensch eine entscheidende Rolle beim vernetzt-kooperativen und (teil-)automatisierten Fahren. Eine der Grundannahmen bei der Erforschung und Entwicklung ist, dass Menschen, Verkehrsumfeld und Fahrzeuge mehr und mehr eine kooperative Einheit bilden. Dabei machen Assistenztechnologien das Autofahren sicherer und ergänzen die natürlichen Sinne des Fahrers. Gleichzeitig muss der Fahrer ein immer breiter werdendes Angebot an Informations- und Warnmeldungen verarbeiten, was eine erhöhte Ablenkung von der eigentlichen Fahraufgabe zur Folge hat.

Die Fahraufgabe wird in den kommenden Jahren je nach Situation zwischen Fahrer und Fahrzeug aufgeteilt werden. Wann geeignete Übergabepunkte zwischen automatisierter und manueller Fahrt vorhanden sind, wird im Zusammenspiel von neurokognitiven Aspekten und verkehrlicher Gesamtinformation im aktuellen Forschungsprojekt kantSaar (Kooperatives, automatisiertes Fahren im neurokognitiven Testfeld Saarland, 2018-2020) untersucht, das die FGVT mit der System Neuroscience & Neurotechnology Unit (SNNU) durchführt.

Mit der Etablierung des ITS Testfelds Merzig (ITeM) 2014 wurde ein wichtiger Meilenstein für die FGVT gesetzt. Die Innenstadt von Merzig ist ein Real-Labor zur Erprobung von Kommunikationssystemen. ITeM ist auch der Nukleus des grenzüberschreitenden digitalen Testfelds Deutschland-Frankreich-Luxembourg für automatisiertes und vernetztes Fahren. Bisher stellten unterschiedliche Kommunikations- und Verkehrssysteme in den jeweiligen Ländern enorme Herausforderungen für die Zusammenarbeit dar. Künftig werden so Forschungsfahrten von Metz über Thionville nach Luxemburg und dann zurück nach Merzig, Saarlouis, Saarbrücken und Metz möglich. Dadurch lassen sich Erkenntnisse aus drei verschiedenen Verkehrsräumen gewinnen. Institutionen und Unternehmen haben die Möglichkeit, neue Technologien grenzüberschreitend zu erforschen und zu erproben. Im Fokus des Länder-Verbundes stehen grenzüberschreitende Lösungen beispielsweise für durchgängige Verkehrswarndienste, grenzübergreifende Szenarien im ÖPNV und Güterverkehr oder eine grenzüberschreitende Baustellenkommunikation.

In diesem Zusammenspiel ist das Hauptziel des Projekts SaarMoS-ITS (saarländische Mobilitäts-Strategie ITS-Testfeld, 2019-2021) die Entwicklung einer nachhaltigen Strategie für das saarländische ITS Testfeld Merzig (ITeM). Hierbei geht es nicht nur darum, Möglichkeiten für weitere zukünftige Forschungen zu schaffen, sondern die Forschung kann im Rahmen des Testfeldes auch dazu dienen, den Strukturwandel im Saarland zu fördern und die lokale Wirtschaft durch Wissenstransfer zu unterstützen, sich auf das wandelnde Umfeld in der Mobilität einzustellen. Hierzu muss die Sichtbarkeit des Testfeldes und der damit verbundenen Thematik sowohl innerhalb des Saarlandes, als auch im restlichen Bundesgebiet und der Großregion gesteigert werden.

In der nahen Zukunft will sich die FGVT auf die beiden Säulen von vernetzten, kooperativen und autonomen Mobilitätsdiensten (CCAM) und Mobilitätskonzepte der Zukunft fokussieren. Die Möglichkeit, CCAM über verschiedene Landesgrenzen hinweg zur Verfügung zu stellen, hat ein enormes innovatives Geschäftspotenzial. Dies ist besonders herausfordernd, wenn ein grenzüberschreitendes Layout für mehrere Länder, mehrere Betreiber, mehrere Telekommunikationsanbieter und mehrere Fahrzeugausrüster gilt. Daneben haben neue Mobilitätskonzepte, die eng verknüpft mit den zunehmenden umweltpolitischen Anforderungen als auch den dynamischen Entwicklungen im Bereich der mobilen Anwendungen von IKT sind, ein großes Potential für Veränderung und werden Gegenstand der zukünftigen Forschung sein.

Ideen made by FGVT – Interdisziplinarität von Kommunikationsinformatik, Ökonomie und Mensch

Verkehrssicherheit, Umweltfreundlichkeit, Stauvermeidung und Verfügbarkeit – so lauten zentrale Forderungen der mobilen Gesellschaft. Die Vernetzung von Fahrzeugen untereinander und mit der Verkehrsinfrastruktur (V2X) wird den Verkehr der Zukunft sicherer und flüssiger machen. Die Historie der FGVT zeigt die vielfältigen Forschungs- und Arbeitsgebiete der Gruppe, die von der konzeptionellen Planung von Kommunikationsarchitekturen, der Entwicklung von entsprechender Softwarelösungen über die prototypische Umsetzung in realen Systemen bis zur ökonomischen Betrachtung der Lösungen reichen. In ihren Forschungsprojekten arbeitet die FGVT mit zahlreichen Hochschulen aus Deutschland und dem europäischen Ausland (Zeppelin Universität, TU Kaiserlauter, TU Eindhoven, …), Forschungseinrichtungen (Fraunhofer Gesellschaft, DFKI, …), öffentlichen Einrichtungen (Ministerien, BASt, Datenschutzbehörden, …) und Wirtschaftsunternehmen, von KMUs bis zu weltweit agierenden Konzernen (wie beispielsweise Volkswagen Gruppe, Bosch, Vodafone oder Siemens) aus den Bereichen Automotive, IT, Telekommunikation und Verkehrswesen, zusammen.  Die Forschungsfelder der FGVT entwickelten sich von der reinen Technologieforschung zu einer wirkungszentrierten Forschung. Stand früher die Entwickelung neuer Algorithmen und Protokolle im Vordergrund, ist es heute die Lösung von Problemen im Mobilitätsbereich durch Informations- und Kommunikationstechnologien. Die Forschung ist explizit interdisziplinär ausgerichtet. Es werden Zusammenhänge von Ökonomie und Technologie ebenso wie die energiewirtschaftlichen, sozio-ökonomischen, psychologische und neurokognitive Dimensionen von künftigen Mobilitätskonzepten untersucht. Die Analysen werden Disziplinen-übergreifend auf globaler, nationaler und regionaler Ebene vorgenommen. Die Forschungsgruppe kann damit ein sehr breites Spektrum bei der Forschung der Kommunikationstechnologie für die Mobilität der Zukunft abdecken.

Die FGVT bietet interessierten Studierenden die Möglichkeit in einem innovativen Forschungsbereich industrienah und doch wissenschaftlich zu arbeiten. In diesem Rahmen können Praktika absolviert und auch Abschlussarbeiten erstellt werden. Für die Abschlussarbeiten (Bachelor, Master, DFHI-Diplom) stehen den Studierenden in einem großen Themengebiet eine Vielzahl von Themen zur Auswahl.

Forschung & Lehre

Die Verbindung von Forschung und Lehre gehört zum Selbstverständnis der FGVT als Teil der Hochschule. Die wissenschaftlichen Mitarbeiter transferieren ihre Forschungsergebnisse unmittelbar in Vorlesungen der Fakultät Ingenieurwissenschaften. Daneben arbeitet die FGVT mit saarländischen Bildungseinrichtungen der Mittel- und Oberstufe zusammen, um den Schülern im Sinne der Nachwuchsförderung die Möglichkeiten von Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) zur Lösung mobilitätsbezogener Probleme aufzuzeigen und ihnen eine Einführung in die wissenschaftliche Arbeitsmethodik zu geben. Die FGVT erfüllt mit ihrem anwendungsorientierten Schwerpunkt in Forschung und Lehre eine wichtige Brückenfunktion im Wissenstransfer zwischen Wissenschaft und Praxis. Für die Forschung bzw. den Wissens- und Innovationstransfer der htw saar ist das bestehende Netzwerk der FGVT zu regionalen, aber auch nationalen Akteuren von großer Bedeutung. Hier setzen Erfahrungen aus diversen fachlichen und beratenden Tätigkeiten und Kontakten zu Politik, Wirtschaft und Bildungseinrichtungen in der Großregion wichtige Impulse. Durch den Dreiklang aus Anwendungsnähe, Interdisziplinarität und Zukunftsfähigkeit fungiert die FGVT als Innovationsmotor der htw saar.

Die FGVT umfasst aktuell 13 Mitarbeiter und vier studentische Hilfskräfte. Seit ihrer Gründung 2004 war bzw. ist sie an 17 Projekten mit deutscher bzw. europäischer Förderung mit insgesamt 25 wissenschaftlichen Mitarbeitern und über 30 studentischen Hilfskräften beteiligt.