Die zehn Kilometer lange Waldstrecke an der finnischen Autobahn E8 ist aufgrund der Umweltbedingungen als „Snowbox“ bekannt und wurde speziell für Tests mit autonomen Fahrzeugen ausgestattet. Entlang der Straße gibt es Kameras, „Laser-Radar”-Lidar, Ultrabreitband-Antennen und reflektierende Paneelen. Außerdem ist sie mit Strom- und Glasfaserleitungen unterlegt und mit Drucksensoren ausgestattet, die sowohl den Zustand der Straßenoberfläche als auch die Geschwindigkeit und den Typ Fahrzeuge erfassen, die darauf fahren.
Man hatte diese Straße gewählt, um die Snowbox-Infrastruktur einzurichten, weil es sich zwar um eine abgelegene Straße handelt, sie aber auch wirtschaftlich wichtig ist, da die LKWs sie nutzen, um von den arktischen Fischereien in Richtung Süden zu fahren.
Wer da fahren kann, kann überall fahren
„Wenn autonome Fahrzeuge hier gut fahren können, können sie fast überall fahren”, sagt Sarang Thombre vom Finnish Geospatial Research Institute, das das Arctic-PNT-Projekt leitet. „Unser Projekt zielte vor allem darauf ab, sicherzustellen, dass die von autonomen Systemen benötigte präzise Positionierung hier verfügbar ist, um festzustellen, ob dieses Testgelände tatsächlich ein Ort ist, den Hersteller von fahrerlosen Fahrzeugen für Tests nutzen sollten. Wir haben in zwei aufeinanderfolgenden Saisons Experimente mit einem Roboterauto durchgeführt, um zu zeigen, dass die erforderliche präzise Positionierung bis auf 20 cm genau möglich ist.”
Snowbox ist dafür auch mit dem FinnRef-Netzwerk von Satellitennavigations-Referenzstationen verbunden, um Korrekturen für die präzise Positionierung von Satellitennavigation zu liefern. Diese Referenzdaten dienen durch die kontinuierlichen Positionsmessungen an festen Standorten als Standard. So können auch Messfehler identifiziert werden, um die Positionsgenauigkeit auf lokaler Basis zu erhöhen.
„Die Arktis ist eine schwierige Umgebung für autonomes Fahren im Allgemeinen”, betont Dr. Thombre. „Signalstörungen durch die Ionosphäre, die elektrisch geladene Schicht der Atmosphäre, verschlechtern die Leistung der Satellitennavigation. Dieser Effekt ist in der arktischen Region stärker ausgeprägt. Und auch Satnav-Ergänzungssysteme stehen vor Herausforderungen.“ Da ihre Signale von geostationären Satelliten ausgestrahlt würden, seien sie in der Arktis nur in einer Höhe von bis zu 10 Grad über dem Horizont zu sehen. „Und die Mobilfunkabdeckung, die für die Bereitstellung von Korrekturdaten aus Referenznetzen nützlich ist, ist ebenfalls uneinheitlich.“
Dazu kommen mögliche Nebel, Schneestürme und Regenfälle, die die Arbeit von Kameras und Lidar erschweren. Zusätzlich kann es auch passieren, dass Geschwindigkeitssensoren der Räder aufgrund von Eis und Schnee auf der Straße verrutschen. Zu guter Letzt könnten auch Temperaturen, die bis auf unter -30°C fallen können, die Leistung der Elektronik beeinträchtigen.
Daten, Daten, Daten
Das Roboterfahrzeug, mit dem das Arctic-PNT-Team getestet hat, „Martti“, wurde vom Technischen Forschungszentrum VTT in Finnland zur Verfügung gestellt und war mit jeder Menge Sensoren und Aufzeichnungsgeräten ausgestattet. Zwar hätte Martti völlig autonom fahren können, erklärt Dr. Thombre. Trotzdem hätten sie das Fahrzeug aber manuell gesteuert. „Wir nutzten es, um alle Daten zu erfassen, die wir benötigten. Zu Beginn nutzten wir ausschließlich Satellitennavigation – einschließlich Europas Galileo und EGNOS – und fügten nach und nach immer mehr Augmentierungsdaten hinzu, einschließlich fahrzeuginterner Sensoren und Korrekturen von den FinnRef-Stationen, um die wichtige Präzisionsschwelle von 20 cm für die Positionierung zu erreichen.“
Um die FinnRef-Korrekturen von den Fahrzeugsystemen abzurufen, wurden verschiedene mobile Sim-Karten getestet. Und: „Als zusätzliche Herausforderung überquerten wir eine internationale Grenze, denn ein Teil der präparierten Autobahn E8 befindet sich auf norwegischer Seite – genannt Borealis.”
Die Arctic-PNT-Testfahrten ab 2018 hätten der Snowbox ein „positives Zeugnis ausgestellt”, betont man bei der ESA, die die Testfahrten durch strategische Initiativen für die arktische Region unterstützt. „Das Navigation Innovation and Support Programme (NAVISP) der ESA – die Entwicklung neuer zukünftiger Positionierungs-, Navigations- und Zeitgebungstechnologien und -dienste – bietet nun die Möglichkeit für Industrie und nationale Institutionen, ähnliche Initiativen zu starten.“
NAVISP Element 2 konzentriert sich dabei auf die europäische Wettbewerbsfähigkeit in den Bereichen Positionierung, Navigation und Zeitmessung, während Element 3 den Mitgliedsstaaten Unterstützung bei ihren nationalen Navigationsaktivitäten bietet.