Unbemannte Fluggeräte, so genannte Unmanned Aerial Vehicles (kurz: UAVs) stellen eine besondere Klasse der mobilen Roboter dar, die zukünftig ein großes mögliches Einsatzspektrum im Out- und Indoor- Bereich haben. Eines der wesentlichen Probleme besteht darin, dass die bisher existierenden UAV-Systeme mit reiner Fernsteuerung für viele Einsatzbereiche zu unflexibel und unwirtschaftlich sind. Daher werden zukünftig UAVs mit einem höheren Grad an Autonomie benötigt, was jedoch nur mit einer geeigneten Automatisierung möglich ist. Ein bislang kaum adressiertes Problem ist die gezielte Überführung des wissenschaftlichen Stands im Bereich autonomer UAVs in innovative und marktfähige autonome UAV-Lösungen. Das FuE-Gesamtziel des Projekts umfasste daher die Erforschung und Bereitstellung von Methoden und Werkzeugen, mit denen die Entwicklung von Automatisierungslösungen für autonome UAV-Systeme unterstützt und vereinfacht wird. Im Projekt wurde zunächst ein geeignetes Vorgehensmodell für den gesamten Entwicklungsprozess definiert, in den dann die Entwicklung der Automatisierungslösung als Teilprozess integriert ist. Danach wurden Referenzarchitekturen der Hard- und Software der Gesamtautomatisierung hergeleitet. Aus wissenschaftlicher Sicht lag hierbei der Fokus insbesondere auf den Softwarestrukturen zur Realisierung der Funktionen der UAV- und Mission-Control und insbesondere auch zur Realisierung von autonomem Verhalten und kognitiven Fähigkeiten. Aufbauend auf dem Vorgehensmodell und den Referenzarchitekturen wurde dann eine geeignete Entwicklungsumgebung vorgeschlagen, die durch geeignete Verknüpfung vorhandener Engineering-Werkzeuge und -Methoden entstand. Darüber hinaus wurden Bibliotheken definiert, die vorkonfigurierte dynamische Modelte für verschiedene UAV-Typen sowie Algorithmen zur Realisierung der Funktionen der UAV- und Mission-Control bereitstellen sollen. Diese Bibliotheken sind erweiterbar, im Rahmen des Projekts wurden erste Modelle und Algorithmen für einige wichtige UAVTypen bereits integriert. Abschließend wurde die Anwendbarkeit des Gesamtansatzes anhand von zwei Anwendungsbeispielen demonstriert. Diese umfassten zum einen den Entwurf und Test von Flugreglern für autonome Luftschiff-UAVs, zum anderen die Realisierung von autonomen Landen und einfacher Indoor Navigation für ein Quadrotor-UAV. Soweit bekannt wurde Jm Projekt zum ersten Mal ein solcher Gesamtansatz zur effizienten Entwicklung und Realisierung autonomer UAVs entwickelt. Gegenüber bisherigen Lösungen zeichnet sich dieser Ansatz durch den Vorschlag eines durchgängigen Engineering-Ansatzes mit einem entsprechenden Vorgehansmodell aus. Dieses Vorgehensmodell umfasst dann auch den Vorschlag entsprechender Modellierungsansätze und Entwicklungswerkzeuge. Weiterhin wird die Verwendung von Bibliotheken mit vorkonfigurierten Modellen und Algorithmen zur Realisierung der Funktionen der UAV- und Mission-Control vorgeschlagen, was ebenfalls eine Innovation darstellt. Erste Modelle und Algorithmen für zwei wichtige UAV-Typen wurden bereits hergeleitet, experimentell getestet und im Rahmen der Bibliotheken bereitgestellt. Die Vorhabensergebnisse können zum Engineering und Bau von UAVs insbesondere für kommerzielle Zwecke eingesetzt werden. Weiterhin kann der im Rahmen des Projekts neu entwickelte Flugregler und das Verfahren zur einfachen Indoor Navigation von Quadrotor-UAVs für neue Anwendungen solcher Fluggeräte im Indoor Bereich verwendet werden.
Regelung und Automatisierung von autonomen unbemannten Fluggeräten (Auto-UAV). Im Rahmen des BMBF-Programms "Forschung an Fachhochschulen" und der Förderlinie "Ingenieur-Nachwuchs" 2008 (Elektrotechnik). Abschlussbericht. Laufzeit: 01.06.2008 - 31.12.2011
2012
74 Seiten, 46 Bilder, 2 Tabellen, 50 Quellen
Report
German
Bodenstationsvorrichtung für eine Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten
European Patent Office | 2021
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