VERA: Virtuelles Testfeld – Infrastrukturen und Technologien für Virtuelle Erprobungen von Automatisierungsfunktionen

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Das Forschungsprojekt VERA, dessen vollständiger Name "Datengrundlagen, Infrastrukturen und Technologien für Virtuelle Erprobungen von Automatisierungsfunktionen" lautet, wird mit einer Gesamtfördersumme von 2.328.240,99 € unterstützt, wovon 876.541,19 € direkt an die Universität Duisburg-Essen fließen. Es ist eine Kooperation zwischen verschiedenen Partnern im Bereich der Schiffstechnik und Automatisierung, darunter das DST – Entwicklungszentrum für Schiffstechnik und Transportsysteme e.V. (DST), der Lehrstuhl für Mechatronik (IMECH) und das Institut für Schiffstechnik, Meerestechnik und Transportsysteme (ISMT) der Universität Duisburg-Essen, sowie das Institut für Regelungstechnik (IRT) der RWTH Aachen und das Ingenieurbüro Kauppert (IBK).
Das Hauptziel von VERA besteht in der Einrichtung einer virtuellen Testumgebung für Binnenschiffe, die auf der bestehenden Infrastruktur des VeLABi aufbaut. Die Testumgebung beinhaltet eine simulationsbasierte Umgebung mit Wasserstraßen, Gelände, hydraulischen Verhältnissen, Wetterbedingungen und digitalen Zwillingen von Binnenschiffen. Sie ermöglicht die Einbindung von Automatisierungsfunktionen sowohl hardware- (HiL) als auch softwareseitig (SiL) über modulare Schnittstellen.
Das Forschungsprojekt zielt darauf ab, Systeme und Subsysteme für (teil-)automatisierte Schiffsführung zu erproben. Die Funktionsbereiche umfassen unter anderem Umgebungswahrnehmung, Objekt- und Hinderniserkennung, Lokalisierung, Positionierung, Lagebilderstellung, Bahn- und Trajektorienplanung, Steuerung, Regelung, Überwachung, Kommunikation und Vernetzung. Dabei ist es notwendig, Teilsysteme in ein Gesamtsystem mit definierten Schnittstellen einzubinden, um Funktionalitäten zu testen.
Ein modularer Aufbau ermöglicht eine multifunktionale Simulationsumgebung, in der Funktionsbereiche herausgelöst und hinzugefügt werden können. Zudem werden generische Schnittstellen und Protokolle für den Datenaustausch definiert und implementiert. Das VeLABi wird zu einem multifunktionalen und modular aufgebauten virtuellen Testfeld erweitert, um größere Fahrtgebiete zu modellieren, Verkehr abzubilden, Bewegungsdynamik von Schiffen physikalisch darzustellen und realitätsgetreue Sensordaten zu generieren.
Für die Durchführung, Überwachung und Steuerung von Tests ist eine übergeordnete Kontroll- und Steuerungsinstanz erforderlich. Das Projekt entwickelt zudem die technischen Voraussetzungen für die Durchführung virtueller Erprobungen sicherheitskritischer Systeme. Zukünftige Schritte umfassen die Identifizierung und Festlegung prozeduraler Rahmenbedingungen sowie quantifizierter Risikogrößen für Risikobewertungen und Zuverlässigkeitsprüfungen.

Projektlaufzeit:

11/2022 – 01/2025

Website des Projekts:

VERA – Smartshipping

Projektbetreuer am Lehrstuhl für Mechatronik:

Beteiligte Lehrstühle/Abteilungen an der UDE:

Weitere Projektpartner:

Zugehörigkeit zu Profilschwerpunkten der Fakultät für Ingenieurwissenschaften an der UDE:

Link zur Fakultät (Profilschwerpunkte): www.uni-due.de/iw/de/forschung/psp

Bmdv