Blick in einen der beiden eMIR-Container, in dem sich zum Beispiel Simulatoren...
Blick in einen der beiden eMIR-Container, in dem sich zum Beispiel Simulatoren befinden.
Quelle: Offis - Institut für Informatik
25.11.2021 •

Maritimes Testfeld eMIR

HAGGIS und LABSKAUS sorgen für mehr Sicherheit auf See

Das Testfeld e-Maritime Integrated Reference Platform (eMIR) trägt dazu bei, die Schifffahrtvon morgen sicherer und effizienter zu machen. eMIR bietet als maritimes Testfeld der Industrie kleinen und mittleren Unternehmen sowie Forschungsinstituten die Möglichkeit, hochautomatisierte Assistenzsysteme und Konzepte für autonome Schiffe zu erforschen und zu entwickeln. Betrieben und stetig weiterentwickelt wird eMIR vom Institut für Systems Engineering für zukünftige Mobilität des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Zusammenarbeit OFFIS.

„Durch das global wachsende Verkehrsaufkommen auf See steigt die Bedeutung autonomer und automatisierter Systeme. Assistenzsysteme unterstützen Schiffs- und Hafenpersonal dabei, Schäden an Schiffen sowie ihrer Ladung, der Natur und vor allem Personenschäden entgegenzuwirken“, erläutert Prof. Anke Kaysser-Pyzalla, Vorstandvorsitzende des DLR. „Die maritime Forschung des DLR untersucht dafür den Einsatz hochautomatisierter Systeme für mehr Sicherheit und Wirtschaftlichkeit. Dazu gehören Technologien zur Navigation und Kommunikation, die im Testfeld eMIR erprobt, verifiziert und validiert werden können.“

„Digitalisierung ist ein wichtiger Beitrag für die Gestaltung der Mobilität der Zukunft“, ergänzt Prof. Axel Hahn, Direktor des DLR-Instituts für Systems Engineering für zukünftige Mobilität. „Hierfür stehen uns heute Sensorik und Aktuatorik mit Funktionen auf Basis von künstlicher Intelligenz zur Verfügung. In unserem Testfeld können wir neue Technologien erproben und validieren, sodass diese zukünftige Anwender sicher und zuverlässig unterstützen“.

Im Fokus: Technologieentwicklung und Absicherung

Die Forschenden sammeln zunächst spezielle Daten über Schiffsbewegungen und Umweltbedingungen. So können sie Rückschlüsse ziehen, wie häufig bestimmte Situationen auftreten und unter welchen Bedingungen.

„Das ist wichtig, um zukünftige Assistenzsysteme so zu konzipieren, dass sie ihren Anwenderinnen und Anwendern Handlungsempfehlungen geben können“, erklärt Prof. Hahn.

eMIR bietet eine Plattform, um Technologien zu entwickeln sowie Methoden, um Systeme zu verifizieren und zu validieren. Ein Assistenzsystem ist zum Beispiel eine für Schiffslotsinnen und Schiffslotsen entwickelte „Einparkhilfe“, wie man sie aus dem Automobilsektor kennt. Das Schiffs- und Lotsenpersonal auf einer Schiffsbrücke bekommt dabei Daten über ein Tablet oder eine VR-Brille angezeigt. Das unterstützt sie in schwer einsehbaren Hafen- und Schleusenbereichen bei An- und Ablegemanövern. So lassen sich Schäden an Schiffen, Hafeninfrastruktur und Umwelt – und schlimmstenfalls Unfällen mit Personenschäden – vorbeugen.

Das Forschungsboot Josephine ist eine zentrale Komponente des pysischen Teils...
Das Forschungsboot Josephine ist eine zentrale Komponente des pysischen Teils von eMIR.
Quelle: Offis - Institut für Informatik

Maritime Verkehrssimulation

Das Testfeld besteht aus zwei Teilen: Eine simulationsbasierte und eine reale Testumgebung auf See. Die virtuelle Co-Simulationsinfrastruktur HAGGIS umfasst auf künstlicher Intelligenz basierte Umwelt-, Verkehrs- und Schiffssimulatoren. Mit ihrer Hilfe können die Risiken und die Effizienz innovativer maritimer Systeme noch während der Produktentwicklung abgeschätzt werden. In dieser sicheren Simulationsumgebung können beispielsweise Systeme zum Vermeiden von Kollisionen getestet werden, ohne dass sich Mensch und Material einem Risiko real auszusetzen. Zudem sind simulationsbasierte Tests wesentlich kostengünstiger.

Erprobung in realen Seegebieten

Parallel zu HAGGIS existiert das physische Testfeld LABSKAUS, in dem die maritimen Systeme anschließend unter Realbedingungen getestet werden. Das Seegebiet von Brunsbüttel über Cuxhaven und Wilhelmshaven bis nach Helgoland wurde zu diesem Zweck instrumentiert. Die schrittweise durchgeführte Erprobungsmethode von automatisierten Systemfunktionen verspricht aussagekräftige Ergebnisse, weniger Kosten und deutlich geringere Risiken. Zudem lassen sich Hardware und Simulationen auch auf See verknüpfen. Eine vollständige Schiffsbrücke installiert in einem seegängigen Container kann an Häfen aufgestellt werden oder auf Schiffen mit an Bord gehen. Mit ihr sind vor Ort am Hafen oder auf See Experimente möglich. Diese Brücke nutzt neben Radar und künstlicher Intelligenz auch kamera- und laserbasierte Sensorik. Mit dem Forschungsboot Josephine verfügt das DLR zudem über ein eigenes Versuchsboot. Es dient als Sensor-Plattform, ist aber auch vollständig fernsteuerbar. Damit bietet es eine ideale Testumgebung für hochautomatisierte Fahrfunktionen im maritimen Bereich.

Der Aufbau von eMIR profitierte von der langjährigen Kooperation mit Partnern aus Forschung, Industrie und Behörden, insbesondere dem Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH). Im DLR wird das maritime Testfeld federführend vom Institut für Systems Engineering für zukünftige Mobilität geplant und weiterentwickelt. Zudem bringen die DLR-Institute für Verkehrssystemtechnik, Kommunikation und Navigation sowie dem Institut für den Schutz maritimer Infrastrukturen ihre Kompetenzen in dem Projekt ein. In Kooperation mit dem automobilen Testfeld Niedersachsen des DLR entsteht eines der weltweit größten zusammenhängenden Testfelder zum multi-modalen Güterverkehr.



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