Neben den hierfür notwendigen Komponenten zur Automatisierung an sich, wie Flugregelung, Navigation und Sensoren zur Hinderniserkennung, ist der maschinelle Pilot das zentrale Element an Bord eines solchen unbemannten Fliegers. Dieser „Pilot“ muss während des Betriebs wichtige und verantwortungsvolle Entscheidungen selbstständig und zuverlässig treffen.
Das Institut für Flugsystemtechnik hat in diesem Bereich umfassende Erfahrung. Seit 2005 forschen die Mitarbeiter an einem neuen Missionsmanagementkonzept, welches dem Menschen erlaubt, dem Fluggerät die selbstständige Ausführung der Flugdetails zu übertragen. Die Fortschritte seit dem sind beachtlich.
Die Forscher begannen die unbemannten Fluggeräte mit den automatischen Basisverhalten wie Starten, Fliegen und Landen auszustatten. Diese Verhalten wurden zuerst modelliert und anschließend mit dem unbemannten Hubschrauber ARTIS (Autonomous Rotorcraft Testbed for Intelligent Systems) im Flug erprobt, sodass die nötigen fliegerischen Grundlagen für komplizierte Missionen gelegt waren. Stetig erweitert verbesserte Software das fliegerische Können des kleinen Hubschraubers, um beispielsweise die Bahnen zu einem Zielpunkt abzufliegen ohne dabei beim automatischen Ausweichen zu stoppen. Die Bibliothek an Basisflugmanövern kann zu noch komplexeren Verhalten kombiniert werden, wie zum Beispiel einer selbstständigen Rückkehr zur Basisstation per Mausklick („Fly home“) oder einem automatischen Suchen und Verfolgen von Objekten am Boden („Search/Track object“). Hierbei ist der modulare Aufbau von großem Vorteil: Er fördert nicht nur ein einfaches Anpassen und Erweitern für neue Forschungsaufgaben, sondern erleichtert Fehlerbehandlung und Wartung, um die ihm einmal „beigebrachten“ Fähigkeiten nicht durch Softwarefehler zu verlieren. Die Ausstattung des unbemannten Fluggerätes ist dadurch je nach Einsatzbedarf erweiterbar.
Ein weiterer Schritt ist nun die Kombination sämtlicher Systemkomponenten für vollautomatische Missionsflüge. Aktuell entwickeln die Forscher des Instituts für Flugsystemtechnik eine Erweiterung der Software, um in hindernisreichen Umgebungen ohne helfende Eingriffe des Menschen sicher fliegen zu können. Hierzu nutzen sie ein auf Kamerabildern basierenden 3D-Sensor zum Erkennen von bisher unbekannten Hindernissen, die zusätzlich in eine Karte eingetragen werden. Im Falle einer drohenden Kollision kann der Hubschrauber ausweichen und sich so beim Rückflug wieder an das Hindernis erinnern, um die gleiche gefährliche Begegnung nicht erneut zu erfliegen. Die Pfadplanung kann individuelle Missionsziele bei der Planung einer geeigneten Ausweichroute berücksichtigen (z.B. „halte möglichst großen Abstand zu Straßen“). Eine Herausforderung ist hierbei, während des Fluges – in Sekundenbruchteilen – die Entscheidung für eine Lösung aus Millionen von Möglichkeiten zu treffen.Das Gesamtkonzept der 3D-Hinderniskartographie und des Onboard-Entscheidungssystems verwendet schließlich ein dreidimensionales Umgebungsmodell zum automatischen Erstellen von Flugbahnen und zum Optimieren des Verhaltens bei überraschend auftretenden Hindernissen. Zusätzlich nutzt es eine intelligente Ablaufsteuerung und eine automatisierte Flugplanung vom Start bis zur Landung.