Konstanz und HTWG starten Forschungsprojekt für Ampelsteuerung mit Künstlicher Intelligenz
HTWG-Mitarbeiter Sebastian Krebs arbeitet am Forschungsprojekt "Prädiktive KI-Ampelschaltung" mit der Stadt Konstanz
Das Smart Green City-Projekt „Prädiktive KI-Ampelschaltung“ wird im öffentlichen Raum sichtbar: In der ersten Juni Woche bekommt die Bodanstraße auf Höhe der Wiesenstraße einen innovativen „Verkehrsteilnehmer“. In Zusammenarbeit mit der HTWG Hochschule Technik, Wirtschaft und Gestaltung wird eine Fußgängerampel mit modernster Sensorik ausgestattet, um neue Erkenntnisse für autonome Systeme zu gewinnen.
Ziel des Projekts ist es, die Steuerung von Fußgängerampeln effizienter und intelligenter zu steuern und forschungsrelevante Erfahrungswerte zu sammeln. Das soll mittels Vorhersage des Bewegungsmusters der Fußgänger*innen erreicht werden. Im Mittelpunkt steht dabei ein System, das mithilfe von LiDAR-Sensoren* und anschließender Auswertung durch zwei KI-Systeme das Verhalten von Fußgänger*innen analysiert. Auf Basis dieser Informationen wird die Ampelschaltung dynamisch angepasst, um Wartezeiten zu reduzieren und den Verkehrsfluss zu optimieren.
*LiDAR steht für englisch „Light Detection and Ranging“. Ein LiDAR-Sensor ist eine Technik, die mit Hilfe von Laserstrahlen Entfernungen misst, indem es Lichtimpulse aussendet und die Zeit misst, die diese benötigen, um von Objekten zurückzukehren. Aus dieser Abstandsmessung können sogenannte Punktwolken erzeugt werden, die eine abstrahierte Darstellung von Objekten ermöglichen. Die Technologie liefert keine Bilddaten und ermöglicht somit eine datenschutzkonforme Analyse der Verkehrssituation.
Technologische Grundlagen und Ablauf
Die prädiktive KI-Ampelschaltung arbeitet in mehreren Schritten:
1. Personendetektion: LiDAR-Sensoren erfassen über Lasertechnologie die Umgebung im Bereich der Ampelanlage, einschließlich sich nähernder Personen. Erfasste Objekte und Personen werden anschließend von der KI zuständig für die Detektion klassifiziert.
2. Tracking und Bewegungsanalyse: Die Bewegungen der erfassten Objekte werden durch eine zweite KI in Echtzeit analysiert. Im Anschluss wird eine Bewegungsvorhersage für alle erfassten Objekte und Personen erstellt.
3. Intentionserkennung: Das System versucht vorherzusagen, ob eine Person die Straße überqueren möchte. Die Steigerung des Vorhersagehorizonts verbessert die Fähigkeit, ab wann die Ampel erkennt, dass eine Person die Straße überqueren möchte. Eine frühere Intentionserkennung durch die Ampel ermöglicht für alle VerkehrsteilnehmerInnen eine reibungslose Ampelschaltung. Bisher konnte einer Vorhersage erst drei Sekunden vorher erkennen, ob eine Person die Straße überqueren möchte. Dies soll auf zehn Sekunden ausgeweitet werden.
4. Dynamische Ampelschaltung: Basierend auf diesen Daten kann die Ampel schneller
oder verzögert umschalten, um den Verkehrsfluss zu optimieren.
Datenschutzkonforme Umsetzung
Für die Umsetzung besonders wichtig ist die Einhaltung datenschutzrechtlicher Vorgaben. Die Erfassung durch LiDAR-Technologie erfolgt vollständig anonymisiert. Die erzeugten Punktwolken lassen keine Rückschlüsse auf personenbezogene Daten zu. Es werden keine
Bilder oder identifizierbaren Merkmale gespeichert oder verarbeitet. Das System ist damit DSGVO-konform und gewährleistet den Schutz der Privatsphäre aller Verkehrsteilnehmenden. Während der Lernphase wird zusätzlich zur LiDAR-Sensorik eine Kamera installiert,
welche als Referenz für die Punktwolken dient. Mit diesen anonymisierten Aufnahmen kann die Genauigkeit der erfassten Punktwolken überprüft und gegebenenfalls angepasst werden. Der Einsatz der Kamera ist für die Lernphase erforderlich, zeitlich aber auch auf diese
beschränkt.
Das Smart Green City-Projekt „Prädiktive KI-Ampelschaltung“ wird als Kooperation der Stadt Konstanz mit der HTWG Hochschule Technik, Wirtschaft und Gestaltung umgesetzt.
Titelbild: ©StadtKonstanz