Die zukünftige, mobile Kommunikationsinfrastruktur: Echtzeitkartenmaterial und mehr - Dr. Heinz Mayer - Silicon Alps
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Die zukünftige, mobile Kommunikationsinfrastruktur:
Echtzeitkartenmaterial und mehr
Dr. Heinz Mayer
62. Digitaldialog, Graz, 26.2.2019
www.joanneum.at/digital
Die 7 Forschungseinheiten der JR
FACTS & FIGURES
MATERIALS Institut für Oberflächentechnologien und Photonik
HEALTH Institut für Biomedizin und Gesundheitswissenschaften
DIGITAL Institut für Informations- und Kommunikationstechnologien
POLICIES Institut für Wirtschafts- und Innovationsforschung
ROBOTICS Institut für Robotik und Mechatronik
LIFE Zentrum für Klima, Energie und Gesellschaft
COREMED Kooperatives Zentrum für Regenerative Medizin prm17301
1710
DIGITAL
3
Leitung: Dr. Heinz Mayer, Standort: Graz
JOANNEUM RESEARCH - DIGITAL ist ein zuverlässiger Partner auf dem Gebiet der
Digitalen Innovation und Transformation und entwickelt praxisorientierte High-Tech- Connected Computing
Lösungen in ausgewählten Märkten.
Mit mehr als 130 Mitarbeiter/innen legt das Institut für Informations- und
Kommunikationstechnologien seinen Fokus auf Cyber Security & Defence
Sensorik und Signalverarbeitung mit Fokus auf Bild, Video, Akustik, Radar
Fernerkundung, Kommunikations- und Navigationstechnologien Bildanalyse
Cloud-, IoT- und moderne Informationsmanagementtechnologien und Messsysteme
… und hat damit ein Alleinstellungsmerkmal in der nationalen, anwendungsorientierten
Forschungslandschaft. Intelligente Akustische
Lösungen
Fernerkundung
und Geoinformation
Weltraumtechnik und
Kommunikationstechnologie
5
Telekommunikationstechnologien – aktuelle Trends
Breitbandinitiative(n)
Mobile, terrestrische Kommunikation – nächste Generation (5G)
ITS-G5
Satellitenkommunikation – nächste Generation
QVW-Band
Mega-Constellations
6
Warum Satelliten?
Mit 2020 wird LTE
63% der Bevölkerung, aber nur
37% der Landmasse abdecken
Keine Abdeckung auf See, in der Luft
Effizienter Rundfunk (broadcast)
Weitverkehrs Sensor-Netzwerk
Backhaul
7
8
5G und Satellitenkommunikation
Revolution in der Weltraumtechnik
High Throughput Satellites liefern 50-200 GBps bis 1 TBps bis
2020+
Höhere Terminal-Datenraten (in Richtung 100 Mbits/sec
Breitband)
NGSO (nicht-geostationäre) Konstellationen (1,000+ Satelliten)
Dramatische Preis/MB Senkung
Hohe Kosteneffizienz durch Satellitentechnik
ESA Strategie: „Satellite for 5G Initiative“
Zukunftskonferenz 2018
9
Alphasat Satellit mit Q/V Band Transponder
© ESA
10 LEO Satellit mit W und Q Band Baken
© Reaktor Space Lab“Constellations” – Satelliten Formation
© ESAConstellation-class smallsat orders 1980s to date
Order Constellation Type Satellites Orbit Manufacturer Platform Mass (kg) Launch
1980s Gonets Store & forward 12 LEO NPO PM KAUR-1 233 1992-2001
2002 Gonets-M M2M / IoT 25 LEO NPO PM KAUR-1 280 2005-2018
2017 Gonets-M1 M2M / IoT 6 LEO ISS Reshetnev Ekspress-500 TBD 2019
1993 Iridium Voice & data 95 LEO Lockheed / Motorola LM-700A 689 1997-2002
2010 Iridium NEXT Voice & data 81 LEO TAS / Orbital ELiTeBus-1000 860 2017-2018
1994 Globalstar Voice & data 72 LEO Alenia / SSL LS-400 450 1998-2000 & 2007
2006 Globalstar-2 Voice & data 48 LEO Alcatel Alenia ELiTeBus-1000 700 2010 to date
1994 Orbcomm Store & forward 35 LEO Orbital MicroStar 45 1995-1999
2006 Orbcomm M2M / IoT 5 LEO OHB / Orbital Sterkh 115 2008
2008 Orbcomm OG2 M2M / IoT 19 LEO Sierra Nevada SN-100A 172 2012-2015
2008 O3b Internet trunking 8 MEO TAS ELiTeBus-1000 700 2013-14
2011 O3b Internet trunking 4 MEO TAS ELiTeBus-1000 700 2013-14
2015 O3b Internet trunking 8 MEO TAS ELiTeBus-1000 700 2018-19
2017 O3b mPOWER Internet trunking 7 MEO Boeing BSS 702 1,200 From 2021
2015 OneWeb Internet 720 LEO OneWeb / ADS OneWeb / ADS 400 2019
2016 Telesat test / BIU Internet 1 LEO SSL Dauntless 70 2017
2016 Telesat test / BIU Internet 1 LEO SSTL SSTL-42 168 2017
2018 TelesatLEO Internet 120 LEO RFP out 200 2021
2015 SpaceX Internet 4,000 LEO SpaceX 400 2020-2024
© ESA13 JR HAF-Beitrag: Karten und Szenario-Information
Referenzdaten für Test & Validierung von
automatisierten Fahrfunktionen
Zur Interpretation und Prüfung von Fahrfunktionen
Durch Simulation, Real-Test und Prüfstand
Aa
UHDmaps – Digitales Referenz-Abbild der Realität
Szenarien: 3D Karten + 3D Modelle + Sensor Reflektivität
Höchste Anspruche bei Genauigkeit, Detailgrad und Vollständigkeit
AI basierte automatische Erstellung (Skalierbarkeit & Effizienz)
Forschungslabor für 3D-Mapping
UHD Mapping – Vermessung mit Fahrzeug, Drohne und Flugzeug
UHD Maps – Automatisierte Ableitung von Referenzkarten14
Definition der UHDmaps
“Ultra High Definition Maps”
Genauigkeit: +/- 2cm
Vollständigkeit: 100%
Detailgrad: maximal, nach Stand der Technik
Inhalt
3D Karteninformation (Straßengeometrie, Topologie, Markierungen, …)
3D Umgebung (Infrastruktur, Bauwerke, Tunnels, …)
Sensordaten (LiDAR, Radar, Kamera, GNSS, IMU, DMI, …)
Formate
IPG Road5, OpenDrive, R2S, OpenCRG, OpenSceneGraph, Cloud Service15 UHDmaps – Status Quo
Leica Pegasus 2 Ultimate Dual Head
UHD Exports
Road5
OpenDrive
Road2Simulation
Cloud ServiceVermessungssystem
16 „Leica Pegasus 2 Ultimate Dual Head“
Ultimate: 2018 Version des Leica Mobile-Mapping-Systems
Dual Head: Konfiguration mit 2 Laser Scanner
für höchste Punktdichte und Vollständigkeit
Sensoren
6 x 12 Megapixel Kameras
1 x 24 Megapixel Panorama Kamera
2 x Laser Scanner (Z+F Profiler)
1 x Novatel GNSS + IMU + DMI
Vermessungsdaten mit höchster erreichbarer Genauigkeit
Absolute Genauigkeit bis zu +/- 2 cm (validiert von DIGITAL)
R (in einem 50m Korridor)
Abstand von Vermessungspunkten 1.5cm innerhalb von 25m
Abstand zwischen den Scan-Linien am Boden 15cm (bei 80km/h)
Leica Pegasus 2 Ultimate Dual Head18
ALP.Lab – Road Segments
ALP.Lab Streckennetz 5
400km hochrangige Straßen (A2, A9, S6)
25km Stadtgebiet
3
Nr. Road Segments Length
6
1 A2 Knoten Graz/West bis Laßnitzhöhe 35 km
1
2 A2 Knoten Graz/West bis Steinberg 46 km
2
3 A9 Knoten Graz West bis Knoten St. Michael 112 km
4 A9 Knoten Graz West bis Spielfeld 87 km
4
5 S35 Knoten Peggau – Bruck – S6 bis Knoten St. Michael 120 km
6 Stadtgebiet: Weblinger Kreis – Graz Nord 25 km19
Digitales Referenz-Abbild der Realität20
UHDmapProduzierte Datenmengen
21
ALP.Lab Streckennetz: 400km Autobahn, 25km Urban
Mobile Mapping Daten: ~2,5TB
~50% LIDAR: 1Mio. Punkte pro Sekunde
~50% Bilder: Pano- + 4x Planar-Kamera
Abgeleitete Vektorinformationen und Metadaten
R2S Format (gut für Analyse Funktionen geeignet): ~50MB
Road5 Simulations-Format (einzelne Punkte): ~15MB
OpenDrive Simulations-Format (Splines statt Punkt-Information):
~10MB
*) Vergleiche: 367MB HERE Karte für ÖsterreichAuswirkungen auf die mobile Datenkommunikation
22
1/2
Alle renommierten Kartenanbieter arbeiten an einer Echtzeit Aktualisierung
ihrer Navigationskarten (OTA update)
HERE will dies als Dienstleistung nicht nur für Karten sondern der
gesamten SW im Fahrzeug anbieten
Treiber & Randbedingungen
Reale Szenen bestehen aus statischen und dynamischen Objekten
Ein Fahrzeug muss im ms-Bereich reagieren können
Daten-Volumina sind für die reine Navigation selbst bei höheren Genauigkeiten
moderat
Kosten für Aktualisierung und KommunikationAuswirkungen auf die mobile Datenkommunikation
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2/2
Aktualisierungskonzepte
Das Fahrzeug als mobiler Sensor
Infrastruktur - Aktualisierung durch innovative Straßenbetreiber
Pro‘s und Con‘s der Technologien
5G
Hohe technische Leistungsmerkmale
Realisierbarkeit (Kosten) für eine flächendeckende Infrastruktur unklar
ITS-G5
Short range: gute Latenz, aber viele Stationen für ein umfassendes Streckennetz
Hat den Anspruch auf Kosteneffizienz
SatCom
Latenz: LEO besser als GEO aber noch immer „long range“
Broadcast von Änderungen der Infrastruktur kostenschonend flächendeckend realisierbar
… aber: nicht nur AV sondern Streaming-Dienste im Auto!Vielen Dank für Ihr Interesse!
DI Dr. Heinz Mayer JOANNEUM RESEARCH
heinz.mayer@joanneum.at Forschungsgesellschaft mbH
+43 316 876-5001 Institut für Informations- und
Kommunikationstechnologien
www.joanneum.at/digitalSie können auch lesen
