Luftfahrzeuge wie Drohnen oder Minihelikopter, die zur Überwachung von weitläufigen Gebieten eingesetzt werden, können mittels eines neuen visuellen Navigationssystems während des Kontrollfluges sichere Landeplätze erkennen und sie im Notfall ebenso zielgenau wie Ladestationen anfliegen. Daran arbeitet eine Forschungsgruppe an der Universität Klagenfurt. Die Technologie dahinter wurde vor kurzem patentiert. Geplant ist auch ein Spin-off, das im Agrarsektor aktiv werden soll.
Minihelikopter müssen derzeit meist noch von Menschen gesteuert werden. Um autonome Luftfahrzeuge zu verbessern, etwa wenn Naturschutzgebiete über längere Zeit überwacht, Katastrophengebiete erkundet oder Agrarflächen kontrolliert werden, haben Forscher die Navigation weiterentwickelt. "Der Minihelikopter sucht sich während seiner Mission visuelle Punkte, die für eine sichere Landung geeignet sind. Das sind flache Oberflächen, die wenig Struktur, also keinen Bewuchs wie längere Gräser, aufweisen", erklärte Christian Brommer, Teil der Forschungsgruppe Control of Networked Systems (CNS) an der Universität Klagenfurt, im Gespräch mit der APA.
Maschinenlernende Drohne
Das Flugobjekt merkt sich diese Orte und landet dort, falls etwa die Positionsbestimmung und Navigation mittels GPS versagt oder sich die Batterie unerwartet leert. Um die Oberfläche einzuordnen, also beispielsweise sicherzustellen, dass es keine größeren Steine gibt, die den Propeller beschädigen könnten, wurde die Software mit Machine Learning trainiert. Ebenfalls visuell – mittels bestimmter Markierungen – erkannt wird der Landepunkt, wo der Minihelikopter automatisch wieder aufgeladen wird. Hier geht es ebenfalls um eine präzise Landung, die durch GPS nicht gesichert ist. "Ansonsten lädt der Helikopter nicht auf und der Zyklus ist unterbrochen", so Brommer.
Anwendungen wie Google Maps würden den Eindruck vermitteln, dass GPS sehr genau sei. Bei kommerziell verfügbaren Angeboten betrage die Abweichung aber zum Teil eineinhalb Meter. "Die Landestationen sind maximal einen Quadratmeter groß. Bei GPS besteht die Wahrscheinlichkeit, dass wir nicht haargenau landen können. Da helfen uns die Marker", sagte Brommer. Bei einem elfstündigen Probeflug sei die vollständige Autonomie bereits erfolgreich getestet worden.
Menschliches Eingreifen nicht nötig
Eignen würde sich die Technologie vor allem für langfristige Beobachtungsaufgaben, die ohne menschliches Eingreifen auskommen sollen. In der Landwirtschaft könnten Anbauflächen regelmäßig aus der Luft analysiert werden, um den Einsatz von Dünger zu reduzieren. Hier habe es erste Feldtests in den USA gegeben. Auch in Erdbeben- oder Überschwemmungsgebieten würde die erhöhte Autonomie der Fluggeräte hilfreich sein. In einem aktuellen Projekt mit einem Netzbetreiber in Kärnten wird zudem erforscht, wie Drohnen bei der Inspektion von Strommasten genutzt werden könnten.
Eingereicht wurde das im Jänner 2024 genehmigte Patent schon im Jahr 2019 von fünf Forschern, die zu diesem Zeitpunkt am Jet Propulsion Laboratory der Nasa am California Institute of Technology (USA) tätig waren. Drei davon – Christian Brommer sowie Roland Brockers und Stephan Weiss – sind aktuell Teil der Forschungsgruppe an der Universität Klagenfurt. Nun ist die Gründung eines Spin-offs geplant. (APA, 27.2.2024)