Unbemannte Drehflügler
In der Abteilung Unbemannte Luftfahrzeuge wird auf der Basis von kleinen unbemannten Hubschraubern der Flugversuchsträger ARTIS (Autonomous Research Testbed for Intelligent Systems) entwickelt. Ziel ist es, neuartige Systeme und Algorithmen für autonome intelligente Funktionen zu untersuchen und im Experiment zu bewerten.
Neben Bordrechner und Datenlink sind die ARTIS-Hubschrauber mit diversen Sensoren wie beispielsweise Satellitennavigation (GNSS), inertialer Messeinheit (IMU), Magnetometer und Luftdatensensoren ausgestattet. Von zentraler Bedeutung ist zusätzlich der Einsatz von abbildenden Sensoren (z. B. elektro-optischen Kameras). Wichtige Forschungsschwerpunkte sind, neben fortschrittlichen Flugregelungs- und Missionsführungskonzepten, Funktionen zur maschinellen Entscheidungsfindung, Kollisionsvermeidung sowie die Kooperation von mehreren Luftfahrzeugen.
Durch den Einsatz von Echtzeit-Bildverarbeitungssystemen werden auch Experimente zu optisch gestützter Navigation und Umgebungswahrnehmung ermöglicht. Zunehmend werden auf unseren ARTIS-Versuchsträgern auch Open-Source-Autopiloten evaluiert. Dies ermöglicht es unserer Forschung, direkt an den Vorteilen dieser weit verbreiteten Produktsparte teilzuhaben und wir lernen viel über Robustheit, Zuverlässigkeit und Betriebsrisiken der Technologie, um ihren Einsatz in sicherheitskritischen und gewerblichen Anwendungen bewerten zu können.
Highlights der ARTIS-Hubschrauber
Je nach Anwendung besitzen die ARTIS-Hubschrauber eine umfangreiche Ausstattung. Die üblichen Avionikkomponenten für die Grundfähigkeiten sind:
- Bordrechner für Kommunikation, Navigation und Regelung,
- GNSS-Empfänger,
- Beschleunigungs- und Drehratensensoren (IMU = Inertial Measurement Unit),
- Magnetometer (3D-Kompass),
- W-LAN und Funkmodem,
- Rangefinder für Höhenmessung und Präzisionslandung.
Für eine Vielzahl von Anwendungen können weitere Nutzlasten montiert werden, wobei der Umfang je nach verwendetem Hubschraubersystem verschieden ist. Beispiele für zusätzliche Komponenten sind:
- weiterer Bordrechner zur Datenverarbeitung von Kamera- und Lasersensoren und für die Berechnung von Machine-Learning-Komponenten und Autonomiefunktionen,
- Sicherheitsmonitore für die Absicherung von künstlicher Intelligenz,
- Mono- und Stereokameras sowie weitere Kamerasysteme,
- Laser-Entfernungssensoren (Zeilenabtastung und 3D-Sensor),
- Videofunkstrecke,
- und je nach Bedarf vieles mehr.
Das effiziente Zusammenspiel all dieser Komponenten ist der Kern der Systemtechnik. Um dieses Zusammenspiel zu erreichen, müssen Struktur, Antrieb, Aerodynamik und Avionik immer gemeinsam optimiert werden. So werden maßgeschneiderte Lösungen für die Forschung und Erprobung neuer Technologien flugtauglich und experimentelle Sensoren können dadurch unbeeinflusst vom Flugversuchsträger erprobt werden.
Viele Mitglieder der ARTIS-Familie sind bereits im Ruhestand und können in unserem UAV-Labor besichtigt werden. Der midiARTIS mit seinen 12 kg Abflugmasse fliegt seit über 20 Jahren. Der bisher größte und neueste Vertreter der ARTIS-Familie ist superARTIS. Er ist mit einer Flettner-Rotorkonfiguration sowie einem Turbinenantrieb ausgestattet und trägt bis zu 30 kg Experimentalsensorik durch die Luft.