Abteilung Unbemannte Luftfahrzeuge

Sensorfusion und Umweltwahrnehmung



Stereokamera am ARTIS-Flugversuchsträger

Erstellung eines 3D-Hindernismodells während eines Fluges in einem urbanen Gelände
Hubschrauber mit montierter Kamera und Laser-Abstandssensor
Laserpunktwolke von Haus-Hindernisstruktur

Der sichere Flug in beliebigen Szenarien erfordert ein Situationsbewusstsein, das die Eigenschaften der Umgebung mit berücksichtigt. Dies bedeutet vor allem, dass das Luftfahrzeug auch bei Abriss von Funkverbindungen und außerhalb des Sichtkontakts von Piloten Gefahren selbstständig erkennen und vermeiden muss. Dies wird ermöglicht durch die Erfassung der Umgebungsmerkmale mit Kameras, Laserscannern und weiteren Sensoren und die Anwendung von intelligenten Algorithmen zur Integration der Umgebungseigenschaften in die Flugsteuerung. Die dabei anzuwendenden Verfahren sind mit denen aus den Bereichen Robotik und Automatisierungstechnik verwandt, müssen allerdings auf die speziellen Anforderungen von unbemannten Luftfahrzeugen angepasst werden. Für die Evaluation neuer Verfahren wurde das Bild- und Sensordatenverarbeitungssystem in die Simulationsumgebung und in die Flugsteuerung integriert.

Von zunehmender Bedeutung ist die Fusion von Daten aus Satellitennavigation sowie Kamera- Laser- und Inertialsensoren und die Integration der gesamten Sensordatenverarbeitung in ein zuverlässig fliegendes Gesamtsystem. Die Umgebungssensoren werden dabei unter anderem zur Detektion von Gefahren sowie der Eigenbewegung des Luftfahrzeugs genutzt. Darüber hinaus werden Sensoren als Nutzlasten für weiterführende Anwendungen wie der Umgebungskartografie verwendet.

Die in den vergangenen Jahren entwickelten und bereits mit unbemannten Hubschraubern erprobten Forschungsthemen sind unter anderem:

  • Verbesserung der Flugzustandsschätzung, Verringerung der Inertialdrift und Stabilisierung des (Schwebe-)fluges auch bei Fehlern und Ausfall der Satellitennavigation durch Bestimmung von Eigenbewegung und -position mit Mono- und Stereobilddaten,
  • Automatische Suche und Verfolgung von bewegten Bodenobjekten,
  • Luftbildaufnahme mit intelligenter Kamerasteuerung und automatisches Zusammensetzen von Luftbildern zu einer Karte,
  • Erkennung und Kartierung von Gefahren wie Gebäuden in Echtzeit mit stereo- und laserbasierten Entfernungsmessungen sowie die Vermeidung von Kollisionen mit detektierten, zuvor unbekannten Hindernissen.

Darüber hinaus ergeben sich Synergien zur bemannten Luftfahrt und zuRaumfahrtthemen. Beispiele sind die Erkennung von anderen Luftfahrzeugen zur verbesserten automatischen Kollisionsvermeidung (Sense/See-and-avoid) und die Evaluation von optischen Navigations- und Kartierungsverfahren für die automatische präzise Landung auf dem Mond und anderen Himmelskörpern.


Kontakt
Dr.-Ing. Franz Andert
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Flugsystemtechnik
, Unbemannte Luftfahrzeuge
Tel: +49 531 295-2678

Fax: +49 531 295-2647

E-Mail: Franz.Andert@DLR.de
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