28. Juni 2019

Som­mer­zeit, Wald­brand­zeit – Mit flie­gen­dem Ka­me­raschwarm Brän­de auf­spü­ren

Waldbrand Heimdall
Kon­trol­lier­ter Wald­brand
Bild 1/4, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Kontrollierter Waldbrand

Wald­brand Heim­dall
Heimdall Drohne
Droh­ne mit vi­su­el­len und Wär­me­bild­ka­me­ras
Bild 2/4, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Drohne mit visuellen und Wärmebildkameras

Ei­ne der drei Droh­nen, die in den Ex­pe­ri­men­ten ver­wen­det wur­den. Die­se Droh­nen sind mit vi­su­el­len und Wär­me­bild­ka­me­ras und mit ei­nem leis­tungs­fä­hi­gen Com­pu­ter aus­ge­stat­tet.
Waldbrand aus der Sicht einer Drohne
Wald­brand aus der Sicht ei­ner Droh­ne mit ei­ner vi­su­el­len und ei­ner Wär­me­bild­ka­me­ra
Bild 3/4, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Waldbrand aus der Sicht einer Drohne mit einer visuellen und einer Wärmebildkamera

Kon­trol­lier­ter Wald­brand auf ei­ner Flä­che von 6000 Qua­drat­me­tern aus der Sicht ei­ner Droh­ne mit vi­su­el­ler Ka­me­ra. Rechts: Kon­trol­lier­ter Wald­brand auf ei­ner Flä­che von 1500 Qua­drat­me­tern aus der Sicht ei­ner Wär­me­bild­ka­me­ra.
Versuchsflüge Heimdall
Auf­bau ei­ner Mess­kam­pa­gne
Bild 4/4, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Aufbau einer Messkampagne

Auf­bau ei­ner Mess­kam­pa­gne für die Ver­mes­sung von drei Wald­brand-Hots­pots.

Schwerpunkte: Schwarmexploration, Katastrophenhilfe

Deutschland schwitzt. Mit landesweiten Temperaturen deutlich über 30 Grad zeigt der Sommer 2019 seit einigen Tagen seine Zähne. Hitze und Trockenheit über längere Zeit erhöhen immer die Waldbrandgefahr. So gab es im Jahrhundertsommer 2018 in Griechenland und im US-amerikanischen Kalifornien verheerende Brände von historischen Ausmaßen. In Flugexperimenten mit einem Drohnenschwarm zeigte das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) im Projekt HEIMDALL, dass die mit Kameras und Wärmebildsensoren ausgestatteten Fluggeräte bereits kleine Waldbrand-Hotspots erfassen. Die Drohnen erkunden eine Region dabei selbständig und tauschen Daten miteinander aus.

Bereits im März 2019 führte das DLR-Institut für Kommunikation und Navigation die ersten Experimente an drei verschiedenen Standorten in Katalonien (Spanien) durch. Ziel des ersten Experiments war die Erkennung eines von der katalonischen Feuerwehr kontrollierten Brands. Durch solche Brände können großflächige Waldbrände verhindert werden. Der Schwarm bestand aus drei autonom fliegenden UAS (Unmanned Aerial Systems) und sammelte geo-referenzierte Daten mit visuellen Kameras und Wärmebildkameras.

Weitere Experimente zeigten die Erkennung von Waldbrand-Hotspots mit 15 Zentimetern bis 1,5 Metern Durchmesser. Für die Hotspots wurden Holz, Stroh und Sepiolith verwendet. Die verschiedenen Phasen der Hotspot-Dynamik - von der Entzündung bis zum gelöschten Feuers - erfassten die Kameras. Insgesamt wurden bei 19 Flügen 37 verschiedene Hotspots aus Höhen zwischen 30 und 130 Metern über dem Boden erfolgreich analysiert.

Die Experimente zeigten, dass ein autonom arbeitender Schwarm von Drohnen zur Waldbranderkennung eingesetzt werden kann. Selbst sehr kleine Hotspots von weniger als 15 Zentimetern Größe wurden aus 90 Metern Höhe durch UAS identifiziert. Die gesammelten Daten ermöglichen es, die Algorithmen des DLR zur verlässlichen Erkennung von Waldbrand-Hotspots durch Drohnenschwärme zu verbessern. Die abschließende Demonstration des DLR-Drohnenschwarms ist für März 2020 in Spanien geplant.

Schwarm Exploration am DLR-Institut für Kommunikation und Navigation

Bereits seit 2014 beschäftigen sich die Experten des DLR-Instituts für Kommunikation und Navigation intensiv mit der Entwicklung und Erprobung von Explorationsalgorithmen für autonome Roboterschwärme. Ziel ist es, sie kooperativ eine Umgebungskarte ohne menschliche Interaktion erzeugen zu lassen. Dafür konzentrieren sich die Arbeiten primär auf die Herausforderungen: Entwicklung neuer Algorithmen und Methoden zur Schwarmexploration sowie Erprobung dieser Algorithmen unter realistischen Bedingungen mit Roboterschwärmen.

Über das Projekt HEIMDALL

Das Projekt HEIMDALL, das im Rahmen des Horizont-2020-Programms von der Europäischen Kommission gefördert wird, hat zum Ziel, neue Techniken zur Bekämpfung komplexer Gefahren-Szenarien zu entwickeln und zu testen. Einer der Aspekte ist die Erkennung von Waldbrand-Hotspots mit einem Drohnenschwarm. Dafür wird in HEIMDALL eine flexible Plattform für das Management komplexer Gefahrensituationen entwickelt, die innovative Technologien für Reaktionspläne und zur Notfallmanagement-Unterstützung anbietet.

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    In­sti­tut für Kom­mu­ni­ka­ti­on und Na­vi­ga­ti­on
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