Entwicklungen australischer Wissenschaftler helfen unbemannten Luftfahrzeugen bei der Orientierung

Forscherteams des Vision Centre am Queensland Brain Institute haben ein neues hocheffektives visuelles System entwickelt, dass Anleihen bei den Honigbienen genommen hat, die sich trotz ihres kleinen Gehirns erfolgreich in der Landschaft orientieren können.

Eine der beiden Innovationen, entwickelt von einem Team um Richard Moore, unterstützt das Stereosehen und ermöglicht es dem UAV, im Tiefflug seinen Weg um Hindernisse zu finden. Die zweite, von einem Team um den Ingenieur Saul Thurrowgood, kontrolliert das allgemeine Verhalten des UAV, indem der Horizont beobachtet wird. Auf der International Conference on Intelligent Robots and Systems in St Louis, USA wurden beide Neuerungen Mitte Oktober erstmals vorgestellt.

Beide Innovationen liefern leichte, kostengünstige und hocheffiziente Technologien für UAVs. Diese werden heutzutage auf immer mehr Gebieten eingesetzt, angefangen bei der Suche nach Mineralien über die Kartographie sowie Umwelt- und Küstenüberwachung bis hin zu militärischen Anwendungen. Auch bei der Erkundung des Mars sollen kleine UAVs künftig eine wichtige Rolle spielen.

Bei dem System zum Stereosehen werden zwei Kameras und zwei technisch ausgefeilte, stark gekrümmte Spiegel eingesetzt, um das Gelände zu beobachten, das unter dem Luftfahrzeug vorbeizieht. Dabei liefern die Kameras ein kontinuierliches Feedback zur Flughöhe sowie zur Entfernung zum Gelände und den darin befindlichen Hindernissen. „Man weiß, Dinge die nah sind, rauschen am Betrachter vorbei, während weiter Entferntes scheinbar langsam vorbeizieht“, erläutert Moore. „Unsere Entwicklung verhindert diese Verzerrung und ermöglicht es uns, das Luftfahrzeug mit Hilfe des optischen Datenrückflusses zu allen sichtbaren Landschaftsbereichen zu steuern, auch wenn das UAV sich sehr schnell bewegt.“

Bei der zweiten Innovation haben die Wissenschaftler eine neue Methode entwickelt, um das Luftfahrzeug aufrecht zu halten oder um dessen Fluglage festzustellen. Dies geschieht einfach durch einen sichtbaren Bezugspunkt am Horizont. „In Luftfahrzeugen wurden lange Gyroskope eingesetzt, um deren Fluglage zu überwachen“, erklärt Thurrowgood. „Trägheitssysteme neigen jedoch über längere Zeit zu Abweichungen. Darüber hinaus haben sie Probleme mit sehr hohen Beschleunigungen und starken Erschütterungen. Unser System ist vor all diesen Dingen gefeit.“ Das System vergleicht die blaue Farbe des Himmels mit den rot-grünen Farben des Bodens, um festzustellen, ob das Luftfahrzeug nach oben oder nach unten nickt oder von Seite zu Seite rollt. „Es liefert eine absolute Referenz zur Flugposition im Gegensatz zu Trägheitssystemen, die diese von der Erdanziehungskraft ableiten. Verschiedene Versuche haben gezeigt, dass unsere Methode bei unterschiedlichsten Wetterbedingungen und Höhen funktioniert und das System auch problemlos mit falschen Horizonten, wie Baumwipfeln, mit Spiegelungen des Himmels auf Seen oder mit Blendeffekten durch die Sonne umgehen kann.“

Beide Systeme wurden für den Einsatz bei Tageslicht entwickelt, können aber den Forscherteams zufolge angepasst werden, um mittels Infrarot oder anderen Sichtverfahren auch bei Dunkelheit oder sehr schlechten Lichtverhältnissen eingesetzt werden zu können.

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