Drohnen beibringen, wie man sicher abstürzt

Ein Ehepaar glaubt, die Lösung für eine der größten Hürden bei der Paketzustellung per Drohne gefunden zu haben.

Die meisten unbemannten Luftfahrzeuge sind überhaupt nicht unbemannt. In den USA muss ein dedizierter Pilot per Gesetz eine Sichtlinie zum Fahrzeug aufrechterhalten, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Dieses Setup ist unhaltbar für den groß angelegten Rollout von Drohnenflotten, wie sie von Amazon geplant sind, um Kundenlieferungen in städtischen Gebieten abzuwickeln, oder für Missionen des öffentlichen Dienstes, bei denen nach Waldbränden, Such- und Rettungsaktionen oder der Überwachung von Haien gesucht wird.



Lou Glaab, ein Luft- und Raumfahrttechniker und NASA-Forscher, und seine Frau Trish Glaab, eine Software-Ingenieurin, haben ein System entwickelt, von dem sie glauben, dass es das Problem löst. Safe2Ditch ist ein Paket aus Softwarealgorithmen und Logik, das sich im Fahrzeug entweder wie in einem kleinen separaten Flugcomputer oder als integrierter Modus in einem Autopiloten befindet. Im Falle eines mechanischen Versagens oder einer entladenen Batterie ermöglicht Safe2Ditch dem Fahrzeug eine sichere Landung, wodurch das Verletzungsrisiko für Menschen in städtischen und vorstädtischen Gebieten verringert wird.

Es ist eine Technologie, von der die Glaabs glauben, dass sie Unternehmen dabei helfen wird, gegenüber der US-Luftfahrtbehörde Federal Aviation Administration, die alle Aspekte der Zivilluftfahrt regelt, dafür zu sorgen, dass diese Fahrzeuge autonom und sicher in der Nähe von Häusern und Menschenmengen operieren können.

Die Software wurde speziell für kleinere, kostengünstigere Flugzeuge entwickelt. Es überwacht verschiedene Systeme in der Drohne und trifft Entscheidungen, um sie entweder wie geplant fortfahren zu lassen, wenn kein Notfall vorhergesagt wird, oder die Kontrolle zu übernehmen, einen sicheren Landeplatz auszuwählen und eine Landung so sanft wie möglich durchzuführen, wenn die Fähigkeiten des beeinträchtigten Fahrzeugs berücksichtigt werden. Das System speichert eine Datenbank potenzieller Grabenstandorte für sichere Notlandungen und ist in der Lage, den idealen Standort basierend auf Reichweite, Größe, Art des Geländes, Zuverlässigkeit und Zeit- oder Tagesbeschränkungen auszuwählen. (Das Team beabsichtigt, dass spätere Iterationen der Software potenzielle Landeplätze außerhalb der Datenbankoptionen bewerten, indem sie den Video-Feed des Fahrzeugs analysieren).

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Safe2Ditch wurde entwickelt, um die Art der Entscheidungsfindung nachzuahmen, die ein Pilot der allgemeinen Luftfahrt möglicherweise treffen muss, wenn sein Flugzeug plötzlich nicht mehr flugfähig wird und sie reagieren und manövrieren muss, um ihr Leben und das Leben der Menschen am Boden zu schützen, sagt Trish. Die Software überwacht ständig den Zustand des Fahrzeugs und vergleicht dies mit seinem Missionsplan und seinem Energiebedarf. Wenn ein drohender Notfall erkannt wird, beginnt das System mit der Sichtung der bekannten besten Absturzstellen und wertet die Lebensdauer und Leistung des fahruntüchtigen Fahrzeugs im Vergleich dazu aus, was erforderlich ist, um zu jedem Bereich zu fliegen. Wenn innerhalb der Möglichkeiten des Fahrzeugs kein Standort verfügbar ist, beginnt es einfach damit, in der unmittelbaren Umgebung innerhalb des verfügbaren vorhergesagten Zeitfensters bis zum Aufprall zu suchen.

Es ist ein viel fortschrittlicheres System als das, was derzeit in den meisten kommerziellen UAVs verwendet wird, die einen festgelegten „Heimpunkt“ benötigen, zu dem das Fahrzeug im Falle einer Hardwarefehlfunktion oder einer entladenen Batterie versuchen wird, zurückzukehren. Aktuelle Modelle sind nicht in der Lage, sicher abzuspringen, wenn beispielsweise die verbleibende Batterieladung die Drohne nicht zu ihrem Heimatpunkt zurückbringen kann oder wenn dieser Heimatpunkt veraltet ist.

Das aktuelle System ist darauf angewiesen, dass das UAV korrekt eingerichtet wurde, erklärt Nicholas Roy, Professor für Luftfahrt am MIT. Sie erhalten also diese komischen Geschichten, in denen der Bediener vergessen hat, den Heimatpunkt zu ändern, wenn er an einem neuen Ort fliegt, und das Fahrzeug versucht, eine riesige Strecke zurück zum angegebenen Heimatpunkt zu fliegen. Je nach Ausfall schweben derzeit einige kommerzielle UAVs für eine bestimmte Zeit, um dem Piloten die Möglichkeit zu geben, die Situation zu beheben.

Im Gegensatz dazu verwendet das Safe2Ditch-System eine Bordkamera, um zu erkennen, ob es an einer potenziellen Absturzstelle Bewegungen gibt, um festzustellen, ob Personen oder Autos anwesend sind, und entweder zu einer anderen Stelle umzuleiten oder zu manövrieren, um die Bewegung zu vermeiden. Diese Funktion hat sich für das Team als am schwierigsten zu implementieren erwiesen, da die Kamera vibriert und sich bewegt, während sie versucht, sich bewegende Objekte auf dem Boden zu erkennen. Das Paar hat sich mit einem Team der Brigham Young University zusammengetan, das Software entwickelt hat, um dieses Problem zu lösen.

Das Safe2Ditch-System ist noch nicht ausfallsicher. Es kann derzeit nicht aktiviert werden, wenn beispielsweise die Batterie des Fahrzeugs plötzlich leer wird, etwa wenn ein Kabel getrennt wird, oder wenn der Autopilot vollständig ausfällt – Mängel, an deren Behebung das Team derzeit durch regelmäßige Erweiterungen der Funktionen arbeitet.

Sobald diese verbleibenden technologischen Herausforderungen gelöst sind, glaubt Roy, dass Safe2Ditch oder ähnliche Systeme zu einem von der FAA vorgeschriebenen Sicherheitsstandard in der UAV-Fertigung werden könnten.

Die FAA hat sich in der Vergangenheit als schnell erwiesen, wenn die richtige Technologie zur Verbesserung der Sicherheit auf den Markt kommt, sagt Roy. Der größere Stolperstein besteht darin, Systeme zu finden, die ausgereift genug sind, damit die Regulierungsbehörden sie zu einer wesentlichen Anforderung machen können. Deshalb ist das Safe2Ditch-Programm so spannend.

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