Inzwischen sind sie ihrem Ziel ganz nah: Vier DLR-Wissenschaftler entwickeln im Projekt "Virtuelle Welt" detailgetreue digitale Abbilder von Städten. Sie machen damit immer realitätsnähere Tests für autonomes Fahren möglich. "Auch Testfahrer können im Simulator nur ein normales Fahrverhalten zeigen, wenn die Darstellung sehr gut ist", erklärt Projektleiter Andreas Richter. "Bestenfalls vergessen sie während der Fahrt, dass sie in einer virtuellen Umgebung unterwegs sind." Braunschweig ist für Andreas Richter und seine Kollegen der Prototyp: Um die Stadt so exakt wie möglich nachzubauen, erzeugen die Entwickler automatisiert ein komplexes 3D-Modell mit insgesamt 130.000 Bäumen, 98.000 Häusern, unzähligen Straßenzügen und fast 2.000 Ampelanlagen, die wiederum aus verschiedenen Einzelelementen bestehen. Die besondere Herausforderung besteht darin, Kreuzungen mit mehreren Abbiegespuren, Sperrflächen oder querenden Straßenbahnschienen korrekt darzustellen. Das Projekt ist ein Meilenstein beim Bemühen, Fahrsimulatoren effizient mit realen Daten zu füllen. 3D-Welten werden nämlich bis heute in der Regel aufwendig von Hand gebaut.

Die große Datenfusion

"Virtuelle Welt" verbindet die Expertise von Wissenschaftlern aus den Fachbereichen Informatik, Geoinformatik und Geografie, die im DLR institutsübergreifend zusammenarbeiten. Um Braunschweig so genau wie möglich abzubilden, fusionieren sie Material aus unterschiedlichen Quellen: Sie haben den Innenstadtring hochgenau vermessen lassen und die restlichen Straßen samt ihrer Umgebung mit Katasterdaten, Informationen von Infrastrukturbetreibern, Luftbildern, Liegenschaftsdaten, digitalem Stadtmodell, Navigationsdaten und Crowd-Sourced-Daten aus OpenStreetMap kombiniert. Je mehr Parameter sie integrieren, desto realistischer wird das Modell. "Wir haben einen Ansatz entwickelt, der eine hochgradig automatisierte Werkzeugkette und einen einheitlichen 'Digitalen Atlas' mit allen gewonnenen Daten enthält", erklärt Andreas Richter. Die Werkzeugkette generiert das Straßennetz und die gesamte Umgebung mit allen Informationen, die für die Fahrsimulation nötig sind. Fehler und Ungereimtheiten bereinigt sie automatisch. Aus diesem Atlas können die Forscher neben Straßenbeschreibungen auch 3D-Modelle exportieren, die dann beispielsweise im dynamischen Fahrsimulator des Instituts nutzbar sind. Bis Ende 2017 soll Braunschweig – nach einigen Datenaktualisierungen – vollständig digitalisiert im Simulator verfügbar sein.

Übertragbar nicht nur auf andere Städte

Die Simulation ist der effizienteste Weg, um Fahrerassistenz- oder Automationssysteme zu entwickeln und zu testen. Mehrere Jahre Forschungsarbeit waren nötig, um die Werkzeugkette zu entwickeln und die Geodaten aufzubereiten. Andreas Richter, der als Masterstudent schon im Vorgängerprojekt SimWorld mitgearbeitet hat, unternimmt im Fahrsimulator inzwischen Spritztouren durch seine Stadt. "Wir können künftig 3D-Modelle jeder beliebigen Ortschaft oder sogar von ganz Deutschland erzeugen, wenn die entsprechenden Geodaten vorliegen", betont der 34-Jährige. Tatsächlich entsteht zurzeit nach dem gleichen Prinzip ein Teil von Stuttgart, für das die Forscher aber weniger Datenquellen verwenden. Die Nutzung ist nicht auf die Verkehrsforschung beschränkt: Die 3D-Modelle können unter anderem für die Infrastrukturverwaltung oder die Simulation von Lärmemissionen verwendet werden. Für solche alternativen Nutzungen werden die Informationen zwar teilweise angepasst, der Datenpool bleibt aber derselbe. Vom Projektfortschritt profitieren auch andere DLR-Teams, zum Beispiel im Institut für Flugsystemtechnik. Voraussichtlich noch in diesem Jahr werden sie ihre Hubschraubersimulationen in einem sehr realistischen Braunschweig testen können.

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