Noch ist die Anzahl der Autos, Busse und LKWs auf unseren Straßen, die sich selbständig ihren Weg von A nach B suchen, recht übersichtlich. Das soll und wird sich aber sicher in den kommenden Jahren ändern und es wird immer mehr Menschen geben, die ihren fahrbaren Untersätzen die Kontrolle überlassen. Damit es dann nicht zum Chaos kommt und es reihenweise Unfälle gibt, müssen die Fahrzeuge zuverlässig ihren Weg finden, Hindernisse erkennen und im Fall der Fälle auch blitzschnell reagieren.

Ein Chemnitzer Startup, NAVENTIK, entwickelt mit PATHFINDER zu diesem Zweck Lösungen, die genau das sicherstellen sollen. Die vier Firmengründer Michael Jüttner, Peter Kalinowski, Robin Streiter und Sven Bauer wollen die Art und Weise, auf die wir bisher Satellitennavigation nutzen, verbessern und „die technologischen Grenzen herkömmlicher GNSS-Empfänger überwinden“. Kurz gesagt, sie wollen die Satellitennavigation dann dazu nutzen, dass sich autonom fahrende Autos sicher auf den Straßen bewegen.

PATHFINDER

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Die Technologie

Im Gegensatz zu aktuellen GNSS-Systemen würde PATHFINDER komplett in Fahrassistenzsysteme wie z.B. Spurhalteassistenten, Beschleunigungsassistent, Bremsassistent etc. oder andere mobile Plattformen integriert. PATHFINDER ersetze den Hardware-GNSS-Empfänger durch die Verwendung von Ressourcen zur Grafikbeschleunigung, sagen die Erfinder.

Anders als bei herkömmlichen GPS-Systemen, die leicht mal hängenbleiben, wenn sie die Verbindung zum Satelliten verlieren, kann PATHFINDER auch, wenn das direkte Signal von Satelliten gestört oder die Satellitenkonstellation durch Reflexion und Abschattung von umliegenden Gebäuden ungünstig ist, eine genaue Positionsbestimmung vornehmen. Diese Fähigkeit ist besonders wichtig bei autonomen Fahren und in Städten.

Ein weiterer Vorteil von PATHFINDER ist, dass keine Hardware benötigt wird. Die Software wird bereits im Fahrzeug vorhandene Steuergeräte integriert. „Unser Software-Empfänger ist in die zentrale Sensor-Fusionsplattform integriert. Dieser Ansatz führt zu einer vereinfachten Architektur und ermöglicht ein integriertes Sicherheitskonzept“, heißt es bei NAVENTIK.

Sicherheit

Ein Punkt, der bezüglich autonomes Fahren bei vielen Menschen Bedenken auslöst, ist die Sicherheit. Wie anfällig ist ein System nicht nur für Störungen? Die PATHFINDER-Entwickler beruhigen aber. „Um ein Sicherheitskonzept für GNSS-Positionsdaten umzusetzen, muss die gesamte Verarbeitungskette vom GNSS-Bodensegment über Satelliten im Weltraum bis zur Endposition in einem digitalen Umweltmodell abgedeckt werden“, erklären sie. „Dazu gehört die explizite Modellierung und Minderung aller bekannten Fehlerquellen.“

PATHFINDER

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Solche Fehlerquellen können Signalausbreitungsstörungen sein oder auch systemimmanente Fehlern. Diese können zum größten Teil von externen Dienstleistern überwacht werden. Integritätsinformationen müssen aber in Echtzeit im Empfänger ausgewertet werden. Die kritischsten verbleibenden Fehlerquellen seien jedoch mit lokalen Umgebungsbedingungen wie Mehrwegefehlern oder Nicht-Line-of-Sight-Fehlern (NLOS) verbunden. „Diese Fehler können nicht extern überwacht werden – der GNSS-Empfänger muss qualifiziert sein, dieses zusätzliche Fehlerbudget auszuwerten.“ Dazu werde die PATHFINDER-Basisbandverarbeitung um explizite Modelle zum Umgang mit diesen Unsicherheiten erweitert.

„Kurz gesagt, PATHFINDER integriert alle sicherheitsrelevanten Aspekte der Fahrzeugortung. Alle Schritte der Signalverarbeitung werden sorgfältig geprüft, um keine Informationen zu verlieren oder zu verfälschen, die für die Schätzung eines gültigen Fehlerbudgets relevant sind“, betonen die Entwickler. „Das PATHFINDER-Modul wird durch eine auf Ihre Bedürfnisse und Anforderungen zugeschnittene API angebunden. Da wir die Implementierung auf Ihrem ECU- oder ADAS-Prozessor anstreben, entwickeln wir sorgfältig nach Automobilstandards und erfüllen auch ISO 26262.“

Aktuell befindet sich PATHFINDER in der Testphase und steht nur für Forschung, Entwicklung und für Validierungszwecke zur Verfügung. Ab etwa 2025 soll die Software in Serienproduktion gehen.

NAVENTIK

NAVENTIK ist ein Spin-off der Technischen Universität Chemnitz und die Gründer beschreiben sich selbst als „Team, das sich für hoch automatisiertes und autonomes Fahren einsetzt und die Zukunft der Mobilität revolutionieren will.“ Ihre Mission sei es „GNSS-Referenznavigationstechnologie für automatisiertes und autonomes Fahren in die Serienproduktion zu bringen.“ 2017 wurde das Unternehmen mit dem IQ Innovationspreis Mitteldeutschland ausgezeichnet.

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