1.1 Simulator

Innerhalb dieses Arbeitspaketes wird ein virtuelles Abbild des Testfeldes für die automatisierten Testfahrten erstellt. Dieses beinhaltet den Teil des Dortmund-Ems-Kanals vom Hafen in Dortmund bis hin zur Schleuse in Waltrop. Neben der reinen Darstellung der Umgebung wird die auf Unity3D basierte Visualisierungsumgebung um die Ausgabe von virtuellen Sensordaten für die Weiterverarbeitung im AP 1.2 erweitert.
In enger Verzahnung mit AP 2 werden Sensormodelle erzeugt, welche die Messwerte bzgl. Datenstruktur, Messfrequenz und Genauigkeiten so ausgibt, wie es auch mit den ausgewählten Sensoren im realen Testfall zu erwarten ist. Die Vorverarbeitung der virtuellen Messwerte ist ebenfalls Bestandteil dieses Arbeitspakets. In diesem Arbeitsschritt wird der Datentransfer an die Anforderungen bzgl. Datenstruktur und Messfrequenz des Fahrverhaltensmoduls/der KI angepasst.

Weiterhin wird in diesem Arbeitspaket das simulierte Binnenschiff des Simulators sukzessive den realen Gegebenheiten des realen, zu automatisierenden Schiffs angepasst. Zu diesem Zweck werden insbesondere die Aktorik- und Sensorikkomponenten in entsprechenden Simulationsmodellen abgebildet. Dadurch wird eine adäquate Wiedergabe der realen Gegebenheiten für die simulativen Voruntersuchungen gewährleistet. Dieser iterative Prozess zieht sich aufgrund der schrittweisen Ausstattung und Integration der Schiffsführungsalgorithmen über einen Großteil der Projektlaufzeit hin.
In Vorbereitung der Entwicklung von Algorithmen zur Schiffsführung anhand von Realdaten im Schiffssimulator wird weiterhin eine Methode integriert, die sowohl die Ausgabe von virtuellen Messungen als auch die Ausgabe von gespeicherten realen Messungen ermöglicht. Eine besondere Herausforderung stellt in diesem Zusammenhang die realitätsnahe Manipulation der realen Messungen dar, welche aufgrund ggf. unterschiedlicher Trajektorien notwendig wird (das simulierte Schiff kann sich anders verhalten, als der Schiffsführer dies in einer vergleichbaren Situation getan hat, wodurch Messungen an anderen Positionen nötig werden).
Im Rahmen dieses Arbeitspakets sind mehrere Iterationsschleifen vorgesehen, welche aufgrund von neuen Messwerten, veränderlichen Umgebungsbedingungen, Erweiterungen des Versuchsschiffs etc. anfallen. Um eine realitätsnahe Abbildung der Gegebenheiten zu erreichen, enthält dieses Arbeitspaket daher neben einem vorbereitenden Anteil auch einen parallelen Strang für die Iterationsschleifen und notwendigen Erweiterungen.

Um die virtuellen Sensordaten möglichst in Echtzeit oder schneller zu generieren ist eine entsprechend leistungsfähige Hardware im Hintergrund nötig. Hierzu kann die Simulationsinfrastruktur des „Versuchs- und Leitungszentrum autonome Binnenschiffe“ (www.velabi.de) verwendet werden. Die entstehende Simulationsumgebung, sowie die Interaktion mit dem virtuellen Testschiff kann dort in einer 360°-3D-Rundprojektion getestet werden.