Intelligente Systeme

CAPTN Fördeareal

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  • finanziert durch: Bundesministerium für Verkehr und Infrastruktur

  • Partner: Verteilte Systeme (Olaf Landsiedel), Zuverlässige Systeme (Dirk Nowotka) an der CAU, Raytheon Anschütz GmbH (RAn)
    ADDIX Internet Services GmbH, Wissenschaftszentrum Kiel GmbH, Forschungs- und Entwicklungszentrum Fachhochschule Kiel GmbH

  • Zeitraum: März 2021 - März 2023

  • verantwortlich: Sven Tomforde, Ghassan al Falouji

Die Initiative CAPTN (Clean Autonomous Public Transport Network) verfolgt seit 2018 das Ziel, eine umweltfreundliche, autonome Mobilitätskette für den öffentlichen Nahverkehr für die Stadt Kiel zu entwickeln und umzusetzen. Herzstück dieses Vorhabens sind autonome emissionsarme Personenfähren, die das Ost- und Westufer miteinander verbinden. Die Realisierung dieses Vorhabens ist mit der Bundesförderung ein ganzes Stück näher gerückt. In den kommenden zwei Jahren entsteht auf der Kieler Innenförde zunächst ein Testfeld für eine autonom agierende Forschungsplattform, die in zwölf Monaten vom Stapel laufen soll.

Die Forschungs- und Entwicklungszentrum Fachhochschule Kiel GmbH fungiert als Bauherrin und Betreiberin des Versuchsträgers. Sie verantwortet die Nutzung des Testfeldes, den Aufbau einer Betriebsleitzentrale und koordiniert die einzelnen Forschungsprojekte von CAPTN Förde Areal. „Wir freuen uns auf die tolle Chance, unsere langjährige Erfahrung beim Bau und Betrieb von Forschungs- und Entwicklungsinfrastrukturen in das Vorhaben einzubringen“, erklärt FuE-Geschäftsführer Björn Lehmann-Matthaei. „Autonome Schifffahrt ist ein Gebiet mit großem technologischen Innovationspotential, für das neue Betriebs- und Sicherheitskonzepte erarbeitet werden müssen.“

Die Forschungsplattform wird aus Aluminium bestehen und mit einem emissionsfreien elektrischen Antrieb ausgestattet sein. Der 18 Meter lange und acht Meter breite Versuchsträger mit einem Tiefgang von einem Meter soll eine Tragfähigkeit von 8,5 Tonnen haben. In einem zunächst noch sehr begrenzten, ufernahen Areal werden Prof. Hauke Schramm (FH Kiel) und Prof. Tomforde (CAU) zunächst ein exemplarisches Manöver, das Ausweichen, erforschen. Dabei wird die Plattform jedoch nicht autonom handeln, sondern einem Remote-Schiffsführer Vorschläge für die notwendigen Steuerungsmaßnahmen unterbreiten. Um dies gewährleisten zu können, wird die Plattform mit einer umfangreichen optischen Sensorik ausgestattet, erklärt Professor Hauke Schramm: „Erfasst werden soll der für die Sicherheit des Schiffes relevante Bereich, wobei dessen genaue Bestimmung beziehungsweise Definition Teil unserer Aufgabe sein wird. Das Thema ist anspruchsvoll, da wir auf Basis der optischen Daten zu jedem Zeitpunkt, also bei Wind und Wetter, eine zuverlässige Erkennung der Schiffsumgebung erreichen müssen, also andere Schiffe, Schwimmer, Uferstrukturen und ähnliches erfassen möchten. Zumindest ist dies das Fernziel.“ Um später autonom agieren zu können, muss das System dazu mittels künstlicher Intelligenz (KI) die gewonnenen Daten auswerten und interpretieren lernen.

Diese Informationen müssen auf dem Schiff selbst erfasst und verarbeitet, gleichzeitig aber auch an die Basisstation an Land übertragen werden, damit diese gewährleistet, dass die Fähre auch nach einer Havarie per Fernsteuerung an Land geholt werden kann. Notwendig ist dafür eine leistungsfähige Datenverbindung, welche aber nicht immer für ein Schiff zur Verfügung steht. „Abhängig von der verfügbaren Kommunikationsverbindung muss das IT-System in der Lage sein, nur die notwendigen Informationen der Fähre an die Basisstation weiterzugeben. Also eine Abwägung zwischen Funktionalität und Sicherheit zu vollziehen“, erklärt Professor Dirk Nowotka von der CAU. Sein Projektteam an der Uni Kiel ist für die Datenverarbeitung der Sensoren auf dem Schiff und die Kommunikation des Systems mit der Landseite zuständig. „Wir kümmern uns um die funktionale Sicherheit der Datenverarbeitung, aber auch um die IT-Sicherheit“, erklärt der Wissenschaftler und Sprecher der CAPTN-Initiative.