KI-Unterstützung für mehr Sicherheit im küstennahen Schiffsverkehr

Autonome Fahrzeuge stellen nicht nur im Straßenverkehr eine große Herausforderung dar. Auch für die Seewege werden Lösungen für hoch-, vollautomatisierte und autonome Schiffe entwickelt. Aber wie lassen sich autonome Schiffe in den konventionellen Schiffsverkehr integrieren? Zur Vermeidung von Unfällen wird der Schiffsverkehr im Bereich der Küsten, wo es zu sehr hohen Verkehrsdichten kommt, durch Verkehrszentralen an Land geregelt. Wie können die Operateure bei der Überwachung des künftig gemischten Schiffsverkehrs unterstützt werden? Diesen Fragen geht das durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt »LEAS« (»Landseitige Entscheidungsempfehlungen für Verkehrslagen mit hochautomatisierten bzw. autonomen Schiffen«) nach.

© Michael Bergmann
Der küstennahe Schiffsverkehr wird von Verkehrszentralen an Land geregelt und überwacht. Neben der Beobachtung eines immer dichteren Verkehrsaufkommens beinhaltet diese Aufgabe künftig auch die Überwachung eines gemischten Seeverkehrs aus konventionell gesteuerten und autonomen Schiffen. Im Bild: VTS Rotterdam.

»Die autonome Schifffahrt stellt – noch – ein Zukunftsszenario dar, jedoch eines, das in greifbare Nähe gerückt ist«, erklärt Florian Motz, Leiter der Forschungsgruppe »Organisationsergonomie« am Fraunhofer FKIE und LEAS-Verbundkoordinator. Perspektivisch müssen sich die Verkehrszentralen an Land somit nicht nur auf die Überwachung eines stetig zunehmenden Küstenverkehrs einstellen, sondern auf die Kontrolle eines Verkehrsmix aus konventionell gesteuerten sowie hochautomatisiert und autonom fahrenden Schiffen. Die Operateure in den Zentralen sollen hierzu technologische Unterstützung erhalten: Unter der Leitung des Fraunhofer FKIE erarbeiten sieben Forschungs- und Industriepartner, darunter das Fraunhofer CML, die DLR-Institute KN und MI, die Hochschule Wismar sowie Jakota Cruise Systems und Bergmann Marine, ein KI-gestütztes Entscheidungsunterstützungssystem.

Das BMBF stellt hierfür 3 Millionen Euro Förderung zur Verfügung. Florian Motz: »Wichtig war uns dabei, von Anfang an auch die künftigen Nutzer eng in die Entwicklung miteinzubeziehen. Deshalb unterstützen sechs assoziierte Partner von Anwenderseite wie das Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV), die Generaldirektion Wasserstraßen und Schifffahrt (GDWS) und der Verband Deutscher Reeder sowie vier internationale Kooperationspartner das Projekt.«

Überwachungsunterstützung via innovativem HMI

Ziel ist die Entwicklung eines KI-basierten Entscheidungsunterstützungssystems, das die aktuelle Verkehrslage auf See analysiert, Gefahrensituationen frühzeitig prognostiziert und Handlungsempfehlungen generiert. Die hierfür entwickelten Module sollen in einem innovativen Human-Machine Interface (HMI) umgesetzt werden. Letzteres soll dem menschlichen Operateur die vom automatisierten System verfolgte Intention bzw. das verfolgte Ziel und die eingesetzten Mittel anzeigen.

Weiterhin möchte LEAS bisher unbeantwortete organisatorische und rechtliche Fragestellungen rund um den Einsatz hochautomatisierter bis autonomer Schiffe untersuchen. Die Projektergebnisse sollen maßgeblich dazu beitragen, Operateure schon jetzt auf die zukünftigen Herausforderungen und Gefahrensituationen des sich wandelnden Seeschiffsverkehrs vorzubereiten.

Pragmatische Vernetzung

»Das Konsortium, das sich im Rahmen des BMBF-Projekts LEAS zusammengefunden hat, ist ideal besetzt, um diese herausfordernden Fragestellungen anzugehen. Der Einsatzbereich eines Demonstrators für Fleet Operation Center, Vessel Coodination Center und Vessel Traffic Center in Verbindung mit KI und hochautomatisierten Schiffen ist aus Produktperspektive äußerst reizvoll«, freut sich Dr.-Ing. Carsten Hilgenfeld, Leiter Forschung und Entwicklung bei JAKOTA Cruise Systems. Und auch Dr.-Ing. Michael Baldauf von der Hochschule Wismar lobt die Möglichkeiten, die sich durch die spannende Vernetzung im Rahmen des Projekts ergeben: »Mit dem im Maritimen Simulationszentrum Warnemünde installierten VTS-Simulator der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes hat das Schifffahrtsinstitut an der Hochschule Wismar in diesem Projekt nicht nur eine hervorragende technische Basis zum Test neuer Systemlösungen für die maritime Verkehrsüberwachung. Ebenso wichtig ist uns das Einbringen der praktischen Erfahrungen der Nautiker aus den Verkehrszentralen und an Bord und nicht zuletzt der Expertise aus der Forschung zum Thema Autonomer Schifffahrt.«