Drohnen für Rettungseinsätze 07.11.2018, 13:05 Uhr

Navigation von Flugdrohnen ohne GPS

Wissenschaftler am Massachusetts Institute of Technology haben eine neue Technik entwickelt, um Flugdrohnen ohne GPS durch Waldgebiete steuern zu können. Die Drohnen orientieren sich an den Bäumen.

Drohne mit Lasermessverfahren an Bord

Diese Drohne ist mit einer besonderen Fähigkeit zur Navigation ausgestattet. Ihren Weg findet sie nicht per GPS, sondern mit dem Laser-Messverfahren LIDAR.

Foto: Melanie Gonick / Massachusetts Institute of Technology

Im professionellen Einsatz werden Drohnen auch außerhalb der Sichtweite des Piloten geflogen. So ist es möglich, sie beispielsweise durch unwegsame Gebiete oder Gefahrenzonen zu lenken, ohne ein Risiko für den Menschen einzugehen. Die Steuerung erfolgt dabei normalerweise über GPS. Problematisch wird es jedoch, wenn die GPS-Signale unzureichend oder gar nicht vorhanden sind. Ein Team am Massachusetts Institute of Technology (MIT) hat dafür jetzt eine Lösung gefunden. Die Wissenschaftler lassen die Drohen über das Lasermessverfahren Light detection and ranging, kurz LIDAR, Karten von ihrer Umgebung erstellen.

Positionsbestimmung mit einem Laser statt mit GPS

Wenn ein Wanderer sich in einem unwegsamen Waldgebiet verläuft, muss eine umfangreiche Such- und Rettungsaktion gestartet werden – Trupps durchkämmen die Gegend. Je nach Witterungslage kann ihre Arbeit zu einem Wettlauf gegen die Zeit werden. Drohnen sind hingegen in der Lage, eine Region deutlich schneller zu überfliegen. Außerdem erreichen sie schwieriges Terrain mit Leichtigkeit und bei einer Drohnensuche bringt sich kein Retter in Gefahr. Das sind viele gute Gründe, um ihren Einsatz voranzutreiben. Doch in der Praxis taucht häufig ein Problem auf: Das GPS-Signal reicht nicht immer aus, um die Drohnen zu steuern. Gerade in dichten Waldgebieten kommt es zu Störungen.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
HENN-Firmenlogo
Kaufmännische*r Projektmanager*in (HOAI) HENN
Berlin, München Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) Tunneltechnik Die Autobahn GmbH des Bundes
Frankfurt am Main Zum Job 
Breitbandberatung Bayern GmbH-Firmenlogo
Bau-Ing. Tiefbau oder Kabel-/Leitungsbau (m/w/d) Breitbandberatung Bayern GmbH
Neumarkt Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) für Planung und Entwurf von Ingenieurbauwerken Die Autobahn GmbH des Bundes
Halle (Saale) Zum Job 
MVV Umwelt Asset GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Elektrotechnik als Gruppenleitung elektrische Instandhaltung (m/w/d) MVV Umwelt Asset GmbH
Mannheim Zum Job 
N-ERGIE Aktiengesellschaft-Firmenlogo
Sicherheitsingenieur (m/w/d) N-ERGIE Aktiengesellschaft
Nürnberg Zum Job 
Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)-Firmenlogo
Ingenieurinnen / Ingenieure in der Fachrichtung Architektur bzw. Bauingenieurwesen (Hochbau) (w/m/d) für das Vertragsmanagement Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)
EWR Netz GmbH-Firmenlogo
Netzplaner in den Sparten Strom und/oder Rohrnetz (m/w/d) EWR Netz GmbH
Forschungszentrum Jülich-Firmenlogo
Sicherheitsingenieur (w/m/d) Forschungszentrum Jülich
Jülich Zum Job 
Netz Leipzig GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Fernwärme Netz Leipzig GmbH
Leipzig Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur/in als Fachexpertin oder Fachexperte Abfall (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Hannover Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur (w/m/d) Vergabe VOB/A Straßenbau Die Autobahn GmbH des Bundes
Hannover Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur (w/m/d) Vergabe VgV Straßenbau Die Autobahn GmbH des Bundes
Hannover Zum Job 
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY-Firmenlogo
Konstrukteurin (w/m/d) für wissenschaftlichen Apparatebau Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY
Hamburg Zum Job 
Landeshauptstadt München-Firmenlogo
Ingenieur*in für den Bereich Elektrotechnik (w/m/d) Landeshauptstadt München
München Zum Job 
Netz Leipzig GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Strom Netz Leipzig GmbH
Leipzig Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Ingenieur*in / Techniker*in als Senior-Projektmanager*in (m/w/d) im Bereich Infrastrukturprojekte THOST Projektmanagement GmbH
München Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Construction- / Projektmanager*in (m/w/d) THOST Projektmanagement GmbH
München Zum Job 
WITTENSTEIN alpha GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (w/m/d) WITTENSTEIN alpha GmbH
Harthausen Zum Job 
Stadt Offenburg-Firmenlogo
Verkehrsplaner*in ÖPNV für den Fachbereich Tiefbau und Verkehr, Abteilung Verkehrsplanung Stadt Offenburg
Offenburg Zum Job 

Die Wissenschaftler am MIT haben daher nach alternativen Navigationsmöglichkeiten gesucht. Herausgekommen sind Flugdrohnen, die ihre Position mit Laserentfernungsmessern bestimmen und dabei automatisch durch die integrierte Software eine 3D-Karte erstellen. Die Forscher haben dafür unter anderem Algorithmen programmiert, die unerforschte von bereits erfassten Bereichen unterscheiden können. Ihre Daten senden die Drohnen an eine Bodenstation, die alle Informationen verschiedener Drohnen zusammenfasst und daraus eine Karte des gesamten Geländes erstellt. Bei einem realen Einsatz würden die Drohnen zusätzlich den Fundort des Wanderers markieren – und der Rettungstrupp könnte gezielt ausrücken.

Praxistest: Flugdrohnen erstellen 3D-Karte in Echtzeit

So einfach das Prinzip klingt, für die Wissenschaftler war es eine große Herausforderung. Denn über das LIDAR-System geben die Drohnen nur Laserstrahlen ab und messen die reflektierten Impulse. Praktisch heißt das jedoch, dass jeder Baum für sie mehr oder weniger gleich aussieht. Die Lösung fanden die Forscher, als sie die Flugdrohnen so programmierten, dass sie direkt einen ganzen Cluster von Bäumen in ihrer Umgebung ausmessen sollten. Ein Algorithmus berechnet dabei die Winkel und Abstände zwischen den Bäumen. Diese sind niemals identisch. „Drohnen können diese eindeutige Signatur verwenden, um festzustellen, ob sie dieses Gebiet bereits besucht haben oder ob es sich um ein neues Gebiet handelt“, sagt Yulun Tian vom Department of Aeronautics and Astronautics.

Die Wissenschaftler testeten ihr System in einem Waldgebiet im Langley Research Center der NASA. Sie schickten mehrere Flugdrohnen los, und jede kartierte in etwa 2 bis 5 Minuten ein ungefähr 20 Quadratmeter großes Gebiet. In Echtzeit fusionierten die Kartenabschnitte miteinander. Die dabei entstandene 3D-Karte zeigt alle Geländemerkmale und weist sie in verschiedenen Farben aus. Für die Rettungsmannschaften sind das wichtige Informationen, und Tian schätzt sie im Vergleich zu den Bilder aus einer Videokamera als zuverlässiger ein. Außerdem hat er ein zweites Argument dafür, warum eine Kamera an Bord einer Drohne keine Alternative sein kann: Das Übertragen des Videofeeds an eine Bodenstation würde eine Bandbreite erfordern, die in entlegenen Waldgebieten selten vorhanden ist.

Eine Zusammenfassung der Entwicklung sehen Sie auch in diesem Video des MIT:

Weiterführende Themen:

Drohnen lernen, im Stadtverkehr zu fliegen

Die relevantesten Fakten über Drohnen

Fünf vielversprechende Anwendungen für Drohnen

Ein Beitrag von:

  • Nicole Lücke

    Nicole Lücke macht Wissenschaftsjournalismus für Forschungszentren und Hochschulen, berichtet von medizinischen Fachkongressen und betreut Kundenmagazine für Energieversorger. Sie ist Gesellschafterin von Content Qualitäten. Ihre Themen: Energie, Technik, Nachhaltigkeit, Medizin/Medizintechnik.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.