SEEHUND – Sichere Erfassung und Erkennung von Hindernissen sowie Umfahrung durch automatisierte Navigation des Grades Drei

Die automatisierte Durchfahrt von Schleusen und Brücken stellt durch die erforderte Präzision eine besondere technische Herausforderung dar. Um möglichst effizient und kostengünstig Güter zu transportieren, wird ein Binnenschiff so groß wie möglich gebaut. Bei einer typischen Schleusenkammerbreite von 12 Metern und einer Schiffsbreite von 11,40 Meter steht ein Manövrierspielraum von gerade einmal 30 Zentimetern pro Seite zur Verfügung. Aufgrund dieser engen Platzverhältnisse ist höchste Präzision notwendig.

Bei der Brückendurchfahrt sind sowohl die seitliche Begrenzung durch die Brückenpfeiler als auch die Durchfahrtshöhe entscheidend. Letztere wird üblicherweise relativ zu einem festgelegten Referenzpegel angegeben. In der Praxis variiert die tatsächliche Durchfahrtshöhe jedoch durch schwankende Wasserstände und unterschiedliche Beladungszustände, was es für den Schiffsführer schwierig macht, den genauen Abstand zur Brücke einzuschätzen – ein häufiger Grund für Havarien.

Die Genauigkeit von herkömmlichen GPS-Empfängern ist für die geforderte Präzision bei der Schleusenfahrt nicht ausreichend. Deshalb kommen im Projekt SEEHUND modernste Sensoren, wie LiDAR zur dreidimensionales Umgebungserfassung und hochpräzises GPS (Real Time Kinematic Global Positioning System) zum Einsatz. Aus den Sensordaten wird mittels moderner Algorithmen (Simultaneous Localization and Mapping) die Umgebung des Schiffs kartiert und die Position relativ zur Schleuse bestimmt. Basierend auf der kartierten Umgebung und der Positionsbestimmung wird eine Manöverregelung mit optimaler und kollisionsfreier Trajektoriengenerierung entworfen, um eine sichere und effiziente Schleusenfahrt zu ermöglichen. Dadurch entlastet das Assistenzsystem die Besatzung, erhöht die Sicherheit und beschleunigt die Manöverfahrt.

Für die Brückendurchfahrt wird die Durchfahrtshöhe bei der Manöverregelung berücksichtigt. Da es keine zentrale öffentliche Sammlung von Brückendaten gibt, werden diese mithilfe eines LiDAR-Sensors vom Schiff aus vermessen. Aus den Messdaten werden präzise 3D-Brückenkonturen erzeugt, die als Grundlage für die Manöverregelung dienen. Damit leistet SEEHUND einen wichtigen Beitrag zur Automatisierung und Effizienzsteigerung der Binnenschifffahrt.

Das Assistenzsystem wird auf einem Großschiff auf dem Neckar getestet und abschließend in einer Demonstration der Öffentlichkeit vorgestellt. Nach erfolgreicher Erprobung soll das System langfristig als marktreifes Produkt verfügbar gemacht werden. Die im Projekt SEEHUND gewonnenen Erkenntnisse stellen einen wichtigen Schritt in Richtung eines vollautonomen Schiffs dar und leisten somit einen Beitrag zur Automatisierung und Effizienzsteigerung der Binnenschifffahrt.