Hochzuverlässige und echtzeitfähige Vernetzung für hochautomatisierte Land- und Baumaschinen
Der Betrieb von Land- und Baumaschinen ähnelt immer mehr komplexen Fertigungsprozessen in der Industrie. Dementsprechend hoch sind auch hier die Anforderungen an Effizienz, Präzision und Sicherheit. Automatisiertes – und perspektivisch auch komplett autonomes – Arbeiten ermöglicht eine Optimierung und Intensivierung der Prozesse. Nur Maschinen und Geräte, die solche Konzepte umsetzen, sind wettbewerbsfähig und können auch in der Zukunft zur bedarfsgerechten land- und bauwirtschaftlichen Produktion beitragen. Im Unterschied zum Anwendungsfeld „Automatisiertes und vernetztes Fahren“ im Straßenverkehr sind in Land- und Bauwirtschaft häufig unbefestigte Straßen typisch. Aus Kostengründen sind jedoch abseits jeglicher Wege oft keine digitalisierten Karten verfügbar. Andererseits ist eine sehr genaue relative und absolute Lokalisierung nötig, damit die Maschinen nicht ins benachbarte Feld oder gegeneinander fahren. Um dies möglich zu machen, soll auch bei „Funklöchern“ eine lokale „5G“-Kommunikationsinfrastruktur zur Verfügung stehen, die sowohl autark als auch eingebunden in Mobilfunknetze (und somit bei Bedarf fernkoordiniert) arbeiten kann.
Ziel im Projekt AMMCOA (Autonomous Mobile Machine Communication for Off-Road Applications) ist es, eine mobil mitführbare und infrastrukturlose Vernetzungslösung zu erforschen. Die angestrebte Lösung erfüllt lokal dieselben Anforderungen wie das „5G Taktile Internet“, insbesondere eine sehr niedrige Verzögerungszeit. Sie fügt sich automatisch in bestehende Mobilfunknetze ein und ist somit eine dynamische und bedarfsangepasste Erweiterung des 5G-Netzes. Zusätzlich wird eine integrierte, hochpräzise Lokalisierungslösung entwickelt, die die besonderen Anforderungen in Land- und Bauwirtschaft unterstützt. Zum einen werden kooperative Arbeiten mehrerer mobiler landwirtschaftlicher Maschinen untersucht. Dies stellt ein häufig vorkommendes Szenario im Ackerbau dar. Um etwa Doppelarbeiten und Überdosierungen zu vermeiden, oder das Umladen von Erntegut zu koordinieren, sind eine Maschine-zu-Maschine- bzw. Maschinen-zu-Infrastruktur-Kommunikation sowie eine hochpräzise relative und absolute Ortung notwendig. Im Projekt soll außerdem ein Straßenfertigungsszenario demonstriert werden. Dabei besteht die Herausforderung in der orchestrierten Positionierung der unterschiedlichen Baumaschinen. Basierend auf der Bewegung des Straßenfertigers sollen die anderen Baumaschinen autonom gesteuert werden.
Die zu entwickelnde Lösung soll als bedarfsangepasste, lokale Erweiterung der 5G-Netze von Mobilfunkbetreibern dienen. Ihr Einsatz ist somit nicht nur auf die hier beschriebenen Anwendungsfälle beschränkt: Sie kann auch in Szenarien eingesetzt werden, in denen schnell, gegebenenfalls zeitlich begrenzt und unabhängig von lokalen Netzwerken, eine 5G-artige Vernetzung zwischen Fahrzeugen und örtlich platzierten Maschinen benötigt wird. Das 5G-AMMCOA-Vernetzungskonzept ist somit auch eine Schlüsselkomponente für 5G-zertifizierte Produkte aller Industrieausstatter und Fahrzeughersteller.