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ModalX: Sensorgestützte und datenschutzkonforme Modalitätsextraktion

Lese­zeit: 7 Minu­ten
ModalX: Sensorgestützte und datenschutzkonforme Modalitätsextraktion

Im Pro­jekt „ModalX“ wird ein neu­ar­ti­ger und poten­zi­ell dis­rup­ti­ver Lösungs­an­satz für die inter­mo­da­le Mobi­li­tät erforscht, bei dem die aktu­el­le Nut­zung bestimm­ter Ver­kehrs­mit­tel im ÖPNV- und Indi­vi­du­al­ver­kehr auto­ma­tisch erkannt wird. Ziel ist es, eine zuver­läs­si­ge und auto­ma­ti­sche Moda­li­täts­er­ken­nung mit einer ver­trau­ens­wür­di­gen Edge-Cloud-basier­ten Platt­form zu schaf­fen. Die­se kann z. B. für klug gebün­del­te Mobi­li­täts­dienst­leis­tun­gen wie Loca­ti­on-Based-Ser­vices oder E‑Ticketing die­nen und mit wei­ter­ge­hen­den Daten­räu­men (z. B. GAIA‑X oder Daten­raum Mobi­li­tät) und Mehr­wehr­diens­ten ver­knüpft sein. Somit unter­stützt die geplan­te ModalX-Platt­form Anwen­dun­gen im ÖPNV-Bereich und leis­tet einen wich­ti­gen Bei­trag zur nach­hal­tig erfolg­rei­chen Digi­ta­li­sie­rung und der Ver­kehrs­wen­de Deutschlands.

Die Stadt­wer­ke Mün­chen (SWM) wer­den an die­sem stra­te­gisch wich­ti­gen Vor­ha­ben ohne För­der­mit­tel­be­darf mit­wir­ken und ModalX auf viel­fäl­ti­ge Wei­se unter­stüt­zen: mit Know-how zur Mobi­li­tät in Mün­chen, zum Fahr­gast­ver­hal­ten, wei­te­ren Mehr­wert stif­ten­den Anwen­dungs­fäl­len und Ein­sich­ten für Ver­kehrs­un­ter­neh­men sowie mit der Opti­on der zukünf­ti­gen Inte­gra­ti­on in die SWM-Sys­tem­land­schaft im Fall des erfolg­rei­chen ModalX-Projektes.

Auf­bau­end auf den For­schungs­er­geb­nis­sen des Deut­sches Zen­trums für Luft- und Raum­fahrt (DLR) – hin­sicht­lich einer sen­sor­ge­stütz­ten Ermitt­lung des jeweils aktu­ell genutz­ten Ver­kehrs­mit­tels im ÖPNV-Ver­kehr – und dem Know-how von sepp.med – hin­sicht­lich hoch­si­che­rer und daten­schutz­freund­li­cher mobi­ler Cyber­si­cher­heits­lö­sun­gen sowie ver­trau­ens­wür­di­ger Cloud-Infra­struk­tu­ren – sol­len die ver­schie­de­nen Sen­so­ren und Schnitt­stel­len, die in mobi­len End­ge­rä­ten zur Ver­fü­gung ste­hen, im Real­be­trieb auf ihre Taug­lich­keit bei ver­schie­de­nen Mobi­li­täts­an­ge­bo­ten getes­tet werden.

Immer mehr Mobilitätsangebote, immer weniger Übersicht

Die Men­schen in der Stadt und auf dem Land sind mul­ti­modal unter­wegs. Immer öfter benut­zen sie mehr als nur ein Trans­port­mit­tel, um zur Arbeit, zum Ein­kau­fen oder zu Frei­zeit­ak­ti­vi­tä­ten zu gelan­gen. Neben den klas­si­schen Trans­port­mit­teln, wie dem eige­nen Fahr­zeug oder Fahr­rad, Bus/Bahn/Tram oder schlicht zu Fuß, sind in den letz­ten Jah­ren eine Rei­he neu­er Trans­port­mög­lich­kei­ten mit neu­en Mobi­li­täts­diens­ten hin­zu­ge­kom­men. In städ­ti­schen Umge­bun­gen sind in den letz­ten Jah­ren ver­mehrt soge­nann­te Sharing-Ange­bo­te ent­stan­den, bei denen Fahr­rä­der, E‑Scooter, E‑Motorräder oder ande­re Fahr­zeu­ge ad-hoc per Smart­phone gemie­tet wer­den kön­nen – meist mit kilo­me­ter- oder minu­ten­ge­nau­er Abrech­nung direkt über die Smart­phone-App des jewei­li­gen Anbie­ters. In länd­li­chen Umge­bun­gen fin­den Sharing-Ange­bo­te in Form von Ruf­bus­sen, Fahr­ge­mein­schaf­ten (Ridesha­ring) und der smar­ten Nut­zung pri­va­ter Taxis als Ergän­zung des Lini­en­ver­kehrs zuneh­men­de Beliebtheit.

Durch die stei­gen­de Anzahl an Mobi­li­täts­al­ter­na­ti­ven und die rasan­te Geschwin­dig­keit, in der neue Diens­te ent­ste­hen oder auch wie­der ver­schwin­den, ist es für Nut­zer schwie­rig, den Über­blick zu behal­ten. Dies gilt beson­ders beim Wech­seln in ein neu­es Gebiet, in dem wie­der ande­re Mobi­li­täts­dienst­leis­ter mit ande­ren Lösun­gen prä­sent sind. Jeder ein­zel­ne Mobi­li­täts­an­bie­ter stellt eine eige­ne Smart­phone-App bereit, in der ein Nut­zer einen Account erstel­len sowie pri­va­te und sen­si­ble Daten zur Abrech­nung hin­ter­le­gen muss. Die­se indi­vi­du­el­len Apps haben jeweils ihre eige­ne Nut­zer­schnitt­stel­le mit ihrem eige­nen „Look & Feel“ und eige­ner Anord­nung von Funk­tio­nen, was die Nutz­bar­keit erschwert.

Aus die­sen Grün­den ist die­se Viel­zahl an Insel­lö­sun­gen für den Nut­zer unüber­sicht­lich, zeit­rau­bend, wenig daten­spar­sam und bis­wei­len sogar unsi­cher. Wün­schens­wert wäre es viel­mehr – sowohl für Fahr­gäs­te als auch für Ver­kehrs­be­trie­be wie die Stadt­wer­ke Mün­chen und die rund 140 wei­te­ren Ver­kehrs­be­trie­be in Deutsch­land – wenn auf die Instal­la­ti­on respek­ti­ve auf die Ent­wick­lung und Pfle­ge indi­vi­du­el­ler Apps und kos­ten­träch­ti­ger Ticke­ting-Lösun­gen ver­zich­tet wer­den könnte.

Die Lösung: Sensor-basierte Modalitätserkennung, datenschutzkonforme Datenverarbeitung und einfache Abrechnung

Statt einer Ansamm­lung unter­schied­li­cher Apps auf dem Smart­phone eines mul­ti­moda­len Fahr­gas­tes soll­te es ein zuver­läs­si­ges Abrech­nungs­ver­fah­ren auf Basis von daten­schutz­freund­li­chen Pseud­ony­men geben, das auf schein­bar magi­sche Wei­se die tat­säch­li­che Nut­zung der unter­schied­li­chen Ver­kehrs­mit­tel berück­sich­tigt. Die tech­ni­schen Grund­la­gen dafür bie­ten Daten aus den in Smart­phones ver­füg­ba­ren Sen­so­ren in Kom­bi­na­ti­on mit moder­nen Edge-Cloud-basier­ten Daten­räu­men und ver­trau­ens­wür­di­gen Algo­rith­men aus dem Bereich der „künst­li­chen Intel­li­genz“ (KI).

Eine essen­zi­el­le Vor­aus­set­zung hier­für ist es, eine zuver­läs­si­ge Sen­sor-basier­te Moda­li­täts­er­ken­nung über „schlaue Algo­rith­men“ und die ver­trau­ens­wür­di­ge und daten­schutz­freund­li­che Inte­gra­ti­on mit Edge-Cloud-basier­ten Daten­räu­men zu schaffen.

ModalX legt die Grundlage für zukunftsweisende Mobilitätsdienstleistungen auf Basis von Location-Based-Services

Die Erfor­schung und Lösung der bei­den beschrie­be­nen Pro­blem­fel­der sind Gegen­stand des ModalX-Vor­ha­bens, das zudem die Grund­la­ge für die brei­te Nut­zung klug gebün­del­ter Mobi­li­täts­dienst­leis­tun­gen auf Basis von Loca­ti­on-Based-Ser­vices mit zukunfts­träch­ti­gen, schein­bar ticket­lo­sen Abrech­nungs­ver­fah­ren bereitstellt.

Die­se zukunfts­träch­ti­gen Sen­sor- und Edge-Cloud-basier­ten Mobi­li­täts­kon­zep­te haben das Inter­es­se der Stadt­wer­ke Mün­chen GmbH (SWM) – Resort Mobi­li­tät – geweckt. Durch die zen­tra­le Rol­le der Stadt­wer­ke Mün­chen im Ver­band deut­scher Ver­kehrs­un­ter­neh­men (VDV) ist zudem die Ver­wer­tung der For­schungs­er­geb­nis­se inner­halb Deutsch­lands und dar­über hin­aus sichergestellt.

Die Projektpartner

modal x projektteam

Das Kern­team des ModalX-Pro­jekts (von links): Fr. Dr. Este­fanía Muñoz Díaz und Dmi­try Guben­ko (DLR), Sebas­ti­an Pols­ter, Dr. Mar­tin Bei­ßer und Micha­el Soll­frank (sepp.med gmbh)

DLR

Das Deut­sche Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR) wird als For­schungs­part­ner mit aus­ge­wie­se­ner Exper­ti­se im Bereich der Mobi­li­täts­for­schung neue Algo­rith­men der Signal­ver­ar­bei­tung von Smart­phone-Sen­sor­da­ten erfor­schen. Auf die­ser Basis erfolgt die Ent­wick­lung leis­tungs­fä­hi­ger KI-Metho­den für den Ein­satz im Smart­phone und im Backend-Ser­ver, die ein auto­ma­ti­sches Detek­tie­ren einer aus­ge­wähl­ten Grup­pe von Ver­kehrs­mit­teln ermöglicht.

DLR ist für die wis­sen­schaft­li­chen Arbei­ten im ModalX-Pro­jekt ver­ant­wort­lich. Zur Detek­ti­on und Klas­si­fi­zie­rung des jewei­li­gen Trans­port­mit­tels sol­len die Daten der unter­schied­li­chen, sich regel­mä­ßig in Smart­phones befin­den­den Sen­so­ren – Träg­heits­sen­so­ren, Magne­to­me­ter, Licht­sen­sor, Mikro­fon und GNSS-Emp­fän­ger (glo­ba­les Satel­li­ten­na­vi­ga­ti­ons­sys­tem) – sys­te­ma­tisch unter­sucht wer­den. Unter Ver­wen­dung von Sen­sor-Roh­da­ten aus umfang­rei­chen Mess­kam­pa­gnen wird DLR neu­ar­ti­ge Signal­ver­ar­bei­tungs­al­go­rith­men, die ins­be­son­de­re auch leis­tungs­fä­hi­ge Metho­den der KI beinhal­ten wer­den, erfor­schen. Zum Ent­wi­ckeln, Adap­tie­ren und Trai­nie­ren der Algo­rith­men wer­den Ver­su­che mit Pro­ban­den in rea­len Umge­bun­gen durchgeführt.

sepp.med

sepp.med ist zustän­dig für die Ent­wick­lung des ModalX Soft­ware Deve­lo­p­ment Kit (SDK) für die Aus­ar­bei­tung des in die­sem Anwen­dungs­fall essen­zi­el­len Daten­schutz­kon­zepts sowie für die ver­trau­ens­wür­di­ge Inte­gra­ti­on in ent­ste­hen­de Edge-Cloud-basier­te Daten­räu­me wie GAIA‑X. Dies erlaubt es, wei­te­re Mehr­wer­te durch die daten­schutz­freund­li­che Aus­wer­tung der anfal­len­den Mobi­li­täts­da­ten erschlie­ßen zu können.

sepp.med ist für die Pro­jekt­ko­or­di­na­ti­on, die Abstim­mung der Hard- und Soft­ware-Anfor­de­run­gen sowie für die Erstel­lung der Soft­ware-Archi­tek­tur samt des essen­zi­el­len Daten­schutz­kon­zep­tes ver­ant­wort­lich. Die Ent­wick­lung des ModalX-SDK (Nut­zer-Inter­face, Sen­sor-Schnitt­stel­le und Kom­mu­ni­ka­ti­ons­schnitt­stel­le sowie Backend-Ser­ver) erfol­gen auf Basis ent­spre­chen­der Pro­jekt­er­fah­run­gen, z. B. durch die Ent­wick­lung von Kom­po­nen­ten zur Aus­wer­tung und Dar­stel­lung von stre­cken­ab­hän­gi­gen Mess­wer­ten an Ober­lei­tungs­sys­te­men im Stra­ßen­bahn­ver­kehr und viel­fäl­ti­gen Cli­ent-/Ser­ver-Sys­te­men im Bereich medi­zi­ni­sche Bild­da­ten­ver­ar­bei­tung. Aus dem medi­zi­ni­schen Bereich lei­ten sich auch die Erfah­run­gen für zer­ti­fi­zie­rungs­fä­hi­ge Daten­schutz­kon­zep­te ab.

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