Wenn der Bus für aktuelle Straßenkarten sorgt

Fraunhofer FOKUS hat im Projekt Shuttles&Co eine Smartphone-App entwickelt, mit der nebenbei und ohne Spezialsensoren die Straßensituation erfasst werden kann. Die Daten ermöglichen eine unabhängige digitale Straßenkarte für die Stadtverwaltung, die z. B. Entwicklerteams als Basis für Mobilitätsdienste dienen kann. Die App wurde in Kooperation mit der BT Berlin Transport GmbH in den letzten 12 Monaten während regulärer ÖPNV-Busfahrten an verschiedenen Orten in Berlin erprobt.

Auf den Straßen einer Großstadt ist immer viel los: Es entstehen temporäre Pop-up-Radwege, Baustellen verändern die Spurführung, sicherheitsrelevante Verkehrsschilder sind durch Aufkleber nicht mehr lesbar, Busspuren sind blockiert, Wurzeln beschädigen den Radweg. Für Bürgerinnen und Bürger, die Stadtverwaltung, Verkehrsunternehmen wie die BVG und Mobilitätsdienstleister wären diese Informationen sehr hilfreich. So können z. B. Personen auf dem Rad rechtzeitig vor Hindernissen gewarnt werden, und die Stadt kann Schäden an der Straßeninfrastruktur beheben. Dabei stellt es seine große Herausforderung dar, wie diese Daten kontinuierlich erfasst werden können, um eine stets aktuelle digitale Straßenkarte zu gewährleisten.

Fraunhofer FOKUS hat dafür im Projekt Shuttles&Co eine App entwickelt. Sie läuft auf herkömmlichen Smartphones, die an die Windschutzscheibe von Fahrzeugen befestigt werden, die sowieso regelmäßig durch die Stadt fahren, wie ÖPNV-Busse oder die Müllabfuhr. Der Screen ist dabei deaktiviert, um den Fahrer oder die Fahrerin nicht abzulenken. Genutzt werden die Video- und GPS-Daten, die mit dem Smartphone generiert und direkt im mobilen Gerät verarbeitet werden. Dafür laufen in der App vortrainierte neuronale Netze, die Objekte erkennen. Um Datenschutz und einen schnellen Transfer ins Backend bei Fraunhofer FOKUS zu gewährleisten, werden nur Objektinformationen wie Straßenschilder, Ampeln, Richtungspfeile, Bordsteine oder Spurmarkierungen weitergeleitet, die für die Detektion von Änderungen notwendig sind.

Crowdsourcing statt Spezialmessung

Die Daten aus der App sind zwar ungenauer als die Daten, die mit Messfahrzeugen mit Laserscannern generiert werden. Dafür kann der gleiche Ort mehrfach am Tag abgefahren werden, wodurch sich ebenfalls ein genaues Bild ergibt. Die Änderungsdetektion erfolgt dann automatisch durch einen Vergleich der neuen Daten mit der digitalen Karte im Backend. Die Änderungen werden dann an die Stadtverwaltung weitergeleitet, wo sie in die digitale Karte überführt werden.

In Kooperation mit der BT Berlin Transport GmbH wurde die App bereits in verschiedenen Linienbussen erprobt. Im letzten Jahr erhob sie pro Monat durchschnittlich 350 Stunden auf ca. 10.500 km Daten und erkannte dabei rund 7,8 Mio. Objekte. Von Interesse für optimale Verkehrsbedingungen war für die BT beispielsweise auch die Erkennung, Erfassung und Analyse der Busspuren.

»Wir sind sehr froh, dass die Fahrerinnen und Fahrer der BT durch ihren Einsatz bei Projekten wie Shuttles&Co ihren Beitrag zum Gelingen einer nachhaltigen Mobilitätswende leisten können und den ÖPNV in Berlin zukunftsweisend mitgestalten«, sagt Christian Glienke, Projektleiter bei der BT Berlin Transport GmbH.

Dr. Ilja Radusch, Leiter des Geschäftsbereichs Smart Mobility am Fraunhofer FOKUS, resümiert: »Mit unserer App generieren wir Daten für Dienste, die die Sicherheit und den Komfort auf der Straße erhöhen und damit hoffentlich auch Lust machen, statt dem Auto häufiger das Rad zu nutzen. Die Stadtverwaltung bekommt mit unserer App eine agile und datensparsame Alternative zu den aufwändigen Stadtkartierungen mit speziellen Messfahrzeugen, die üblicherweise nur alle paar Jahre durchgeführt werden und bei denen dann viele Terabyte an Daten aufwendig und langwierig aufbereitet werden müssen.«

Das Projekt Shuttles&Co endet nach zweieinhalbjähriger Laufzeit Ende Juni. Es wurde von der Senatsverwaltung für Umwelt, Mobilität, Verbraucher- und Klimaschutz geleitet und vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr mit insgesamt 9,8 Millionen Euro gefördert. Fraunhofer FOKUS wird die App im Nachfolgeprojekt KIS’M weiter entwickeln. Beispielsweise soll die KI so trainiert werden, dass sie noch weitere Objekte wie Schlaglöcher erkennt. Es ist geplant, die Kooperation mit der BT Berlin Transport GmbH in KIS’M fortzuführen.

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Fraunhofer FOKUS erforscht die Digitale Vernetzung und ihre Auswirkungen auf Gesellschaft, Wirtschaft und Technologie. Seit 1988 unterstützt es Wirtschaftsunternehmen und öffentliche Verwaltung in der Gestaltung und Umsetzung des digitalen Wandels. Dazu bietet Fraunhofer FOKUS Forschungsleistungen von der Anforderungsanalyse über Beratung, Machbarkeitsstudien, Technologieentwicklung bis hin zu Prototypen und Piloten in den Geschäftsbereichen Digital Public Services, Future Applications and Media, Quality Engineering, Smart Mobility, Software-based Networks, Vernetzte Sicherheit, Visual Computing und Analytics an. Mit rund 460 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in Berlin und einem jährlichen Budget von 34,5 Millionen Euro gehört Fraunhofer FOKUS zu den größten IKT-Instituten der Fraunhofer-Gesellschaft. Es erwirtschaftet rund 80 Prozent seines Budgets aus Aufträgen der Industrie und der öffentlichen Hand.

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FOKUS-Projektseite: https://www.fokus.fraunhofer.de/asct/shuttlesco

Projektseite Digitales Testfeld Stadtverkehr mit Informationen über Shuttles&Co und KIS’M: https://testfeldstadtverkehr.berlin/avf/

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