Galileo

Wie kein anderer Wirtschaftszweig verändern sich Verkehr und Logistik durch die sichere und genaue Verortung von Gütern und Transportsystemen. Die Europäische Gemeinschaft hat den Aufbau eines eigenen Satellitensystems beschlossen, um die Verfügbarkeit der Ortungssignale zu gewährleisten.

Die Fraunhofer-Allianz Verkehr zeigt Anwendungsbereiche für den beispielhaften Einsatz Galileo-basierter Ortungssysteme und den damit verbundenen Nutzen für Anwender und Systementwickler.

Insbesondere wollen wir die bestehenden Kompetenzen der verschiedenen Fraunhofer-Einrichtungen und Ihre Ansprechpartner zum Thema Galileo transparent machen und auf diesem Wege die Forschungsergebnisse der Fraunhofer-Gesellschaft verfügbar machen.

© Foto Fraunhofer-Allianz Verkehr

Das eigentliche Potenzial des Satellitensystems Galileo liegt in der Anwendung der Positionierungs- und Zeitsignale. Das übergeordnete Ziel der Galileo-Kompetenz der FhG ist die Erschließung des Anwendungsmarktes globaler Satellitennavigationssysteme (GNSS) für die verkehrsrelevanten Fachgebiete der Fraunhofer-Gesellschaft, die in der Fraunhofer-Allianz Verkehr gebündelt sind, sowie die Sicherung der Teilnahme der FhG an diesem Waschstumsmarkt. Es wird auch als eine nationale Aufgabe verstanden, einen Beitrag zum Erfolg von Galileo zu leisten, der deutlich von erfolgreichen Anwendungen im öffentlich-hoheitlichen Bereich abhängt.

Das wichtigste Instrument zur Erreichung des übergeordneten Ziels ist der Aufbau einer Fraunhofer-Galileo Entwicklungs- und Demonstrationsplattform zur Erstellung, Erprobung und Validierung Galileo-basierter Lokalisierungsanwendungen in Verkehr und Logistik. Die Entwicklungsplattform wird durch das „Fraunhofer-Galileo Lab“ bereitgestellt und dient der Erprobung sowohl migrierter wie auch neuer Lösungsansätze in den Bereichen:

  • Lokalisierungstechnik
  • Güterverkehr
  • Personenverkehr
  • Sicherheit

Das „Fraunhofer-Galileo Lab“ soll den Übergang herkömmlicher GPS-Anwendungen hin zu Galileo beschleunigen sowie neue Anwendungen auf der Grundlage der nicht-offenen GNSS-Dienste von Galileo ermöglichen.

Die wichtigsten Ergebnisse des Vorhabens sind:

  1. Lokalisierungskomponente für die sichere Verortung auch in schwierigen Empfangslagen (Abschattungen, Indoor-Outdoor);
  2. eine Fraunhofer-Galileo-Plattform mit standardisierten Anwendungsprofilen für Galileo-Dienste, insbesondere für CS- und PRS-Anwendungen (nicht-offene Dienste);
  3. prototypischen Demonstratoren ausgewählter Anwendungen in den Bereichen Güterverkehr, Personenverkehr und Sicherheit, die im „Fraunhofer-Galileo Lab“ gezeigt werden;
  4. praktische Erprobungsergebnisse aus Feldversuchen, in denen die Demonstratoren in der Öffentlichkeit eingesetzt werden und eine darauf aufbauende Wirkungsanalyse als Grundlage einer abgestimmten Marketingstrategie.

Um die erforderliche Breitenwirkung in den Galileo-Anwendungsfeldern zu erzielen, wurden acht Fraunhofer-Institute (IPK, IML, IIS/ATL, IPM, IVI, FIRST, IFF, ITWM) sowie die Allianz Verkehr in die Projektarbeit einbezogen.

Die Zuständigkeitsbereiche und Aufgabenstellungen heutiger Verkehrsleitzentralen erfahren derzeit einen neuen Zuschnitt, um wirkungsvolle Beiträge zur Erreichung der Klimaschutzziele und Umsetzung der Luftreinhalteverordnung leisten zu können. Zur besseren Wahrnehmung dieser Aufgaben, sind effiziente Messsysteme und –verfahren erforderlich, die sowohl unmittelbaren Handlungsbedarf aufzeigen als auch mittel- und langfristige Wirkungsanalysen erlauben. Zur Unterstützung dieser Aufgaben soll das hier vorgestellte Messsystem tragbar sein, um flexibel in beliebigen Messfahrzeugen betrieben zu werden. Das Messsystem liefert zugängliche Daten direkt während des Messvorgangs mit Orts- und Zeitbezug und lässt unmittelbar Rückschlüsse auf die Verursachung zu, wodurch Lenkungsmaßnahmen denkbar sind, die einer gefährlichen Konzentrationserhöhung entgegenwirken.

 

Anforderungen

Das 'bewegbare' Schadstoffmesssystem erzeugt ortsbezogene ‚Umweltganglinien’ durch quasistationäres polling an wohl definierten Messstellen. Die wesentlichen Anforderungen hierfür sind

  • die Darstellung der zeitlichen Konzentrationsverläufe durch Erhebung einzelner Messwerte (z. B. stündlich) als Tages- oder Wochengänge;
  • die exakte Wiederherstellung einer Messsituation hinsichtlich Ort und Orientierung der Messeinrichtung.

Neben der Ortstreue der Messpunkte ist die Messwertaufnahme selbst zertifizierungsfähig zu kalibrieren, so dass präventive verkehrliche Maßnahmen durch zertifizierte Messprotokolle abgesichert sind. Hierzu gehört aufgrund der messstellenabhängigen Messwertstreuung auch die gerichtsfeste Verortung der Messstelle, was durch die neuen Lokalisierungstechnologien ermöglicht wird.
Neben der Integration einer mobilen Partikelmessung bis PM 1,0 werden Schadgaskonzentrationen folgender gasförmiger Substanzen aufgenommen:

  • Flüchtige organische Verbindungen (VOCs, volatile organic compounds)
  • Ozon
  • Kohlenstoffoxide (CO, CO2)
  • Stickstoffverbindungen (NO, NO2)
  • Ammoniak
  • Methan

 

Systembeschreibung

Im mobilen Betrieb werden komplette Messreihen inkl. Messwertanalyse halbautomatisch erstellt, d.h. sobald das Messsystem seine Referenzposition für den jeweiligen Messpunkt eingenommen hat, gestartet. Aufgenommene Messdaten werden online in die zentrale Datenbank hochgeladen und/oder lokal auf grafische und numerische Weise visualisiert. Darüber hinaus ist durch entsprechende Authentifizierung umfangreicher Zugriff auf eine oder auch mehrere der mobilen Messseinrichtungen durch Mitarbeiter der zuständigen Behörden und Verkehrsleitstellen möglich.

 

Anwendungsbereiche

Ziel ist es, ein dynamisches Umweltkataster an der Schlüsselstelle zur direkten Einflussnahme auf verkehrliche Abläufe bereitzustellen, um auf der Grundlage einer soliden und ständig aktuellen Datenlage unterschiedlichster Umweltindikatoren Ursachen- und Wirkmechanismen der Schadstoffkonzentrationen abzuleiten. Dem Verkehrsplaner ist es möglich, Umweltaspekte direkt in das Strategienmanagement der Verkehrsleitzentrale einfließen zu lassen und unmittelbar eine Wirkungsanalyse der aktivierten Maßnahmen durchzuführen, um deren Effektivität zu bewerten.

  • Immissionskataster:
    Historische Ganglinien der Konzentrationsverläufe werden anhand der aufgezeichneten Wetterdaten bewertet, um den Einfluss der Wetterlage auf die Anteile der Emmitanten an der Schadstofflage zu ermitteln. Mit dieser Quellenanalyse ist es möglich, eine nahezu bereinigte Datenlage zu erzeugen, die für die Umsetzung von Emissionsschutzmaßnahmen zugrunde gelegt werden kann.
  • Verkehrsmanagement:
    Aufgrund der vielfältigen Darstellungsmöglichkeiten ist es dem Verkehrsplaner möglich, Umweltaspekte direkt bei der Maßnahmenplanung und Verkehrssteuerung der Verkehrsleitzentrale zu berücksichtigen und unmittelbar (Echtzeit) eine Wirkungsanalyse der getroffenen Maßnahmen durch Monitoring der Meßsysteme durchzuführen, um deren Effektivität abschätzen und weiter verbessern zu können.
  • Informationsdienste:
    Obgleich Informationsdienste als Mehrwertdienste ihre hohen Erwartungen nicht erfüllen konnten, gewinnen umweltbezogene Informationsdienste nicht zuletzt durch EU-Verordnungen an neuer Bedeutung. Aus Sicht einer Behörde oder Stadtverwaltung lassen sich mit aktuellen Messdaten, die flächenhaft erhoben werden, unmittelbar die erzielten Effekte bei der Einführung verkehrsreduzierender Maßnahmen und Strukturen nachweisen und auch öffentlich machen, um auf diesem Wege breite Akzeptanz zu fördern.