Wissenschaftlich betrachtet, sind die aktuell größten Herausforderungen im Bereich des automatisierten und vernetzten Fahrens (AVF) das Verifizieren und Validieren – also das Testen – der Systeme. Für automatisiertes Fahren sind verschiedene Sensoren zur Erfassung der Umwelt und der Positionsbestimmung notwendig. Je genauer ein Sensor dabei die Umgebung wahrnimmt, desto geringer ist im Allgemeinen die Gefahr, dass Objekte unerkannt bleiben. Mit dem heutigen Stand der Technik sind beispielsweise bei Kameras bereits sehr hohe Farbtiefen und hohe Auflösungen verfügbar.
Dies ist zweifelsohne beeindruckend. Jedoch deutet dieses Beispiel auch in Richtung eines zentralen Problemfeldes: Eine aktuelle Kamera kann rechnerisch rund 50 Millionen verschiedene Werte (bei FullHD Auflösung und 24 Bit Farbtiefe) zurückliefern. In den durch eine solche Kamera erfassten Bildern sind vielfältige Verkehrssituationen, die durch normatives und nicht-normatives Verhalten der Verkehrsteilnehmenden geprägt sind, abgebildet. Diese müssen durch Algorithmen zuverlässig erkannt und in gewissem Maße verstanden werden, um eine Grundlage für jeweils adäquates Fahrzeugverhalten darstellen zu können. Selbst bei Reduktion auf eine Auswahl relevanter Verkehrssituationen ist eine Erprobung mit klassischen Methoden nur unter erheblichem Aufwand möglich. Zudem ist es aus ethischen Gründen nicht geboten, kritische und insbesondere überkritische Situationen während des Testens zu akzeptieren.
Nur simulationsbasiertes Testen wird ausreichend umfangreiche Aussagen über die Sicherheit von automatisierten und vernetzten Fahrzeugen erbringen können.
Die im Januar 2020 betriebsbereite Phase 1 des Testfeldes Niedersachsen ist eine zwingende Voraussetzung für den Aufbau leistungsfähiger, modell- bzw. simulationsbasierter Werkzeugketten. In der zweiten Phase des Testfeldes Niedersachsen soll deshalb basierend hierauf ein digitaler Zwilling des Testfeldes, also der Umgebung von automatisierten und vernetzten Fahrzeugen und des Verkehrsgeschehens, auf hohem Detailniveau aufgebaut werden. Dies sind die Kernelemente einer neuen digitalen Großforschungsanlage des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt.
Durch die detailreiche Erfassung der Realität mit den Möglichkeiten aus der Aufbauphase 1 bietet sich erstmals die Möglichkeit eine umfangreiche und zudem validierte Simulationsplattform zu erstellen, die Industrie- sowie Forschungsbeteiligten zur Verfügung gestellt werden kann. Ebenfalls erarbeiten wir uns hierdurch Methoden und Technologien, die es uns ermöglichen auch andere Testfelder (Pikes Peak, Highway 1, Testfeld A9, TAF BW, TAF HH, AIM usw.) virtuell für das Testfeld Niedersachsen verfügbar zu machen.
Aktuell auch durch uns geprägte Standardisierungsvorhaben für Architekturen und Schnittstellen von simulationsbasierten Werkzeugen werden bei der Umsetzung der Phase 2 aufgegriffen. Hierdurch wird die Integrationsfähigkeit mit Werkzeugketten der Industrie- und Forschungsbeteiligten sichergestellt (siehe z.B. durch ASAM koordinierte Standardisierungsaktivitäten zu openDriVE, openScenario und openCRG).
Das Testfeld Niedersachsen ist in mehrere Module aufgeteilt. Aktuell sind die Module 0, 1 und 4 im Aufbau bzw. bereits im Betrieb (Modul 0 – Anwendungsplattform Intelligente Mobilität (AIM) ist seit 2014 voll operativ).
Im Rahmen der Phase 2 werden die Module 2 und 6 als digitale Infrastrukturen realisiert. Dabei werden ausgewählte Bereiche hochgenau vermessen und es werden alle relevanten Teile digital, in jeweils geeigneter Güte, abgebildet.
Hannover und die BAB 2 zwischen Hannover und Braunschweig werden in diesem Zusammenhang Prototypen eines KI-geprägten Digitalisierungsverfahrens, welches sich im Wesentlichen aus Ground-Truth Daten der Phase 1 und mit bspw. Seriensensorik erfassten Umfelddaten zusammensetzt. Ziel der zweiten Phase ist es, den streckenspezifischen Aufwand so gering wie möglich zu halten und generalisierte Werkzeuge aus der ersten Phase des Testfeldes Niedersachsen effizient anzuwenden. Abgesehen von einigen Schlaglichtern, bspw. die Integration der Kommunikationseinheiten aus dem Projekt C-Roads auf der BAB2 (Modul 2) und der Einbindung des Messegeländes der Hannover Messe sowie des Fahrsicherheitszentrums des ADAC (beide Teile des Modul 6), wird auf eine Sensorausstattung verzichtet. Auch die Erstellung einer digitalen Karte muss auf einen vertretbaren Aufwand reduziert werden. Eine hochgenaue Vermessung großer Landschaftsausschnitte darf keine Grundvoraussetzung für valide Modelle bzw. Simulationen werden. Ganz im Gegenteil, nur wenn Abweichungen zwischen Realität und ihrem digitalen Abbild keine kritischen und ausschließlich sehr gut abschätzbare Auswirkungen auf das Verhalten von automatisierten Fahrzeugen in Simulationen haben, kann ausreichendes Vertrauen in simulationsbasiert getestete Automatisierungsfunktionen gewonnen werden.