Verbundprojekt: GN2plus - Autonomes Navigieren und optimiertes Manövrieren von kooperierenden Schiffen in sicherheitskritischen Bereichen; Teilvorhaben Universität Rostock

Abstract

Ziel des Projektes GN2plus war die Fortführung der Arbeiten aus dem Vorgängerprojekt GN2, wo automatische Anlegemanöver mit dem VWFS DENEB (Eigner BSH) und dem Messkatamaran MESSIN (Eigner Universität Rostock, URO) erfolgreich durchgeführt wurden. In GN2plus bestand die Aufgabe für den Lehrstuhl Regelungstechnik am Institut für Automatisierungstechnik darin, ein kooperatives automatisches Ausweichmanöver von drei Fahrzeugen in sicherheitskritischen Bereichen, wie im Hafen, zu absolvieren. Die Kooperation wurde durch die Vernetzung und den dadurch ermöglichten Datenaustausch gewährleistet, so dass die Ausweichtrajektorien für alle drei Fahrzeuge gleichzeitig energieoptimal berechnet werden konnten. Die Optimierung fusste auf einer nautisch validen Bahnplanung, die durch die ISSIMS GmbH erstellt wurde. Sowohl für Trajektorienoptimierung als auch die automatisierte Fahrzeugführung wurden regelungstechnische Modelle für das Verhalten der Fahrzeuge abgeleitet. Auf dieser Basis erfolgte die fahrzeugübergreifende Trajektorienplanung sowie die Fahrzeugsteuerung durch nichtlineare Optimierung und modellprädiktive Regelung. Die zentrale Planung der Ausweichtrajektorien für alle drei Fahrzeuge berücksichtige die örtlichen Hafenbeschränkungen sowie die geltenden COLREGs (Kollisionsverhütungsvorschriften) für das Hafengebiet und die Umfeldetektionen des Projektpartners RWTH. Unter Nutzung des unbemannten Fahrzeugs Messin und dem virtuell operierenden Arbeitsboot wurde die Entwicklungen in einem automatisierten kooperativen Hafenszenario erprobt. Dabei wurde durch DENEB, Messin und die virtuelle Bernhard Lampe ein komplexes Begegnungs- und Kreuzungsszenario im Hafen von Rostock nachgebildet und erfolgreich im Marine Hafen von Rostock gefahren. Die nautische Relevanz und Übertragbarkeit wurde durch die Expertise der BSH-Kollegen sichergestellt.