Netzwerke von Mikrodrohnen: Was sollen sie können?

Mikrodrohnen finden schon in vielerlei Gebieten Anwendung: So stellen die Beobachtung von Gebieten aus der Luft oder der Einsatz im Katastrophenmanagement umfassende Anforderungen an die kleinen Flieger. Diese wurden nun in einem neuen Konzept zusammengefasst.

„Mikrodrohnen sind heute schon mit Sensoren wie Kameras ausgestattet, die es ermöglichen, Informationen über ein Gebiet zu sammeln“, erklärt Torsten Andre (Institut für Vernetzte und Eingebettete Systeme). Dies sei beispielsweise im Katastrophenfall sinnvoll, wenn es gilt, die Rettungskräfte mit Bildern von dem betroffenen Areal zu versorgen.

Meist kommen in so einem Fall mehrere Mikrodrohnen zum Einsatz. Dies erfordert Kommunikation auf verschiedenen Ebenen: Zwischen den Mikrodrohnen selbst (air-to-air), zwischen der Basis am Boden und der Drohne (ground-to-air) sowie zwischen der Drohne und der Bodenstation (air-to-ground). Torsten Andre hat nun gemeinsam mit anderen WissenschaftlerInnen daran gearbeitet, die Kommunikationsanforderungen zusammen zu fassen, die sich durch ein solches Netzwerk ergeben.

„Die Bedürfnisse fassen wir in Bausteinen zusammen“, erklärt Andre. Die ForscherInnen beziehen sich dabei auf eigene Erkenntnisse und real umgesetzte Experimente. Sie gehen davon aus, dass diese neue Form der Systemrepräsentation dabei unterstützen könnte, verschiedene Anwendungsanforderungen zu spezifizieren und umzusetzen.

Die Anforderungen lassen sich in vier Bausteine zusammenfassen: Erstens ist die „Kontrolle“ des Systems durch Benutzer oder eine Zentrale notwendig, wobei diese an Bedeutung verliert, je autonomer die Drohnen agieren. Zweitens soll das System mit Hilfe von z.B. Kameras die Umgebung „wahrnehmen“. Ergebnisse können Bilder, Videos oder Messdaten sein. Drittens sollen die Drohnen sich selbstständig „koordinieren“, das heißt beispielsweise zusammenarbeiten und mögliche Zusammenstöße verhindern. Der vierte Block betrifft das „Verbinden“ von Informationen zwischen zwei verschiedenen Punkten. In Summe geht es darum, dass das System auch ohne menschliche Intervention gemeinsame Missionen absolvieren kann.

In all diesen Bereichen sei, so Andre und seine KollegInnen, weitere Forschung und Entwicklung nötig, um die Anpassung, Heterogenität, Sicherheit und Qualität von Mikrodrohnen-Netzwerken weiter zu verbessern.

Das neue Konzept haben Torsten Andre und seine KollegInnen zuletzt in folgender Publikation vorgestellt:
Andre, T.; Hummel, K.; Schoellig, A.; Yanmaz, E.; Asadpour, M.; Bettstetter, C.; Grippa, P.; Hellwagner, H.; Sand, S. & Zhang, S.. Application-Driven. Design of Aerial Communication Networks. IEEE Communications Magazine, 52(5), 129-137.

 

Das Konzept kann auch auf andere Robotersysteme übertragen werden. Derzeit wird ein Robotersystem (am Institut für Vernetzte und Eingebettete Systeme) zur autonomen Erkundung von Gebäuden entwickelt, in denen das Konzept angewendet wird. Das Projekt wird im Rahmen der Lakeside Labs vom Kärntner Wirtschaftsförderungsfonds (KWF) gefördert.

Fotos: AAU/Lakeside Labs