Maik Bargmann, Robert Pflug, Daniel Hermann, Marek Junghans

• Kooperative Intelligente Verkehrssysteme (C-ITS) ermöglichen die Kommunikation zwischen Fahrrädern, anderen Verkehrsteilnehmern und Infrastrukturelementen. Das Projekt "Sichere, intelligente, vernetzte Fahrräder" (SivF) widmet sich der Analyse dieser Kommunikation in drei spezifischen und besonders latenzkritischen Verkehrssituationen. Diese Situationen bergen erhebliche Risiken für Radfahrende und erfordern eine schnelle und verlässliche Kommunikation sowie präzise Lokalisierung, um potentielle Kollisionen zu verhindern und die Sicherheit der Radfahrenden zu erhöhen. Im Mittelpunkt der Untersuchung stehen die drei Kernbereiche: (1) Kommunikation, (2) Lokalisierung und (3) Energieversorgung von C-ITS-Geräten auf Fahrrädern. Die angewandte Methodik gliedert sich in drei Teile: (1) Stand der Wissenschaft der Verkehrssysteme, (2) theoretische Szenarienanalyse und (3) praktische Versuche mit einem Versuchsfahrrad und einem Pkw. Die praktische Umsetzung erfolgt mittels speziell ausgestattetem Forschungsfahrrad und einem Pkw, der mit einer C-ITS-Empfangseinheit ausgestattet ist. Die Auswertung der Ende-zu-Ende-Latenz zeigt, dass die Latenz maßgeblich vom Systemverhalten abhängt, insbesondere von der Bereitstellung der Positions- und Zeitinformation an den C-ITS-Stack. Die theoretische Untersuchung und die praktischen Versuche haben gezeigt, dass die Nahbereichskommunikation über ITS-G5 in den ausgewählten Szenarien einen latenzarmen und hinsichtlich des Paketverlustes stabilen Kommunikationskanal darstellt. Die Positionsgenauigkeit des untersuchten C-ITS-Gerätes liegt unter Freifeldbedingungen bei etwa 2 Metern und unter Abschattungsbedingungen bei etwa 4,5 Metern, was zu einer Kompensationszeit bei warnenden Applikationen führt. Es hat sich gezeigt, dass die Kompensationszeit in einer ähnlichen Größenordnung liegt wie auch die Zeit, bis zu der die Trajektorien der Teilnehmer verlässlich prädiziert werden können. Dies verhindert eine Umsetzung von warnenden Applikationen aktuell, obwohl informierende Applikationen bereits mit den aktuellen Systemen umsetzbar sind. Die energetische Betrachtung zeigt, dass Fahrräder mit Energieversorgung per Akku genügend Energie zur Verfügung stellen, um C-ITS-Geräte versorgen zu können. Fahrräder ohne Akku benötigen hingegen speziell optimierte C-ITS-Einheiten mit geringem Energieverbrauch, um diese am Dynamo betreiben zu können. Um die Sicherheit von Radfahrenden weiter zu erhöhen und für diesen Zweck eingesetzte C-ITS-Assistenzsysteme zu optimieren, wird eine Fortsetzung der Forschung im Bereich der Fahrradsicherheit und C-ITS empfohlen. Dies umfasst unter anderem die Optimierung des System- und Sendeverhaltens, die Priorisierung der GNSS-Nachrichtenübermittlung und die Integration weiterer Datenquellen wie IMUs und Sensoren.
• Cooperative Intelligent Transport Systems (C-ITS) enable communication between bicycles, other road users, and infrastructure elements. The project "Safe, Intelligent, Connected Bicycles" (SivF) focuses on analyzing of communication between cyclists and motorists in three specific and particularly latency-critical traffic situations. These situations pose significant risks to cyclists and require fast and reliable communication as well as precise localization to prevent potential collisions and enhance cyclist safety. The study focuses on three core areas: (1) communication, (2) localization, and (3) power supply of C-ITS devices on bicycles. The applied methodology is divided into three parts: (1) state of the art of ITS systems related to bicycles, (2) theoretical scenario analysis, and (3) practical experiments with a test bicycle and a car. The practical implementation involves a specially equipped research bicycle and a car with a C-ITS receiving unit. The evaluation of end-to-end latency shows that latency is significantly influenced by system behavior, particularly the provision of position and time information to the C-ITS stack. The theoretical analysis and practical experiments have shown that proximity-based communication via ITS-G5 in the selected scenarios provides a low-latency and packet loss-stable communication channel. The positioning accuracy of the examined C-ITS device is about 2 meters under open sky conditions and about 4.5 meters under multipath conditions, leading to a compensation time in warning applications. It has been shown that the compensation time is of a similar magnitude to the time required to reliably predict the trajectories of the road users. This currently prevents the implementation of warning applications, whereas informative applications can already be implemented with the current systems. The results show that bicycles with a battery provide enough energy to power C-ITS devices. Bicycles without a battery, on the other hand, require specially optimized C-ITS units with low power consumption to be operated by the dynamo. To further enhance cyclist safety and optimize C-ITS assistance systems used for this purpose, continued research in the field of bicycle safety and C-ITS is recommended. This includes optimizing system and transmission behavior, prioritizing GNSS message transmission, and integrating additional data sources such as IMUs and sensors.