Abteilung Unbemannte Luftfahrzeuge

Missionsplanung und –ausführung



Pfadplanung mit simuliertem Sensor und Hindernisvermeidung im Szenario Berlin-Mitte
Pfadplanung im Benchmarking-Szenario San Diego City
Komplexe Aufgaben- und Missionsplanung
Missionssteuerung mit 3-Ebenen-Architektur

Neben den notwendigen Komponenten zur Automatisierung des Fluges an sich – wie Flugregelung, Navigation und Sensoren zur Hindernislokalisierung – ist der maschinelle Pilot das zentrale Element an Bord eines solchen Luftfahrzeugs. Dieser muss funktional und vor allem hinsichtlich der Verantwortung während des Betriebs eine Vielzahl von Entscheidungen selbstständig und zuverlässig treffen können. Darüber hinaus entlastet ein Missionsmanagementsystem den menschlichen Operator und kann so das Risiko verringern.

Der Forschungsschwerpunkt liegt in der Entwicklung und Bewertung von Automationsansätzen zur Bewegungsplanung und Entscheidungsfindung. Mithilfe modellbasierter Ansätze werden automatisierbare Abläufe beschrieben, die an Bord missionskritische Entscheidungen in Echtzeit fällen können. Dies bedeutet neben einer formalen Modellierung der Basisfunktionen und der zugehörigen Testverfahren die Implementierung einer umfangreichen Ablaufsteuerung, höheren automatisierten Verhalten (Flug zur Basisstation, Objektsuche und -verfolgung, Flug durch Gefahrenzonen) und Überwachungsfunktionen. Unsere Konzepte erlauben es, elementare Verhaltensbausteine (z.B. Starten, Landung, Schwebeflug) zu einem komplexeren Ablaufplan zu synthetisieren. Zudem ermöglicht eine Überwachungskomponente an Bord die Nutzung von Planungsmodulen, die z.B. die Route und die Aufgabenabarbeitung der Situation anpassen können. Die modulare Architektur führt zu einer guten Transparenz, Fehlerbehandlung sowie Wart- und Erweiterbarkeit.

Unsere Ansätze beinhalten Verfahren zur eigenständigen, automatischen Missionsplanung und ermöglichen so eine auftragsorientierte Entscheidungsfindung. Ein zweistufiger Planungsansatz, einmal zur Pfadplanung und einmal zur Aufgabenplanung, erlaubt es in komplexen 3D Umgebungen nahezu optimale Mission online zu planen. Erzeugt aus Stichproben dient ein metrischer Graph zur Pfadsuche. Darüber hinaus können die vom Operator eingegebenen Teilaufgaben (z.B. einzelne Wegpunkte oder Suchgebiete) hinsichtlich der Gesamtmission zügig optimiert werden (z.B. Missionsdauer).

Das Gesamtkonzept für die Integration von 3D-Hinderniskartierung und dem Entscheidungssystem beinhaltet die Verwendung eines dreidimensionalen Umgebungsmodells zur automatischen Erstellung von kollisionsfreien Flugbahnen, zur Optimierung des Verhaltens bei detektierten Hindernissen sowie eine intelligente Ablaufsteuerung und automatisierte Flugplanung vom Start bis zur Landung. Zur Bewertung werden standardisierte Einsatzszenarien verwendet, die einen Vergleich mit unseren internationalen Partnern ermöglichen.


Kontakt
Florian-Michael Adolf, M. Sc.
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Flugsystemtechnik
, Unbemannte Luftfahrzeuge
Tel: +49 531 295-3207

Fax: +49 531 295-2647

E-Mail: Florian.Adolf@dlr.de
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