9. November 2020

Un­ter­was­ser, aus der Luft, an Land – Bes­se­rer Über­blick durch Echt­zeit-La­ge­bild

Auf dem DLR-Schlauchboot wird durch Nebelfackeln ein Brand simuliert.
Auf dem DLR-Schlauch­boot wird durch Ne­bel­fa­ckeln ein Brand si­mu­liert.
Bild 1/6, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

Auf dem DLR-Schlauchboot wird durch Nebelfackeln ein Brand simuliert.

Ge­gen­stän­de im Was­ser sol­len Treib­gut si­mu­lie­ren. Die See­not­ret­tungs­pup­pe fällt we­nig spä­ter ins Was­ser und über­nimmt die Rol­le ei­nes Schiff­brü­chi­gen.
Die wichtigsten Sensor- und Geodaten des Lagebilds sind auf einem großen Bildschirm ersichtlich.
Die wich­tigs­ten Sen­sor- und Geo­da­ten des La­ge­bilds sind auf ei­nem großen Bild­schirm er­sicht­lich.
Bild 2/6, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

Die wichtigsten Sensor- und Geodaten des Lagebilds sind auf einem großen Bildschirm ersichtlich.

Das La­ge­bild soll es Be­hör­den und Or­ga­ni­sa­tio­nen mit Si­cher­heits­auf­ga­ben, Ha­fen­be­trei­bern oder im Ha­fen an­säs­si­gen Fir­men er­leich­tern, Ge­fah­rensi­tua­ti­on zu er­ken­nen, be­wer­ten und vor­aus­zu­se­hen.
Der Bus errichtet Beobachtungsinstrumente schnell und flexibel am Einsatzort.
Der Bus er­rich­tet Be­ob­ach­tungs­in­stru­men­te schnell und fle­xi­bel am Ein­satzort.
Bild 3/6, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Der Bus errichtet Beobachtungsinstrumente schnell und flexibel am Einsatzort.

Ne­ben ei­nem hoch­auf­lö­sen­den, kon­ven­tio­nel­len Ka­me­ra­sys­tem ver­fügt er über ei­nes mit ei­ner ak­ti­ver La­ser­be­leuch­tung so­wie ei­ne Ther­mal­ka­me­ra. Die auf­ge­nom­me­nen Bil­der las­sen sich ge­o­re­fe­ren­zie­ren und an den La­ge­raum wei­ter­ge­ben.
Eine Drohne erzeugt einen Überblick über die Gefahrenzone und die Umgebung.
Ei­ne Droh­ne er­zeugt ei­nen Über­blick über die Ge­fah­ren­zo­ne und die Um­ge­bung.
Bild 4/6, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Eine Drohne erzeugt einen Überblick über die Gefahrenzone und die Umgebung.

Ei­ne hoch­auf­lö­sen­de Ka­me­ra lie­fert Bil­der aus der Vo­gel­per­spek­ti­ve zur Be­wer­tung der Si­tua­ti­on. Bei hö­he­ren Flug­hö­hen eig­nen sich die Bil­der auch zur Be­stim­mung des bes­ten An­fahrts­wegs für Ret­tungs­kräf­te.
Die DLR-Seekatze taucht ab, um das Hafenbecken nach versunkenen Gütern zu scannen.
Die DLR-See­kat­ze taucht ab, um das Ha­fen­be­cken nach ver­sun­ke­nen Gü­tern zu scan­nen.
Bild 5/6, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Die DLR-Seekatze taucht ab, um das Hafenbecken nach versunkenen Gütern zu scannen.

Das So­nar der See­kat­ze ver­misst den Un­ter­grund des Ha­fen­be­ckens und die Ha­fen­wän­de. Än­de­run­gen am Grund oder an der Ha­fenin­fra­struk­tur kön­nen im La­ge­bild dar­ge­stellt wer­den.
Findet die Seekatze etwas im Wasser, liefert ein ferngesteuertes Tauchfahrzeug hochaufgelöste Bilder.
Fin­det die See­kat­ze et­was im Was­ser, lie­fert ein fern­ge­steu­er­tes Tauch­fahr­zeug hoch­auf­ge­lös­te Bil­der.
Bild 6/6, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

Findet die Seekatze etwas im Wasser, liefert ein ferngesteuertes Tauchfahrzeug hochaufgelöste Bilder.

Fern­ge­steu­ert wird das Tauch­fahr­zeug an den ent­spre­chen­den Ort ge­lenkt, um mit sei­ner Ka­me­ra und sei­nem So­nar­sys­tem de­tail­lier­te­re Auf­nah­men zu ma­chen.
  • DLR generiert Echtzeit-Lagebild für Szenarien auf dem Wasser und an Land.
  • Das Lagebild soll Rettungskräften, Behörden und anderen Akteuren im Hafen die Arbeit erleichtern.
  • Schwerpunkte: Sicherheit, Digitalisierung

Ein Boot mit drei Personen an Bord läuft im Fischereihafen ein. In der Luft fliegen Drohnen, um das Geschehen aus der Vogelperspektive zu beobachten. Auf dem Dach des Deutschen Zentrums für Luft und Raumfahrt (DLR) in Bremerhaven installierte Kameras nehmen das Bild von ihrem erhöhten Standort aus auf. Das DLR generiert bei Versuchen im Oktober 2020 ein umfängliches Bild einer Gefahrensituation auf dem Wasser. Es soll Rettungskräften, Behörden und anderen Akteuren im Hafen durch zusätzliche Informationen zur aktuellen Lage die Arbeit erleichtern. Viele Daten unterschiedlicher Messinstrumente kommen im neu entwickelten System im Projekt MARLIN (Maritime Awareness Realtime Instrumentation Network) zusammen, um ein Echtzeit-Lagebild für verschiedene Szenarien sowohl auf dem Wasser als auch landseitig zu generieren. Sicherheitsrelevante Objekte können so georeferenziert erfasst und Gefahrensituationen zukünftig vorausschauend eingeschätzt werden.

Seenotszenario als realistischer Testfall

„Diese Demonstration im Projekt MARLIN ist ein erster Schritt, ein komplexes Lagebild aus der Fusion verschiedener Geo- und Sensordaten zu erzeugen. Hierfür haben wir uns ein möglichst realitätsnahes Gefahrenszenario überlegt“, erklärt Michael Langerbeins, kommissarischer Direktor des DLR-Instituts für den Schutz maritimer Infrastrukturen.

Auf dem Schlauchboot wird mit Nebelfackeln ein Brand simuliert. Danach gehen mehrere Kisten über Bord. Einige treiben auf dem Wasser, andere sinken zum Grund. Ein Besatzungsmitglied, in diesem Fall eine Seenotrettungspuppe, fällt ins Wasser. Fest installierte sowie mobile Kameras an einem Bus zeichnen Fotos und Videos auf. „Der Bus hat den Vorteil, dass wir damit möglichst nah an unterschiedliche Einsatzorte gelangen können. Die Suche von Personen in Seenot wird mit den installierten Sensorsystemen vom Ufer unterstützt “, erklärt Dr. David Heuskin, Leiter der Gruppe Technologieerprobungssysteme. Es kommen verschiedene Kamerasysteme zum Einsatz. Wärmebildkameras können Menschen auch bei schlechter Sicht gut darstellen, solange deren Körpertemperatur noch nicht zu stark gefallen ist. Kameras mit aktiver Laserbeleuchtung, sogenannte Range-Gated-Systeme, können durch den Nebel sehen. Damit sind kältere Personen oder Objekte, wie die Rettungspuppe oder Treibgut, gut auffindbar. Zusätzlich liefern auf Drohnen installierte Kameras einen Überblick über die Gefahrenzone und die Umgebung. 

Echtzeit-Lagebild liefert Überblick über Gefahrensituation

Alle Messdaten fließen dann in einem Lagebild zusammen. Auch die aktuellen AIS-Signale, die Schiffe zur ihrer Positionsangabe aussenden, werden auf einer Karte dargestellt. Algorithmen berechnen die Positionen des Bootes aus den Bilddaten und gleichen diese mit den anderen Daten ab. Wird das Boot plötzlich durch unerwarteten Nebel unsichtbar, gibt ein Algorithmus eine Warnung aus. Zeit, im Kontrollraum genauer hinzusehen. Vom sogenannten Lageraum aus haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler einen umfänglichen Überblick über die Situation. Von hier können sie Instrumente steuern und weitere hinzuschalten. Spätere Nutzer wie Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben können so die Lage sondieren und ihren Rettungskräften beispielsweise den besten Weg zum Einsatzort mitteilen. Das Lagebild wird auch auf mobilen Endgeräten abrufbar sein. Somit können Einsatzkräfte von verschiedenen Orten die gleichen Informationen erhalten und koordiniert vorgehen.

Im Nachgang wird das Hafenbecken durch die DLR-Seekatze vermessen. Das Sonar des autonomen Unterwasserfahrzeugs soll verlorene Ladung aufspüren oder Beschädigungen im Hafenbecken finden. Detaillierte Aufnahmen über auffällige Stellen liefert ein kleineres, ferngesteuertes Tauchfahrzeug.

Modulares System erlaubt Flexibilität

Die Demonstration im Fischereihafen Bremerhavens zeigte, dass alle Systeme in ein gemeinsames, modulares und offenes Echtzeit-Lagebild integriert werden konnten. Die Modularität soll es später auch erlauben, dass Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben, also Seenotretter, Polizei oder Feuerwehr, das DLR-Lagebild als zusätzliche Komponente in ihre bisher genutzten Systeme integrieren können. Auch sollen zukünftig weitere Messsysteme von Partnern integriert werden. Dass dies funktioniert, zeigte beispielhaft die Einbindung des drohnenbasierten Kamerasystems MACS (Modular Aerial Camera System) vom DLR-Institut für Optische Sensorsysteme in Berlin. Es lieferte in einem vorhergehenden Versuch Luftbilddaten des Einsatzortes. Diese konnten im Lagebild in Bremerhaven angezeigt und zur Situationsanalyse genutzt werden.

 „Für uns war es ein sehr erfolgreicher Tag. Zu sehen, wie die Daten all unserer Forschungsanlagen in unserem Lageraum zusammenfließen, hat uns in unserer Arbeit einen großen Schritt weitergebracht. Wir sind sehr zufrieden“, resümiert Heuskin.

Im nächsten Schritt sollen intelligente Algorithmen dabei helfen, Daten weiter zu fusionieren und auch mögliche Entwicklungen der beobachteten Situation vorauszusagen. Gefahrensituationen sollen erkannt werden, bevor sie überhaupt entstehen können.

2022 ist eine weitere Demonstration in Zusammenarbeit mit Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben sowie Hafenbetreibern geplant.

Kontakt
  • Jana Hoidis
    Kom­mu­ni­ka­ti­on Bre­men, Bre­mer­ha­ven, Ham­burg, Ol­den­burg
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)

    Po­li­tik­be­zie­hun­gen und Kom­mu­ni­ka­ti­on
    Telefon: +49 421 24420-1908
    Am Fallturm 9
    28359 Bremen
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  • Michael Langerbeins
    komm. In­sti­tuts­di­rek­tor
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für den Schutz ma­ri­ti­mer In­fra­struk­tu­ren
    Telefon: +49 471 924199-01
    Fischkai 1
    27572 Bremerhaven
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  • Dr.-Ing. David Heuskin
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für den Schutz ma­ri­ti­mer In­fra­struk­tu­ren
    Telefon: 0471 924199-44
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    27572 Bremerhaven
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  • Dr. rer. nat. Maurice Stephan
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für den Schutz ma­ri­ti­mer In­fra­struk­tu­ren
    Telefon: +49 471 924199-42
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