Die Multikopter sind los! Praxistest für das Swarmtool

Katastropheneinsätze erfordern schnelle und detaillierte Informationen zum betroffenen Gebiet. Doch wie lassen sich diese Informationen zeitnah und ohne eventuelle Gefährdung für den Menschen gewinnen? Eine Möglichkeit zur bildbasierten Lageerfassung bieten mit Kameras und einfachen Navigationsgeräten ausgestattete Multikopter oder UAVs (Unmanned Aerial Vehicles), die schnell und einfach einsetzbar und dazu noch vergleichsweise kostengünstig zu betreiben sind. Jedoch ist die Reichweite einzelner Multikopter begrenzt, was eine flächendeckende Abbildung von größeren Gebieten aufwändig werden lässt. Eine Lösung zu diesem Problem bietet der Betrieb eines aus mehreren UAVs bestehenden Schwarms, wie er in der Schwarm-Explorationsgruppe des Instituts für Kommunikation und Navigation u.a. im Rahmen von VABENE++ entwickelt und bereits im Mai vorgestellt wurde.

Inzwischen wurde das System umfangreich getestet und besonders hinsichtlich der Bedienbarkeit optimiert. Der Benutzer definiert lediglich ein Interessensgebiet mit einem Tablet oder Computer und den Rest erledigt das System automatisch. Zunächst wird das Gebiet in Unterregionen unterteilt, Punkte ermittelt, an denen Fotos für eine flächendeckende Kartierung aufgenommen werden müssen und schließlich optimale Flugrouten von Punkt zu Punkt berechnet. Die Multikopter fliegen diese Routen im Anschluss ab, nehmen Bilder auf und übertragen diese zu einem Empfänger. Von hier werden sie in eine zentrale Datenbank geladen und dort zu einem Mosaik weiterverarbeitet. Alles ohne erforderliche Fachkenntnisse des Nutzers. Sollte ein UAV unterwegs ausfallen, wird das noch ausstehende Gebiet ebenfalls automatisch an die verbleibenden UAVs umverteilt, was den Einsatz des Schwarms besonders robust macht.

Im Sommer 2017 zeigten die Feldexperimente mit einem Parallelbetrieb von bis zu vier UAVs die Effizienz und Skalierbarkeit des Systems in Bezug auf die Größe des Gebietes und die Anzahl der UAVs. Grundsätzlich eignet sich das System des Multikopter-Schwarms nicht nur für Katastrophenschutzanwendungen, sondern für jeden Bereich, der Bildaufnahmen und eine Übertragung von Daten an einen zentralen Standort erfordert. Hierzu zählen auch z.B. die intelligente Landwirtschaft oder zivile Überwachungsanwendungen. Im Projekt HEIMDALL werden die bisherigen Entwicklungen beispielsweise zum Schutz vor Waldbränden genutzt.