5GoIng

Das innovative Forschungsprojekt „5GoIng“ zur Nutzung von 5G-Technologie in der Mobilität wurde im Herbst 2024 erfolgreich abgeschlossen. Seit Dezember 2021 hatten Wissenschaft, Wirtschaft und Verwaltung gemeinsam daran gearbeitet, eine offene Plattform für vernetzte Mobilitätslösungen in Ingolstadt zu entwickeln.

Im Fokus des Forschungsvorhabens stand der Einsatz modernster Sensorik – darunter Verkehrskameras und LiDAR-Technologie –, die in Echtzeit über 5G-Netze miteinander kommunizieren. Diese Technik erlaubt es, den Verkehrsfluss zu analysieren und gezielt zu steuern, um so die Sicherheit im Straßenverkehr zu erhöhen. Die gewonnenen Daten bieten neue Möglichkeiten für smarte Verkehrssteuerung und könnten künftig auch in Smart-City-Anwendungen genutzt werden.

Zu den Projektpartnern gehörten die Technische Hochschule Ingolstadt, die IFG Ingolstadt AöR, das Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI, die LiangDao GmbH und die ZERO GmbH. Unterstützt wurden sie von der AUDI AG und CARIAD SE als assoziierte Partner. Gemeinsam entwickelten sie das digitale Testfeld „Erste Meile“ entlang der Straße am Auwaldsee weiter. Das Testfeld bindet nun auch den Verkehrskreisel am IN-Campus  mit ein.

Bei der Abschlussveranstaltung wurden die Ergebnisse von „5GoIng“ vorgestellt und durch praktische Vorführungen erlebbar gemacht. Dazu zählten Fahrzeuge und Verkehrsinfrastruktur, die in Echtzeit miteinander mit Car2X-Technologie kommunizieren, um Verkehrsteilnehmer frühzeitig vor Gefahren zu warnen. Auch das neue Dashboard, das den Verkehr live analysiert, und eine 5G-gesteuerte LED-Beleuchtung an Fußgängerüberwegen, die für mehr Sicherheit sorgt, waren Bestandteil der Demonstration.

Das digitale Testfeld „Erste Meile“ bleibt auch nach dem Ende des Projekts bestehen und wird weiterhin als Plattform für die Erprobung und Weiterentwicklung neuer Mobilitätstechnologien genutzt. Startups und Unternehmen aus der Region haben die Möglichkeit, dort innovative Lösungen zu testen. Die im Rahmen von „5GoIng“ gesammelten Erkenntnisse werden in zukünftige Forschungsprojekte einfließen und sollen dazu beitragen, die Mobilität in Ingolstadt und darüber hinaus sicherer und umweltfreundlicher zu gestalten.

Das Forschungsvorhaben, gefördert vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV), soll langfristig die Verkehrssicherheit und Nachhaltigkeit in Städten verbessern.

Ein Kernziel von 5GoIng war die Errichtung eines 5G Testfeldes am High-Tech-Hub IN-Campus zur Schaffung eines Open Innovation Labs. Dieser schafft, ausgestattet mit 5G, modernster Sensorik und IT, bestmögliche Bedingungen für die Erforschung und Entwicklung von 5G-Anwendungen mit dem Schwerpunkt vernetzte Mobilität und vielfältige Anwendungen für den Bereich Verkehrssicherheit.

5G & Multi Access Edge Computing

Durch den Einsatz von 5G-Kommunikationtechnologien und Multi Access Edge Computing (MEC) soll die Sicherheit aller Verkehrsteilnehmer in Kreisverkehren mit automatisierten Fahrzeugen erhöht werden. Dazu wird die Infrastruktur des Kreisverkehrs um hochleistungsfähige Sensorik erweitert und vernetzt. Der 5G-basierte Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen und der Infrastruktur verbessert die Umfeldwahrnehmung der automatisierten Fahrzeuge. Die infrastrukturseitige Sensorik kann zusätzliche sicherheitskritische Konfliktsituationen im Kreisverkehr erkennen und Warnnachrichten an vernetzte Fahrzeuge verteilen. Die Warnfunktion umfasst sowohl das Erkennen von Fahrzeugen als auch Fußgänger und Fahrradfahrer, die bei der Umgehung des Kreisverkehrs die Zu- und Abfahrten queren. Mit 5G wird eine MEC-Lösung angebunden, in der nach einer lokalen Vorverarbeitung der Sensordaten Objekte erkannt, klassifiziert und verfolgt werden sowie kritischen Situationen erkannt werden. Neben der umfassenden Vernetzung von Fahrzeugen, Verkehrsinfrastruktur und IT-Systemem für MEC entsteht der Mehrwert durch die Übertragung von Sensordaten mit sehr geringer Latenz und hoher Zuverlässigkeit im Kontext von URLLC. Darüber hinaus ist zu erforschen, inwiefern Bewergungsdaten aus der MEC zur Umfeldwahrnehmung unter Einbeziehung von Vulnerable Road Usern (VRUs) verwendet werden können.

Durch die Anwendung entstehen Lösungsstrategien

• für hochautomatisierte Fahrzeuge,
• für Mischverkehr von automatisierten und nicht-automatisierten Fahrzeugen sowie
• zur Einbindung weiterer (verletzlicher) Verkehrsteilnehmer, 

die insbesondere über in der MEC vorhandenen Daten bestimmt werden können.

Voraussetzung für eine nachhaltige und intelligente Verkehrssteuerung ist es, die Verkehrslage zu kennen und daraus Ansatzpunkte für eine flüssige Steuerung der Verkersteilneher identifizieren zu können. 5GoIng verfolgt das Ziel, den Verkehr im Autokreisel durch 5G erhobene Daten aus verschiedenen Quellen exakt zu erfassen und Zusammenhänge sowie Muster zu identifizieren. Dies legt die Grundlage für eine Erhöhung des Verkersflusses.

Use Case

Durch die hochgenaue Wahrnehmung der statischen und dynamischen Umgebung des Kreisverkehrs mithilfe der Fusion von Kamera- und LiDAR-Daten wird das Sicherheitsrisiko für alle Verkersteilnehmer (Fahrzeuge, Fußgänger und Fahrradfahrer) im Kreisverkehr vermindert bzw. vermieden sowie emissionssparendes Fahren duch Geschwindigkeitsempfehlungen ermöglicht. 

Im Bereich Smart City wird die Kommunikation von Verkehrsteilnehmern untereinander und mit smarter Infrastruktur erprobt. Sie werden über ein optisches Warnsystem aufeinander aufmerksam gemacht, welches auch nicht-vernetzte Verkehrsteilnehmer via LiDAR-Sensoren erkennt und klassifiziert. Bei dieser Methode der Umfelderfassung werden augensichere Laserpulse in die Umgebung ausgesendet. Diese Pulse werden durch die Objekte in der Umgebung reflektiert und kehren zum Sensor zurück. Anhand dessen wird eine detaillierte Umgebungsdarstellung in Form einer Punktwolke in Echtzeit erstellt. Diese genaue und datenschutzkonforme Darstellung liefert Maschinen und Computern analysierbare Daten, die mittels Software ausgewertet werden können. Darüber hinaus wird evaluiert, wie Verkehrsteilnehmer auf die neuartigen Benachrichtigungen reagieren und ob sich die Sicherheit von Fußgängern, Radfahrern und Scooterfahrern an der Kreisverkehrsanlage damit verbessert. 

Umsetzung

Der Schwerpunkt Smart City wird vorrangig von der Zero GmbH, einem im August 2020 gegründetes Technologie-Startup mit dem Fokus auf Connectivity, Mobility, Digitalisierung und UI/UX verwirklicht. ZERO setzt dabei auf 5G als Schlüsseltechnologie für innovative Connectivity-Module, welche eine effiziente und sichere Vernetzung sowie Kommunikation aller Verkehrsteilnehmer mit stationärer und mobiler Verkehrsinfrastruktur ermöglicht. 

Durch Informationen und Veranstaltungen basierend auf realen 5G-Anwendungen wird angestrebt, die Bürgerakzeptanz der 5G-Technologie im Mobilitätsbereich und der damit verbundenen Digitalisierung des Alltags zu verbessern. Das Open Innovation Lab kann der Bevölkerung den direkten Nutzen der 5G-Technologie im Straßenverkehr erlebbar machen und dient zudem als Schaufenster für „vernetztes Fahren der Zukunft" und eröffnet so die Gelegenheit, an der Erprobung von neuen zukunftsweisenden Technologien teilzunehmen. Gerade bei der 5G-Technologie ist eine frühe Beteiligung der Gesellschaft bei der Umsetzung erforderlich, um Unsicherheiten durch Fehlinformationen zu vermeiden und gesellschaftliche Konroversen zu versachlichen.

Auch die Organisation, Durchführung und Nachbereitung von Stadt- bzw. landkreisübergreifende Workshops und Informationsveranstaltungen zum Thema 5G-Technologie und -Ausbau tragen dazu bei. Ebenfalls werden innerhalb des Forschungsvorhabens Demonstratoren entwickelt und die Projektinhalte in der Wissenschaftsgalerie ausgestellt. Darüber hinaus fördert 5GoIng den Bürgerdialog durch Vorführungen sowie öffentlichkeitswirksame Veranstaltungen, auch in Kombination mit bereits bestehenden Projekten wie Mensch in Bewegung. Auf diese Weise werden die gefühlten Risiken von 5G durch eine transparente Information von wissenschaftlich fundierten Fakten verringert und somit die Bürgerakzeptanz erhöht.

Im Vorhaben 5GoIng werden zudem das Projektumfeld und der Nutzerkreis sukzessive bis hin zu den umliegenden Landkreisen der Region 10 - Eichstätt, Neuburg-Schrobenhausen und Pfaffenhofen - erweitert. Durch verschiedene Standardisierungsaktivitäten und Smart City Anwendungen werden die Vorteile von 5G auch über die Stadtgrenzen hinaus für die Gesellschaft greifbar. 

5GoIng will die Innovationskraft von Startups durch den Betrieb des 5G-Testfelds als frei zugängliches Open Innovation Lab, aber auch durch Gründungsförderung in Kooperation mit der gut vernetzten institutionellen Infrastruktur in Ingolstadt und Bayern, fördern. Das digitale Gründerzentrum brigk und brigkAIR, das Existenzgründerzentrum GEZ, die Zentren für Entrepreneurship und Gründernetzwerken der Hochschulen sowie weitere Organisationen wie ProBeschäftigung und die Aktivsenioren werden die Startups der Region in allen Phasen der Gründung unterstützen.

Die 5G Startup-Challenge 

Die in der Konzeptphase durchgeführte 5G-StartUp-Challenge zeigte ein hohes Interesse von Startups, Produktideen in einem 5G-Testfeld zu erproben und weiterzuentwicklen. In einem virtuellen Workshop hatten die elf teilnehmen StartUps die Gelegenheit, ihr Unternehmen und ihre Ideen in einem Pitch zu präsentieren. Zusätzlich konnten sie mit Fachexperten und Industrievertretern ins Gespäch kommen und offene Fragen klären. Darüber hinaus wurde das Ingolstädter 5G-Testgelände am IN-Campus sowie mögliche technische und infrastrukturelle Anknüpfungspunkte für 5G-StartUps vorgestellt. Im Nachgang gab es eine Woche Zeit, um die Projektideen einzureichen. Eine fünfköpfige Jury sichtete die Konzepte und wählte ihren Favoriten: Die Ingolstädter ZERO GmbH!

Die Projektpartner

Die ZERO GmbH ist ein 2020 gegründetes Technologie-StartUp mit dem Fokus auf Connectivity, Mobility, Digitalisierung und UI/UX. ZERO setzt auf 5G als Schlüsseltechnologie für innovative Connectivity-Module, welche eine effiziente und sichere Vernetzung sowie Kommunikation aller Verkehrsteilnehmer mit stationärer und mobiler Verkehrsinfrastruktur ermöglicht. ZEROs Schwerpunkt liegt im Bereich Smart City. 

Auch LiangDao wurde 2018 in München gegründet und hat sich als innovatives Technologie-Unternehmen für LiDAR-Sensorsystemanwendungen im Bereich autonomes Fahren und Verkehrssinfrastruktur etabliert. In 5GoIng legt das Unternehmen den Schwerpunkt auf die Vernetzung und Kommunikation mehrerer LiDAR-Sensorsysteme in Verkehrsinfrastrukturen, sowie die echtzeitfähige Bearbeitung und Auswertung der Verkehrsdaten für das 5G-gestützte Projektvorhaben. 

Perspektivisch ist auch eine Ausweitung der Projektaktivitäten auf die Region und ein intensiver interkommunaler Austausch vorgesehen, um etwa durch die Vereinheitlichung der Schnittstellen an den Verwaltungsgrenzen oder das gemeinsame Management von Straßenabschnitten zusätzliche Mehrwerte für die Gesellschaft zu generieren, indem beispielsweise eine überregionale Verkehrsflussoptimierung ermöglicht wird.