Viele Wege führen zum Übersichtsbild: Pfadplanung für Drohnenschwärme

Ein Wald steht in Brand: Noch bevor die Feuerwehr mit den Löscharbeiten beginnt, braucht sie sein Überblicksbild. In dem Fall könnten Drohnenschwärme zum Einsatz kommen, die das betroffene Gebiet abfliegen und Bilder aufnehmen. Doch woher wissen die Drohnen, welche Wege sie im Idealfall abfliegen? Jürgen Scherer arbeitet an einer Verbesserung der Pfadplanung für Drohnenschwärme.

Pfade wollen geplant und die Kommunikation zwischen Drohnen untereinander sowie zur Basisstation bestmöglich gestaltet werden. Denn, so der Doktorand am Institut für Vernetzte und Eingebettete Systeme Jürgen Scherer, „es ist gar nicht so einfach, eine maximal gute Performance von Drohnenflotten mit einer Aufgabe wie dieser zu erreichen.“ So müssen die Drohnen immer in gewisser Nähe zueinander unterwegs sein, um in Kommunikation zu bleiben. Außerdem sind die Energieressourcen der kleinen Flugobjekte (Unmanned Aerial Vehicles, UAV) beschränkt, weswegen sie immer wieder zur Basisstation zurückkehren müssen, um einen Batteriewechsel vorzunehmen. Da kann es auch schon mal vorkommen, dass andere Flottenmitglieder mitfliegen müssen, um den Abstand gering zu halten. Und das alles soll auch noch möglichst autonom funktionieren.

Jürgen Scherer legt gemeinsam mit seinen Kolleginnen und Kollegen einen Schwerpunkt auf Kommunikation: „Wir haben Experimente durchgeführt, um die Drahtloskommunikation in der Luft zu analysieren. Daraus lassen sich Eigenschaften ableiten, die wir dann in der Folge bei der Pfadplanung berücksichtigen können.“ Die Forschungsgruppe unter der Leitung von Bernhard Rinner arbeitet zu „persistant surveillance“, also einer beständigen Überwachung eines Gebietes durch Drohnen, die trotz kombinierten Kommunikations- und Batteriebeschränkungen möglichst verlässlich funktioniert. Scherer hat für seine Dissertation schon einen großen Teil der Experimente abgeschlossen; nun geht es darum, das neu gewonnene Wissen in einen Text zu gießen.

Damit soll ein weiterer Baustein hin zu einem sinnvollen Einsatz von Drohnen zur Unterstützung von Einsatzkräften gelegt werden. Freilich, es gibt noch viel zu tun, so Scherer: „Mich interessiert, wie wir Drohnen wirklich autonom fliegen lassen können. Das ist noch alles andere als eine g’mahte Wies’n.“ Außerdem gebe es in der praktischen Umsetzung noch viele Probleme zu bewältigen, bis die kleinen Flieger wirklich hilfreiche Gefährten in gefährlichen Situationen werden können: So gibt es noch viele Gebiete ohne verlässliche GPS-Versorgung; rüstet man nun die Drohnen auf eine kamerabasierte Navigation ohne GPS um, gibt es bei Bränden Schwierigkeiten, weil die Kameras aufgrund der Rauchentwicklung nicht hinreichend funktionieren. Auch Wind setzt den Drohnen stark zu. Ziel sei es für Scherer, „ein unterstützendes Drohnensystem zu entwickeln, das im Ernstfall so funktioniert, dass der Eingriff der Einsatzleiterinnen so klein wie möglich und der Nutzen der UAVs so groß wie möglich ist.“

Dazu möchte Jürgen Scherer gerne noch viele weitere Beiträge leisten, am liebsten in der akademischen oder industriellen Forschung. Er, der vor seiner Anstellung als Doktorand gemeinsam mit Freunden ein eigenes Unternehmen für Softwareentwicklung und Programmierung hatte, lernte das akademische Umfeld sehr zu schätzen: „Man kann sich ein Fach in all seiner Breite ansehen. In der Praxis macht man, womit sich Geld verdienen lässt, das schränkt den Blick aber auch häufig ein. Im Akademischen ist man flexibler, und stößt damit auch in Gebiete vor, die einem im praktischen Alltag (vorerst) verwehrt bleiben.“