Drohnen - Eventkalender & Aktuelles Wir heben deinen Datenschatz Biologisches Power-to-Gas Verfahren - Technik in Bayern
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NACHRICHTEN AUS TECHNIK, NATURWISSENSCHAFT UND WIRTSCHAFT
05/2020 SEP/OKT
Das Regionalmagazin für und
Drohnen
Eventkalender & Aktuelles
Wir heben deinen Datenschatz
Biologisches Power-to-Gas Verfahren
Berufsbegleitend EDITORIAL
WEITERBILDUNG LOHNT SICH!
weiterbilden
Himmelskunst und
MASTER OF BUSINESS Reisevisionen
ADMINISTRATION
Dipl.-Ing. Fritz Münzel
Chefredakteur TiB
(GENERAL MANAGEMENT)
Z
Zeit für eine Karriere im Management! ur Eröffnung der olympischen sind professionell nutzbare Fluggeräte Standards arbeiten viele Organisationen
Winterspiele 2018 in Süd korea von einer Menge Startups bereits zur und Institutionen, in Deutschland unter
zauberten Drohnenpiloten von In- Marktreife entwickelt worden. Profifilmer anderem das Institut für Flugführung des
Die OHM Professional School, das Weiterbildungs- Ohne wirtschaftliches Erststudium
tel mit Hilfe 1200 fliegender Lichtpunkte und Anlageninspektoren sind begeistert, DLR und die Flugsicherung. Bleibt also
institut der Technischen Hochschule Nürnberg, Optimal abgestimmt auf die Bedürfnisse spektakuläre Bilder an den Himmel und Sicherheitsbehörden ebenso, diese ernten zu hoffen, dass es brauchbare Lösungen
Berufstätiger Anfang Juli 2020 schrieb die südkorea- aber eher selektive Begeisterung. gibt, bevor das Chaos ausbricht.
wurde im Jahr 2001 gegründet und ist die erfahren- nische Regierung mit dieser Technik
Hoher Praxisbezug auf akademischem Niveau, Ratschläge zum richtigen Verhalten in Natürlich werden Drohnen auch für mili- Das könnte in nicht allzu ferner Zukunft
ste Business School in Deutschland. garantiert durch Professoren der TH Nürnberg Coronazeiten ans Firmament. tärische Anwendungen entwickelt.Ob sie passieren. So hat beispielsweise das
Ohne wirtschaftliche Vorkenntnisse können Sie mit sowie Dozenten der freien Wirtschaft für die Bundeswehr bewaffnet sein sollen, Flugtaxi von Airbus kürzlich, wenn auch
Diese Choreographien verlangen, dass darüber ist innerhalb der Regierungs- nur ferngesteuert und ohne Passagiere,
einem MBA-Studium in General Management Ihre Umfassende Vermittlung von Führungs-
sich viele Flugkörper zu jeder Zeit an ih- koalition eine heftige Debatte entbrannt. seinen Jungfernflug absolviert, und das
qualifikationen (Soft-Skills) und persönliches
Karriere vorantreiben. Coaching
ren exakt vorbestimmten Positionen auf- Und die Entwicklung geht beschleunigt Münchner Unternehmen Lilium plant
halten und sich für den Wechsel zu einem weiter, mit der Folge, dass es im Luft- ab 2025 den Passagierbetrieb aufzu-
Internationale Atmosphäre mit neuen Bild auf vorbestimmten kollisions- raum bald enger werden dürfte als bisher. nehmen.
70 % ausländischen Studierenden freien Bahnen bewegen müssen. Was für Und obwohl es nach tragischen Unfällen
eine künstlerische Darbietung gelingt, und Fast-Kollisionen inzwischen eine pas- Einstweilen dürfen wir Sie mit den Arti-
Unterrichtssprache Englisch könnte ein Muster für die Einbindung von sable gesetzliche Regelung für Drohnen- keln dieses Heftes in die Lüfte entfüh-
Start im März und Oktober Drohnen einschließlich autonomer Luft- Piloten in Deutschland gibt, ist eine miss- ren, aber Sie könnten ja für Ihre nächste
taxis in den zivilen Luftverkehr sein, denn bräuchliche Verwendung nicht auszu- Geburtstagsfeier schon mal eine Drohnen-
Informieren Sie sich jetzt:
# Akkreditiert durch das Problem ist nicht mehr die einzel- schließen. Technische Ansätze um sich show einplanen.
ne Drohne, sondern die vielen Drohnen. vor „unkooperativen“ Drohnen zu schützen,
ops-mba@th-nuernberg.de Bis jetzt ist es ja noch relativ ruhig über sind aber bereits verfügbar.
unseren Köpfen, doch die Wirtschafts-
Tel.: 0911 5880-2802 propheten sehen einen Riesenmarkt kom- Die Probleme eines automatisierten Flug-
www.ohm-professional- men. Abgesehen von netten Spielzeugen verkehrs sind enorm. An Lösungen und
school.de/studium-mba
Technik in Bayern 05/2020 3
INHALT
Drohnen HOCHSCHULE UND FORSCHUNG
Noch vor einigen Jahren hat man mit dem Begriff „Drohnen“, oder exakter „unbe-
mannte Luftfahrzeuge“, hauptsächlich militärische Anwendungen assoziiert. Doch
längst hat diese Technik den zivilen Markt erobert. Kein Landschaftsfilm und keine
Biologisches Power-to-Gas Verfahren 28
Doris Hafenbradl und Manuel Hörl, Elektrochea
Gebäudeinspektion kommen mehr ohne sie aus. In diesem Schwerpunkt
tauchen wir in Technik und Anwendung der schwirrenden Gesellen ein. Neues Dünnschichtsolarzellen-Verfahren 42 www.ep-group.de
Heinz P. Huber und Christiane Taddigs-Hirsch, Hochschule München
AKTUELLES
VDI BV München: Bewerbung für den VDI Preis 2020 19
VDE Bayern: Bayern Abend 2020 27
VDI BV Bayern Nordost: Einladung Mitgliederversammlung 2020 29
VDE BV Südbayern: Einladung Mitgliederversammlung 2020 30
VDI SuJ München: Experimente in Corona-Zeiten 31
VDE/VDI AK Informationstechnik: SD-WAN 2. Teil 32
Foto: Phoenix-Wings
VDE BV Südbayern: Wahlvorschlag für die Mitgliederversammlung 33
Netzwerk Kreative Digitale Industrien: Wir heben den Datenschatz 34
VDI Landesverband Bayern: Ziel des Faches Astronomie 36
Die Drohne Manta Ray ist bereit zum Starten VDI BV München: Nachruf auf Prof. Dr. Helmut Schwanghart 37
VDI BV Bayern Nordost: Das neue Zukunftsmuseum in Nürnberg
VDI AK Produktion und Logistik Bayern Nordost: Smart Factory
38
44 Anzeige
SCHWERPUNKT
engineering
VDE: Prof. Schnettler ist neuer VDE-Präsident 45 u nse re bra nc h e n
VDI BV München: Virtuelle Dialogrunde 46
Elektrisch und unbemannt: VDI BG Erlangen: Herbstexkursion 47
people
Maschinenbau Medizintechnik
Die „dritte Revolution“ der Luftfahrtt 06
Florian Holzapfel Fahrzeugtechnik Mechatronik
Professionelle Drohnen auf dem Weg nach oben 09
RUBRIKEN Elektrotechnik Schiffbau
Alexandra Schneider IT & Kommunikation Anlagenbau
Veranstaltungskalender39
Werkzeuge und Arbeitsplätze Luft- & Raumfahrt
Leserbrief 47
für Ingenieure in der Zukunft 10 Buchbesprechungen45/48
Paul Eschbach
Ausstellungstipp49 i h r e ng ine e ring -
u nd it-partne r in baye rn
DLR Drohnenzentrum Cochstedt 12 Impressum49
Nadine Dörge Cartoon50 Heilbronn
Göppingen
Vorschau50 Stuttgart
Positionierung mit DeckFinder 14 Mannheim Neu-Ulm
Lars Zander
Beilagenhinweis – Schultz GmbH & Co. KG
Drohnen in Echtzeit erfassen 16
Jens Klare und Maria Antonia Gonzalez-Huici Wir bitten um freundliche Beachtung. Nürnberg
Ingolstadt
Drohnen-Detektion und -Abwehr 18
Interview mit Andrea Simpkins VDI Landesverband Bayern ep Technische Dokumentation
VDI Bezirksverein München, Ober- und Niederbayern e.V.
Westendstr. 199, D-80686 München München
Drohnenbasierte Laserscanning-Technik 20
Tel.: (0 89) 57 91 22 00, Fax: (0 89) 57 91 21 61 Friedrichshafen Ulm Augsburg
Peter Krzystek, Sebastian Briechle, Norbert Molitor
www.vdi-sued.de, E-Mail: bv-muenchen@vdi.de
ep Niederlassung
Drohnen als fliegende Helfer 22 VDI Bezirksverein Bayern Nordost e.V.
Competence Center
Marc Grosskopf c/o Ohm-Hochschule, Keßlerplatz 12, D-90489 Nürnberg
Tel.: (09 11) 55 40 30, Fax: (09 11) 5 19 39 86 ep Technische Dokumentation
Sicherer Schutz vor Gefahren durch Drohnen 24
S. 14 Titelbild:
E-Mail: vdi@th-nuernberg.de
Foto: Airbus
Ulrich-Joachim Müller Lasergestütztes VDE Bayern, Bezirksverein Südbayern e.V.
Scannen des Bodens Hohenlindener Straße 1, D-81677 München
Drohnen – älter als man glaubt! 26 mit LiDAR3000S Tel.: (0 89) 91 07 21 10, Fax: (0 89) 91 07 23 09
Der historische Hintergrund von Frank Dittmann Landeanflug mit Deckfinder trotz widriger Bedingungen Foto: Microdrones www.vde-suedbayern.de, E-Mail: info@vde-suedbayern.de
engineering people.
4 Technik in Bayern 05/2020 Technik in Bayern 05/2020 5 supporting experts.
SCHWERPUNKT SCHWERPUNKT
Elektrisch und unbemannt
Die „dritte Revolution“ der Luftfahrt
W
enn man vor 20 Jahren in der Preisverfall und Miniaturisierung von basierte Sicherheitsanalyse, formale
Fußgängerzone Passanten ge- Sensorik: Satellitennavigation, Trägheits- Methoden)
fragt hätte: „Was sind Drohnen?“ sensorik, Kameras in verschiedensten Globale, für jeden leicht zugängliche,
wäre die überwältigende Mehrheitsant- Spektralbereichen, Radar- und Laser- kostengünstige Lieferketten
CAD-Grafik: AutoFlightX
wort gewesen: „unbemannte Militärflug- systeme, … All dies erlaubt bis vor kurzem undenkbare,
zeuge“. Doch spätestens seit man für 20 Miniaturisierte, robuste, passiv gekühlte disruptive Ansätze für Flugsysteme. Auf-
Euro Spielzeug-Quadrocopter kaufen kann, elektronische Bauteile ermöglichen grund der kostengünstigen Möglichkeit zu
ist jedem klar, dass das wahre Potential in hohe Rechenleistung bei geringem Ener- bordseitiger Automation kann ohne Kosten-
zivilen Anwendungen liegt. Die gegenwär- gieverbrauch und Zulassungshürden von jedem mit
Der V600 von AutoflightX
tige Elektrifizierung und Automation in der Elektrische Antriebstechnik: bürstenlose neuartigen Flugsystemkonfigurationen
Luftfahrt werden als deren dritte Revolu- Elektromotoren mit hoher Leistungs- experimentiert werden. Die fliegende
tion gesehen, nach dem Motorflug der dichte und hohem Wirkungsgrad, minia- Badewanne ist sicher ein tolles Beispiel Flugbahn. Und genau hier kommt die Mo- Drehzahländerungen hochdynamisch zu Außerdem ist das Prinzip der Steuerung
Gebrüder Wright und dem Jetantrieb. turisierte Leistungselektronik mit ho- hierfür (bitte googeln). Technische Kon- mentensteuerung ins Spiel. Flugsysteme verändern. Diese erzeugen bei simultanen über Rotordrehzahlen auch Basis für die
hem Wirkungsgrad (damit weniger Küh- zepte werden offen verbreitet und viele haben eine dominante Kraft, die sie eini- Drehzahlanpassungen eine Veränderung Mehrzahl der oben bereits angesproche-
Drohnen lungsbedarf), steigende Energiedichte Umsetzungen stehen jedem offen. Neben germaßen effizient erzeugen können. der dominanten Kraft, bei unterschied- nen eVTOLs.
Googled man nach „Drohne“, ist die Ant- von elektrischen Energiespeichern, klassischen Flächenflugzeugen und Hub- Beim Flächenflugzeug ist diese Kraft der lichen Rotordrehzahlen infolge der Hebel-
wort: 1) Männchen der Honigbiene mit hohe Entladeströme schraubern (verstellbare Rotoren) sowie Auftrieb, beim Hubschrauber die Kraft arme der Wirkungslinien der einzelnen Anwendungen
etwas größerem, plumperem Körper, das Zuverlässige, kostengünstige drahtlose Multikoptern (Auftriebsproduktion über des Hauptrotors und beim Multikopter die Rotorkräfte ein Moment um den Schwer- Neben offensichtlichen Einsätzen zu
keinen Stachel besitzt und sich überwie- Kommunikation hoher Bandbreite, Inte- viele unverstellbare Rotoren, Steuerung Summe der Rotorenkräfte. punkt. Und schon spart man sich die kom- Punkt- (Gebäude, Brücken), Linien- (Pipe-
gend von den Arbeitsbienen füttern lässt 2) grität und Verfügbarkeit über große über relative Drehzahländerungen) haben Wollen wir die Flugbahn nun ändern, so plexe Taumelscheibe, das Rotorgetriebe, lines, Bahntrassen) und Flächeninspektio-
fauler Nutznießer fremder Arbeit 3) unbe- Distanzen (direkt und indirekt) sich in letzter Zeit neben einigen Exoten v. a. müssen wir Betrag und Richtung der den komplexen Verbrennungsmotor und nen (Agrarbereich), Überwachungs- und
manntes militärisches Aufklärungs- und Leichtbau: Werkstoffe und Strukturkon- Elektrosenkrechtstarter mit Tragflügeln dominanten Kraft ändern. Hierfür muss die zugehörigen Kraftstoff- und Schmier- Aufklärungsaufgaben sowie Vermessung,
Kampfflugzeug. zepte (Carbon, Schaum, …), Fertigungs- „Lift-to-Cruise“ (eVTOL) stark verbreitet, das ganze Fluggerät gedreht werden und systeme – das ist quasi der Sprung von Luftbilderstellung oder Karto- und Filmo-
Nach einer ausgedehnten Begriffsrunde methoden (additiv) die dank elektrisch betriebener Rotoren dazu brauchen wir ein Moment. Beim sündteuer und komplex nach mitten ins graphie werden in der Zukunft unpilotier-
geprägt von politischer Korrektheit – ange- senkrecht starten und landen, im Reise- Hubschrauber wird dieses Moment mit Kinderzimmer. Die hohe Energiedichte mo- ter Güter- und später auch Personentrans-
fangen bei RPAS (remotely piloted aircraft Mindestens ebenso wichtig sind aber flug jedoch ihren Auftrieb effizient über Hilfe der zyklischen Rotorverstellung er- derner Akkus trägt hier auch ihren Teil bei. port eine große Rolle spielen. In Afrika
system – es muss ja ein „Pilotierender“ am folgende Punkte: Tragflügel erzeugen. Der konfigurativen zeugt, die während eines Rotorumlaufs Will man nun die Multikopter stabil in der werden bereits ganze Regionen innerhalb
Boden sein) über UAV (unmanned aerial Algorithmik: Moderne, robuste Mehr- Vielfalt sind kaum Grenzen gesetzt und den lokalen Einstellwinkel des Rotorblattes Luft halten, ist die zentrale Herausforde- von 30 Minuten flächendeckend mit Blut-
vehicle – aber da fehlen ja die Bodenkon- größenregelungen, leistungsfähige so kann anwendungsgetrieben immer kontinuierlich ändert, damit die Rotor- rung die Lageregelung. Sobald die Systeme konserven versorgt, sogar in der Münche-
trollstation und die Funkverbindung zu Sensordatenfusion, effiziente und die perfekt passende Lösung erarbeitet ebene, zu der die Rotorkraft näherungs- ihre Lage im Raum von selbst stabil bei- ner Innenstadt wurden Coronatests in
eben dem „Pilotierenden“) und UAS (un- nachweisbar sichere Planungs-, Auto- werden. weise senkrecht ist, kippt und so über behalten wird das Fliegen kinderleicht. wenigen Minuten von der Teststation per
manned aerial system) – ist man wieder mations- und Entscheidungsalgorithmen den Hebelarm der gedrehten Kraft zum Die Lage wird gemessen mit einem „Lage Drohne zum Labor befördert, wo boden-
bei Drohne gelandet. Nehmen wir als Ar- Anwendungsnahe Entwicklung: Modell Der Durchbruch Schwerpunkt ein Moment erzeugt. Hier- referenzsystem“ (Attitude and Heading gebundener Transport gerne auch mal
beitshypothese: Flugsystem einschließ- basierte Funktionsentwicklung und Multikopter sind – wie klassische Flächen- für bedarf es der Taumelscheibe – kom- Reference System AHRS) das – verein- eine Stunde dauert. Aber auch hochflie-
lich luft- und bodenseitiger Komponenten digitale Prototypen flugzeuge und Hubschrauber auch – plexe Mechanik im drehenden System, facht gesagt – die über Kreisel gemesse- gende Systeme zur Versorgung großer
sowie deren, bei dem sich kein Mensch Hoher Realitätsgrad von Simulationen „momentengesteuert“. Jeder kennt noch die auch für die schnelle Veränderung des nen Drehgeschwindigkeiten aufintegriert. Flächen mit Kommunikation, fliegende
als verantwortlicher Luftfahrzeugführer bei geringer Rechenzeit, explizite reali- aus der Schule die „schlampige“ Formulie- Rotorauftriebes über die kollektive Blatt- Das würde perfekt gehen, wäre da nicht Kräne, Agrardrohnen zur Ausbringung von
an Bord des Fluggerätes befindet. tätsnahe Berücksichtigung von Unsicher- rung von Newtons zweitem Gesetz: „Kraft verstellung zuständig ist. die Kreiseldrift – aber eben jene ist über Saat, Schädlingsbekämpfungsmitteln und
heiten und Störungen ist Masse mal Beschleunigung“ – auch Mit kompakten, leichten, bürstenlosen die letzten 20 Jahre auch für wenige Euro Impfködern, Drohnen zum Spannen von
Weshalb jetzt? Globale Verfügbarkeit geistigen Talents, wissen wir noch, dass aus der Beschleu- Elektromotoren fällt der Zwang, Energie- teure Trägheitsplattformen (IMUs – inertial Kabeln und Seilen oder zur Gebäudereini-
Die rasante Entwicklung der Drohnen Ideenvielfalt und ungebremsten Um- nigung eine Geschwindigkeit wird und und Impulserzeugung am selben Ort statt- measurement units), wie wir sie alle in gung befinden sich bereits in kommerziel-
resultiert vor allem aus gewaltigen tech- setzungswillen dank geringer Eintritts- die ändert unsere Position. Wir brauchen finden zu lassen. Anstelle eines zentralen unserem Smartphone haben, um mehrere lem Regelbetrieb. Gar nicht zu sprechen
nischen Fortschritten in ganz anderen barrieren (Kosten, rechtliche Beschrän- also einmal eine Kraft, die die Schwer- Antriebes kann man plötzlich viele ver- Größenordnungen geschrumpft. von Kuriositäten wie Drohnenkunst und
Bereichen, die ursächlich gar nicht der kungen) – hohe Faszinationskraft, kraft ausgleicht, damit wir fliegen können. teilte Motoren verwenden. Die Fähigkeit, Es waren die Multikopter, die den Sieges- -lichtshows oder dem Servieren von Spei-
Luft- und Raumfahrt zuzuordnen sind. offene Kommunikationskultur Wenn wir die Richtung ändern wollen, über einen großen Drehzahlbereich quasi zug der Drohnen eingeleitet haben, da sie sen im Restaurant.
Beginnen wir mit den überstrapazierten Methodische Fortschritte bei der Ge- müssen wir die Flugbahn krümmen – dies instantan große Momente zu erzeugen, die Eintrittshürde in punkto Kosten und Der kommerzielle Betrieb von Drohnen
Technologien, die jeder kennt: währleistung von Sicherheit (modell- geschieht durch eine Kraft senkrecht zur erlaubt den Schub einzelner Rotoren durch Komplexität de facto beseitigt haben. ist bereits heute ein Milliardenmarkt und
6 Technik in Bayern 05/2020 Technik in Bayern 05/2020 7
SCHWERPUNKT SCHWERPUNKT
stützung von Wissenschaft, Forschung
und Industrie ist hierzulande gut. Größter Kommerzielle Nutzung unbemannter Fluggeräte
Professionelle Drohnen auf dem
Hemmschuh ist Zugang zu heimischem
privatem Wagniskapital – die Einwerbung
ausländischer Mittel birgt die Gefahr, wie
Weg nach oben
bereits geschehen, die Technologien und
damit Zukunft an eher vorwärtsblickende
Länder zu verlieren.
Gerade weil unsere Bevölkerung eher
technologiekritisch ist, ist es das Gebot
D
der Stunde, jungen und dynamischen Fir- ie Drohnentechnologie hat in den und Hochspannungsleitungen oder aber schen Experten mit dem französisch-
men wenigstens die Randbedingungen zu letzten Jahren einen regelrechten in den Bereichen Wissenschaft und For- amerikanischen Unternehmen Avyon zu-
geben, die sie brauchen, um hierzulande Boom ausgelöst. Über eine halbe schung sowie Öffentliche Sicherheit sammengetan. Seit 2016 firmieren sie
entwickeln, erproben und produzieren zu Million Drohnen sind heute in Deutsch- liefern Drohnen wichtige Daten, um nur gemeinsam unter dem Namen Microdro-
können, damit sie erfolgreich internatio- land im Einsatz – Tendenz stark steigend. einige Beispiele zu nennen. Unbemannte nes und sind heute mit Standorten auf der
nale Märkte bedienen können und wir so Fluggeräte ermöglichen Projekte in ganzen Welt vertreten.
an Zukunftstechnologien beteiligt bleiben. Laut einer Studie des BDL (Bundesver- schwer zugänglichen oder gefährlichen
Je schneller wir bereit sind, uns selbst ein band der Deutschen Luftverkehrsbetriebe) Gebieten, ohne dabei die Sicherheit von Das mikrokontrollierte Flugsystem unse-
unvoreingenommenes eigenes Bild zu wird sich die Zahl der einsatzbereiten Menschen zu gefährden. Drohnen sind rer Produkte bietet stabiles Flugverhalten
machen und uns der Visionen anzu- Drohnen bis 2030 bundesweit auf rund kostengünstiger als Helikopter, die tradi- und reagiert sofort auf sich ändernde
nehmen, wie Drohnen die Welt von morgen 850.000 erhöhen. Allerdings wird dieses tionell eingesetzt werden, um Luftbilder Winde, um ein einwandfreies Flugverhal-
verbessern können, umso früher profitie- Wachstum nicht mehr wie bisher von Pri- aufzunehmen – und sie bieten Optionen, ten beizubehalten. Die Kohlefaserkon-
ren wir auch selbst von den Möglichkeiten. vatnutzern vorangetrieben, sondern durch die deutlich bessere Ergebnisse liefern. struktion ist sehr widerstandsfähig und
kommerzielle Anwender. Der gewerbliche isoliert außerdem die Bauteile im Inne-
Unabhängiger Innovation Einsatz von Drohnen wird nach Einschät- Integrierte Komplettpakete liefern ren, wodurch die Drohnen auch bei extre-
freien Lauf lassen zung des BDL massiv an Bedeutung ge- echten Mehrwert meren Temperaturen und Feuchtigkeits-
Unsere Welt wandelt sich beständig, winnen. Während zurzeit in Deutschland Um sich als leistungsfähiges Werkzeug graden fliegen können. „Wir haben außer-
schneller als je zuvor. Am Status quo fest- nur eine von 24 Drohnen kommerziell für den kommerziellen Einsatz zu qualifi- dem ein eigenes schlankes Betriebssys-
halten bedeutet zurückfallen. Start-ups, betrieben werde, soll es 2030 bereits eine zieren, muss eine Drohne aber noch an- tem entwickelt“, erklärt Marketing Direk-
junge unverbrauchte Köpfe und die Träume von sechs Drohnen sein.Der Grund für gepasst und mit ergänzenden Systemen torin Mirjam Bäumer. „Es wird als Grund-
von Vordenkern sind unsere Chance, den den starken Wachstumsschub sind die kombiniert werden. Durch die Integration lage für einen flexiblen Autopiloten ein-
Anschluss nicht zu verpassen. Nur zu oft hohen Optimierungspotentiale, die der von Sensoren, Kameras, Kartierungssys- gesetzt. Diesen können unsere Kunden
Foto: Quantum Systems
versuchen etablierte Strukturen durch Einsatz professionell genutzter Drohnen temen und Auswertungs-Software wird an den speziellen Bedarf ihres Kartie-
Drohnen Trinity von
aktive Maßnahmen unabhängige Innova- für viele Branchen bietet. das Fluggerät zum performanten Kom- rungsprojekts anpassen.“ Mit ihren UAV-
Quantum Systems tion zu unterbinden – durch Einfluss- plettpaket. So stehen Anwendern aussage- Softwarelösungen stellt Microdrones
nahme auf Gesetzgebung, Förder- und Vogelperspektive ist ein echter Vorteil kräftige Datenergebnisse wie 3D-Punkt- leistungsstarke und einfach zu bedienen-
Marktbedingungen, durch „Warnungen“ für viele Branchen wolken, Orthomosaiken oder Methan- de Tools zur Verfügung, die Flugplanung,
selbst die konservativsten Prognosen Technologies, Quantum Systems, Phoenix an Politik und Investoren oder direkte Dis- Ob bei der Inspektion von Gebäuden und inspektionskarten zur Verfügung. Überwachung und Analyse vereinfachen.
zeichnen einen gigantischen Zukunfts- Wings, Wingcopter, Microdrones, Volo- kreditierung der Fähigkeiten neuer Struk- Infrastrukturen wie Windkraftanlagen Die Software ist auch als App verfügbar,
markt. Umso erfreulicher, dass viele copter, Lilium, Auto-FlightX, Dedrone, und turen und Köpfe. Lassen Sie uns im Dien- Entwickelt für Profis – so dass Einsätze direkt vom Tablet aus
deutsche Firmen hier an der Weltspitze viele mehr. So verwundert es auch nicht, ste unserer Zukunft diesen Tendenzen Die Drohne mdLidar 1000 von Profis gesteuert werden können. Mit dem Ziel,
vertreten sind – mit Produkten, Welt dass in den letzten 10 Jahren viele hun- tapfer entgegenstehen – wir haben bei Genau solche Komplett- Unternehmen auch ohne großes Start
rekorden oder anderen beeindruckenden dert Millionen Euro privaten Investments, uns alles, um die Welt neu zu erfinden – systeme bietet beispiels- investment die Möglichkeit zu geben,
Leistungsbeweisen – die Drohnen, die bei v. a. aus dem Ausland, nach Bayern in der Sauerstoffgehalt der Luft in Bayern weise die Firma Micro- Flugsysteme einzusetzen, hat Microdro-
der Eröffnung der olympischen Spiele in diesen Bereich geflossen sind und damit ist derselbe wie im Silicon Valley oder in drones an. Bereits seit nes ein spezielles Service-Angebot konzi-
Pyeongchang den Nachthimmel verzau- zukunftsweisende Arbeitsplätze geschaf- Shenzhen (die Luft ist sicher bei uns bes- 2005 entwickelt ein Team piert. Die kompletten Hardware- und Soft-
bert haben sind etwa aus München. fen werden konnten. ser). Wir haben dieselben brillanten Köpfe aus Luftfahrtingenieuren, ware-Lösungen stehen dabei als Mietleis
Keine dieser Errungenschaften ist der und fähigen visionären, unternehmeri- Softwareentwicklern und tung zur Verfügung. Ganz individuell und
klassischen Großluftfahrt zuzuschreiben Rahmenbedingungen schen Nachwuchs – geben wir ihnen die Experten für Nutzlast- seinen Bedürfnissen entsprechend stellt
– allesamt stammen sie von Start-Ups. Es ist erfrischend, dass Politik und Regu- Chance, für uns alle hier bei uns erfolg- Integration professionelle der Anwender sein Lösungspaket selbst
Foto: Microdrones
Mit tapferem Herz, gewaltiger Motivation, lierungsbehörden die Chancen erkannt reich zu sein. Drohnen. Um den Anfor- zusammen. Der Kunde zahlt somit nur
Beharrlichkeit und exzellenten fachlichen haben und momentan die regulatorischen derungen der Anwender das, was er auch wirklich nutzt.
Fähigkeiten ausgestattet, haben es viele Randbedingungen mit großer Geschwin- Prof. Dr.-Ing. Florian Holzapfel nachzukommen und inte-
geschafft, sich den Traum von der eigenen digkeit vorantreiben, so dass bereits jetzt Lehrstuhl für Flugsystemdynamik grierte Lösungen anzubie- Alexandra Schneider
Existenz zu verwirklichen – Ascending vieles möglich ist. Die staatliche Unter- TU München ten, haben sich die deut- Microdrones
8 Technik in Bayern 05/2020 Technik in Bayern 05/2020 9
SCHWERPUNKT SCHWERPUNKT
Unbemannte Luftfahrt
Werkzeuge und Arbeitsplätze für
Ingenieure in der Zukunft
D
Kuriertransport mit Pigmentproben des
ie Unbemannte Luftfahrt macht als neue technologische Basis für Wirt- wirkt der Verband aktiv in den nationalen, Projektes „ProGeDa – Probentransport
Quelle: Wingcopter
sich auf den Weg, eine neue Spar- schaft, Industrie und Verwaltung. europäischen und internationalen Um- zwischen Gernsheim und Darmstadt“
te in der Allgemeinen Luftfahrt zu setzungen eines sicheren, Grenzen über-
werden. Die neuen europäischen Rege- Sicherheit in der Luft und am Boden schreitenden und einfachen Luftraums
lungen, welche die Europäische Kommis- steht dabei im Mittelpunkt für die Unbemannte Luftfahrt mit.
sion auf den Weg gebracht hat, öffnen die Der Luftraum, und hier speziell der unterste
Zukunft der Unbemannten Luftfahrt für Luftraum wird von vielen Luftraumnutzern U-Space Airspace – ein neues System
ganz neue und vor allem spannende Ein- gleichzeitig beansprucht. Die zusätzliche des Luftraum Managements wird bis
satzmöglichkeiten. Die Unbemannte Luft- Erschließung für die Unbemannte Luft- 2035+ entstehen schlag der SESAR JU sein – electronic misch während des Fluges als Interaktion für die Ingenieure in zehn Jahren werden.
fahrt hat sich in den letzten Jahren immer fahrt erfordert ein neues und erweitertes Das neue europäische Luftraummanage- Registration, electronic Identification und aller beteiligten Systeme und Prozesse Der über den eigenen Standort hinaus-
neue Nutzungsbereiche erschlossen und Luftraum Management, um gegenseitige ment für unbemannten Luftverkehr (UTM) Geofencing. Die digitale Identifikation des unter Wahrung aller Einsatz- und Sicher- fliegende Sensorträger wird die Aufga-
beweist täglich den Nutzen für die Gesell- Gefährdungen zu vermeiden. Ingenieure im U-Space Airspace soll den sicheren Fluggerätes über große Entfernungen hin- heitsregeln aus dem geplanten Flugweg. ben der Ingenieure im Maschinen- und
schaft, für Wirtschaft und Industrie. entwickeln dazu neue Systeme, Prozesse Betrieb der aufstrebenden Unbemannten weg ist die technische Grundlage für alle Damit werden auch komplexe UAS/Droh- Anlagenbau, Fahrzeugtechnik, Bautech-
und Kommunikationsgeräte, um in Echt- Luftfahrt parallel zu allen anderen Luft- darauf aufbauenden höherwertigen Ser- nenmissionen möglich und das gleichzei- nik, Fernerkundungen, Energietechnik,
Das Fliegen „um den Kirchturm“ (VLOS) zeit die wichtigen Flugdaten zuverlässig raumnutzern der bemannten Luftfahrt vices. Mit Geofencing wird erreicht, dass tig in sich verschränkenden Luftwegen. Instandhaltung und Betrieb, Umwelttech-
wird auch außerhalb der Sichtweite austauschen zu können. Position, Flug- sicher, wirtschaftlich und planbar gestal- UAS/Drohnen aus eigener Steuerung her- Ein Einsatz eines UAS/Drohne beschränkt nik, Vermessungswesen und Kartografie
(BVLOS) möglich höhe, Geschwindigkeit und Flugabsicht ten helfen. Damit wird die bisherige Luft- aus nicht mehr in gesperrte Lufträume selektiv und optimiert die Bewegungen ganz wesentlich mitprägen und ein un-
Bislang waren Einsätze unbemannter eines UAS wird dazu mit vielen anderen verkehrskontrolle ATC für Luftfahrtzeuge und Gebiete einfliegen können. Diese von vielen Luftfahrtteilnehmern unter- verzichtbares Einsatzmittel werden. Ein
Luftfahrtsysteme (UAS) auf die Sichtweite Teilnehmern der Allgemeinen Luftfahrt über 150 kg auch auf die kleineren und Technologien stehen einsatzfähig bereit schiedlichster Prioritäten. UAS/eine Drohne wird dann viel mehr
des (Fern-) Piloten beschränkt und damit und der Flugsicherung ausgetauscht, um leichteren UAS/Drohnen ausgeweitet. zur Umsetzung. Die darauf aufbauenden werden, als nur ein Spielzeug oder eine
auf 100 bis 200 m. Die neuen europä- situativ richtig reagieren zu können. Die UAS/Drohnen sind klein, leicht und bilden Systeme müssen allerdings noch zertifi- Schritt 4 – der Endausbau Fotodrohne – auch wenn vieles damit
ischen Regelungen sehen Flugeinsätze Bewahrung der Sicherheit in der Luft und für Radar und andere Detektionssysteme ziert werden. Im Endausbau erfolgt die Integration einmal begonnen hatte.
auch außerhalb dieser Sichtweite bei Um- am Boden steht dabei für alle Akteure als kaum eine zuverlässige Signatur zur Er- zwischen UTM und ATC nahtlos durch
setzung von geeigneten Verfahren und Si- zentrale Forderung im Mittelpunkt. Solche kennung. Die Piloten in Hubschraubern Schritt 2 – erste Services ein zentrales gemeinsames Datenbank Dipl.Ing.(FH) Dipl.Wirtschafts-Ing.(FH)
cherheitsmaßnahmen vor. Solche BVLOS neuen Technologien werden gesellschaft- und Flugzeugen können die UAS/Droh- Die ersten operativen Services und aktive system (CIS) und die Systeme interagieren Paul Eschbach
Flüge gehen dann über Kilometer, bis an lich und technologisch nur akzeptiert, nen wenn überhaupt, nur sehr spät erken- Verfahren kommen zum Einsatz, um den automatisch und binden die UAS/Mis- UAV DACH e.V.
die technische Reichweite der UAS. Dies wenn die Sicherheit für alle Betroffenen nen. Die Luftfahrzeuge werden zukünftig Flug und die Mission der UAS/Drohnen sionen auf Grundlage der beschriebenen
eröffnet eine große Variation an zusätz- und auch Unbeteiligten unverändert ge- untereinander kommunizieren müssen, aktiv zu managen. Die UAS-Missionen Technologien und Prozesse in den Luft-
Information
lichen und nutzbringenden Flugeinsätzen wahrt bleibt. Für den UAV DACH e. V. war um auch der zu erwartenden Anzahl an werden dabei transparent und dort wo raum der bemannten Luftfahrt in allen Über den UAV DACH e.V.
das die Maxime seit der Gründung vor 20 gleichzeitig stattfindenden UAS-Flügen erforderlich in die ATC Services der be- Höhenstufen ein.
Der UAV DACH e.V. besteht seit dem Jahr 2000
Erläuterungen Jahren als „Working Group“ zwischen den gerecht werden zu können. mannten Luftfahrt integriert. Damit sind und ist der größte und erfahrenste deutsch-
ATC = Air Traffic Controll – damals Beteiligten an der Unbemannten UTM für den U-Space Airspace ist dabei die kleinen UAS/Drohnen für alle anderen Unbemannte Luftfahrt und der sprachige Fachverband für unbemannte Luftfahrt
in Europa. Er vertritt die Interessen von über 200
Luftraum Überwachung Luftfahrt: Hersteller, Betreiber, Steuerer, kein monolithisches System, sondern Luftfahrtteilnehmer auch sichtbar. Ingenieurberuf Mitgliedern aus Forschung & Entwicklung, Her-
VLOS = Visual Line of Sight –
Betrieb in direkter Sicht
Zulasser, Zertifizierer, Prüfer, Systemher- eine Kombination aus vielen unterschied- Die Unbemannte Luftfahrt eröffnet für den steller- und Zulieferindustrie sowie Anwendern
steller … Alle erkannten, dass niemand lichen Services, welche schrittweise ein- Schritt 3 – die Erweiterung Ingenieur eine Vielzahl neuer Betätigungs- und Dienstleistern aus den Ländern Deutschland,
BVLOS =
Beyond visual line of sight –
Österreich, Schweiz, Italien und Niederlande.
Betrieb außerhalb direkter Sicht diese neue Sparte in der Allgemeinen geführt und angewendet werden. Die Einsätze und Missionen von UAS/ felder. Es entsteht gerade in Deutschland Der Verein verfolgt als übergeordnete Ziele die
SESAR JU = Single European Sky ATM Research –
Joint Undertaking Luftfahrt alleine aufbauen und zum Erfolg Drohnen werden aktiv von den Systemen eine zukunftsweisende und technologisch wirtschaftliche Konstruktion und Verwendung
von unbemannten Luftfahrzeugen zum Nutzen
UAS = Unmanned Aircraft System, bestehend führen kann. Nur gemeinsames Handeln Schritt 1 – Die Grundlagen und Prozessen durch Kommunikation führende UAS-Industrie auch mit vielen
der Bevölkerung, das Erreichen breiter öffent-
aus dem Fluggerät und der Kontroll-
führt zum gewünschten langfristigen Er- Zu Beginn werden die Grundlagen für eine und Interaktion gesteuert und beeinflusst. Start-Ups und mittelständischen Indus- licher Akzeptanz und die Betriebssicherheit
station
folg und so versteht sich der UAV DACH Maschine-zu-Maschine-Kommunikation Der exakte Flugweg eines/r UAS/Drohne trien – die suchen alle den Ingenieur- im Luftraum ohne Gefahren für Personen und
UTM =
UAS Traffic Management
Sachen am Boden.
U-Space = Kombination an Services für den e. V. auch als Fachverband und nicht als gelegt. steht damit mit dem Start noch nicht nachwuchs von Morgen.
Betrieb von unbemannten Fluggeräten
in spezifischen Lufträumen
Lobbying-Verband. Mit der Kompetenz „Wer fliegt da eigentlich?“ komplett fest, sondern ergibt sich durch Das UAS/die Drohne wird aber vielmehr www.uavdach.org
und der Erfahrung unserer Mitglieder Die drei ersten Dienste werden nach Vor- Ausweichregeln und Sperrzonen dyna- ein selbstverständliches Arbeitswerkzeug
10 Technik in Bayern 05/2020 Technik in Bayern 05/2020 11
SCHWERPUNKT
Nationales Erprobungszentrum für Unbemannte Luftfahrtsysteme
DLR Drohnenzentrum Cochstedt
U
m den Standort Deutschland für so die Prognose der europäischen Luft- sind mit der Einbindung von UAS in den
das Zukunftsthema des unbe- fahrtvision „Flightpath 2050“. Das ver- Luftraum auch komplexe juristische und
mannten Luftverkehrs zu positio- spricht geringere Kosten bei hoher Zuver- verfahrenstechnische Fragestellungen zu
nieren, intensiviert das Deutsche Zen- lässigkeit. Aktuelle technologische Fort- untersuchen und neu zu definieren bzw.
trum für Luft- und Raumfahrt DLR die schritte ermöglichen die Entstehung einer zu regulieren.
Forschung im Bereich des unbemannten neuen Industrie im Bereich unbemannter Aufgrund der Komplexität der Sachver-
Fliegens und gründet das Nationale Erpro- Luftfahrtsysteme. Zugleich hat sich eine halte reicht eine getrennte Betrachtung
bungszentrum für Unbemannte Luftfahrt- deutlich erhöhte Innovationsgeschwin- der Teilsysteme – Vehikel getrennt von
Grafik: DLR
systeme am Flughafen Cochstedt (Sach- digkeit gegenüber den bisherigen Ent- Flugführung getrennt von gesetzlichen
sen-Anhalt). Ziel des DLR ist es, ein in wicklungszyklen in der Luftfahrtindustrie Regularien – nicht mehr aus. Vielmehr
Europa einmaliges hochinnovatives For- eingestellt, die sich der Geschwindigkeit müssen diese im Verbund betrachtet, Simulation Cochstedt – Zukunftsvision für das Nationale Erprobungszentrum für UAS
schungsnetzwerk für Unbemannte Luft- von IT-Unternehmen annähert. Doch die erprobt, validiert und zertifiziert werden.
fahrtsysteme (Unmanned Aircraft Sys- Nutzung von UAS in einem wirtschaftli- Mit dem Nationalen Erprobungszentrum Die Forschung im Bereich der UAS-Tech- (European Union Aviation Safety Agency) anderem zu Erprobungsflügen des DLR-
tems, kurz UAS) zu etablieren. chen Maßstab und deren gemeinsamer für Unbemannte Luftfahrtsysteme wird nologien muss sich vor allem mit vier ist zudem geplant. Demonstrators Alaady und anderen DLR-
Betrieb in Lufträumen mit bemannten nun ein Testzentrum aufgebaut, in dem großen / übergeordneten Herausforde- Das Testgelände in Cochstedt wird den ver- Projekten aus dem UAS-Bereich über dem
Luftfracht macht den Anfang Fluggeräten stellt sowohl Forscher, Her- die nötigen Fähigkeiten gebündelt und rungen befassen: Vehikel-Technologien schiedenen DLR-Instituten, Universitäten Gelände kommen sowie vielleicht auch
Mitte des 21. Jahrhunderts wird Luft- steller und Anwender als auch den Ge- über das die beteiligten Kompetenzen (incl. der Erprobung von Demonstrato- und anderen wissenschaftlichen For- zu Testflügen des DLR-Forschungsflug-
fracht global zunehmend über unbe- setzgeber vor neue Herausforderungen. in der UAS-Entwicklung vernetzt werden ren, Antrieben, Energiespeichern), Flug- schungseinrichtungen sowie auch der zeugs A320 ATRA.
mannte Transporte abgewickelt werden, Neben den rein technischen Aspekten können. führung (incl. der Integration von UAS in Luftfahrtindustrie für Forschung und Er-
den zivilen Luftraum), Regulierung (incl. probung zugänglich sein. Besonders in- Das DLR hatte den Flughafen im Sommer
der Zertifizierung und Zulassung) sowie teressant ist das Erprobungszentrum da- 2019 erworben und investiert rund 10
Akzeptanz und Wirkungsforschung (ins- bei auch für Startups und KMUs, die hier Millionen Euro für den Aufbau des Erpro-
besondere hinsichtlich Lärm, Sicherheit die Möglichkeit haben, ein hochmodernes bungszentrums. Bis zum Frühjahr 2021
und Umwelteinflüssen). Diese Aspekte Testzentrum zu nutzen und ein Netzwerk wird zunächst die Instandsetzung und An-
Foto: DLR
werden DLR-weit in den diversen (Fach-) mit anderen Akteuren auf dem Gebiet der passung des Flughafens für den geplan-
Instituten erforscht. Die damit verbunde- UAS-Entwicklung aufzubauen. ten Forschungsbetrieb im Vordergrund
ne Erprobung sowie Teile der zukünftigen Aus Zulassungsgründen wird es erfor- stehen. Die vorhandene Technik wird
Begleitforschung werden zukünftig am derlich sein, dass neuartige unbemannte überprüft und wo nötig ergänzt oder er-
DLR-Standort in Cochstedt erfolgen. Luftfahrtsysteme unter realen Bedingun- setzt. Investiert wird u. a. in Systeme zur
Die Testkampagnen sind dabei eingebun- gen in einer kontrollierten Umgebung um- Flugbahnvermessung und Tracking von
den in DLR-weite Projekte und Kooperatio- fassend erprobt und qualifiziert werden, UAS sowie in ein stationäres und mobiles
nen mit Partnern aus Forschung und In- wofür der Flughafen Cochstedt aufgrund Missionskontrollzentrum. Entstehen soll
dustrie in Deutschland, Europa und in der seiner Lage und Infrastruktur ideal geeig- auch eine umfängliche Werkstatt für pro-
Welt. Aktuell forscht das DLR deutschland- net ist. jektbezogene Arbeiten. Der Tower erhält
weit mit mehr als 15 Instituten am Thema Unter diesem Gesichtspunkt wird auch neue Technik sowie moderne, zugangs-
Unbemanntes Fliegen jeweils mit unter- die Betriebsgenehmigung als Verkehrs- gesicherte Büroräume, die für Projekte
schiedlichen Schwerpunktsetzungen. flughafen aufrechterhalten, um für die und Testkampagnen zur Verfügung ste-
Zudem arbeitet das DLR bereits wissen- Forschung ein möglichst breites Test- hen. Aktuell sind am neuen DLR-Standort
schaftlich im Bereich UAS-Forschung spektrum zu erzielen und u. a. auch die 13 Mitarbeiter beschäftigt, perspektivisch
mit Großforschungseinrichtungen wie Integration von UAS in die bemannte wird das Team auf ca. 35 wachsen.
NASA (National Aeronautics and Space Luftfahrt erproben zu können. Die Wieder-
Administration), NLR (Netherlands Aero- aufnahme des Verkehrsbetriebes ist, in Nadine Dörge
space Centre) und JAXA (Japan Aero- einer ersten Stufe, für den 01.05.2021 Deutsches Zentrum für Luft- und
space Exploration Agency) zusammen. geplant. Hinsichtlich der Flugerprobung Raumfahrt e.V. (DLR), Nationales
Eine Zusammenarbeit mit der euro- kann es bereits im Jahr 2020, wie auch Erprobungszentrum für Unbemannte
ALAADy Demonstrator (Automated Low Altitude Air Delivery) – Prototyp für den tieffliegenden unbemannten Lufttransport
päischen Luftsicherheitsbehörde EASA schon in den vergangenen Jahren, unter Luftfahrtsysteme, Hecklingen
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SCHWERPUNKT SCHWERPUNKT
DeckFInder ünterstützt eine sichere
Landung auf beweglichen Schiffsdecks
systeme bewegen sich im Extremfall voll- müssen wir auf Softwareseite sicherstel- Alle namhaften UAV Hersteller sind
kommen verquer zueinander. len, dass unsere Software im Ernstfall DeckFinder-fähig
Gelöst haben wir diese Herausforderung nicht hängen bleibt. Inzwischen sind wir mit DeckFinder ein
wie beschrieben mit Hilfe von Radar- Vorreiter für Innovation bei Airbus. Von
Signalen, die auf dem Landepunkt eine All diese Entwicklungen sind nicht über der ersten Idee bis hin zum fertigen Pro-
etwa donutförmige Blase erschaffen, und Nacht entstanden – die Idee zu unserem dukt, das weltweit von Kunden genutzt
unter zu Hilfenahme von zwei Antennen Projekt stammt sogar aus der Mitte der wird, haben wir dabei die Vorteile eines
am UAV, die dessen Position ermitteln letzten Dekade. Einige unserer Ingenieure Weltmarktführers genießen können, ohne
können. Der Pilot kann sich mit Hilfe von hatten nach neuen Möglichkeiten ge- den Mindset eines Start-Ups zu verlieren.
DeckFinder an dem einmal aufgenom- sucht, die vorhandene Radar-Technologie Airbus steht für absolute Qualität, Lang-
men Signal quasi „entlanghangeln“, fast in neuen Feldern einzusetzen. Der große lebigkeit, Nachhaltigkeit und der Name
wie an einer imaginären Leine, die zwi- Vorteil von Radartechnologie ist ihre Eig- alleine hat uns zahlreiche Türen geöff-
schen Flugobjekt und Landepunkt aufge- nung bei allen Wetterbedingungen. Wäh- net. Gleichzeitig hat unser Management
spannt wird. rend Laserstrahlen beispielsweise durch sich wirklich daran aufgearbeitet, uns alle
schlechte Sichtverhältnisse ineffektiv Möglichkeiten zu geben aber auch kon-
Vom Rostocker Hafen werden, ist ein Radar auch bei starkem stant Leistung von uns einzufordern. Und
zur Australischen Navy Nebel voll funktionsfähig. Der erste Ein- wir sehen noch immer neue Möglichkei-
Selbst nachdem wir mit der initialen An- satz des Systems, das später zu Deck- ten, das System zu verbessern. Alle nam-
Landen mit Drohnen und Helikoptern bei jedem Wetter wendung zufrieden waren, standen wir vor Finder werden sollte, fand im Rostocker haften UAV Hersteller sind DeckFinder-
Positionierung mit DeckFinder
zahlreichen weiteren Herausforderungen. Hafen statt, damals noch bei der Unter- fähig und arbeiten an der Integration. Der
Als nächstes mussten wir das System stützung der Navigation von Schiffen nächste große Schritt für uns wird weg
beispielsweise robuster machen. In der bei schwersten Wetterbedingungen, zum führen von reiner Positionsbestimmung,
Luft- und Raumfahrt ist es unabdingbar, Beispiel mit Nebel und ohne Lotsen an hin zur so genannten „Guidance“, also
dass unsere Geräte auch unter extremen Bord. Später kam die Idee auf, DeckFin- der Vorhersage, wo sich das UAV wann
U
nter Helikopter-Piloten kursiert das dies für Militär- oder Rettungspiloten keine können. Die Technik hinter dem System Bedingungen funktionieren. Egal ob A320, der in weiteren maritimen Einsatzberei- befinden soll, um eine sichere Landung
Bonmot, dass sich das Fliegen ei- Option. Im Gegenteil, wir verlassen uns in funktioniert durch sechs am Landepunkt H145 oder Eurofighter – jedes Airbus chen zu testen. Seitdem arbeiten wir mit durchführen zu können. Auch diese Tech-
nes zivilen Flugzeuges zu dem ei- solchen Situationen darauf, dass diese installierte Bodensensoren, die eine ca. Produkt ist konstant Wind- und Wetterein- einer Vielzahl an Partnern, beispielsweise nik hat Anwendungen im maritimen Be-
nes Helikopters in etwa so verhält, wie das Piloten, oft unter Zeitdruck, präzise auf 350 m Durchmesser große „Blase“ erzeu- flüssen, extremen Temperaturschwankun- der deutschen Bundespolizei aber auch reich: Auf Grund der Schiffsdynamik kann
Fahren eines Fahrrades zu dem eines Ein- kleinsten Flächen landen können, um im gen, die das System bei Eintritt erkennt. gen, Schocks, oder Korrosion durch Salz- der australischen Navy zusammen. Was man schon heute mit Motion-Prediction-
rads, bei dem man zusätzlich zur Steue- Zweifelsfall Leben zu retten. Traditionell Durch ständige Verbesserungen haben wasser ausgesetzt – der Praxiseinsatz mich dabei besonders stolz macht: Jeder Services vorhersagen, wann der optimale
rung jonglieren muss. Auch wenn man haben Piloten für solche Extremsituatio- wir hier inzwischen eine Positionsgenau- verlangt unserer Technik alles ab. Schritt passiert im engen Austausch mit Zeitpunkt zur Landung wäre, da sich das
diesen Vergleich nicht ganz ernst nehmen nen auf GPS-basierte Navigationsinstru- igkeit von besser als 20 cm erzielt. Gleichzeitig kämpfen wir in unserer Bran- Piloten, die unser System unter realen, Schiff dann in einem kurzzeitigen Ruhe-
sollte (ich bin mir sicher, es gibt ähnliche mente zurückgegriffen. Während diese che noch immer um jedes Gramm, denn teilweise extremen Bedingungen nutzen punkt befindet.
gut gemeinte Witze von Flugzeug- über Technologie hervorragend dafür geeignet Technische Herausforderungen weniger Gewicht bedeutet immer eine und uns deshalb genau sagen konnten,
Helikopterpiloten) – jeder, der einmal in ist, den Standort eines Objekts mit Hilfe Was simpel klingt ist in der technischen längere Flugdauer. Und zum Schluss was funktioniert oder was nicht. Wie in allen weiteren Schritten werden
seinem Leben in einem Helikopter geflo- von Satellitendaten zu bestimmen, ist sie Entwicklung hoch komplex. Aus Inge- wir mit einem Team aus engagierten
gen ist, weiß, wie komplex die Steuerung im Nahfeld eines Objektes anfällig für so nieurssicht gesprochen ist die erste Her- Ingenieuren, Ideenreichtum und einem
dieser Luftfahrzeuge selbst unter besten genannte Glitches, bei denen sich eine ausforderung, die genaue Positionierung Elektronische Referenzpunkte des DeckFinder-Systems klaren Ziel vor Augen alles daran setzen,
Sichtbedingungen ist. Verändern sich diese, Abweichung von bis zu 200 Metern von eines Objekts in der Luft relativ zu einem DeckFinder immer weiter zu verbessern.
beispielsweise durch starken Wind, heftige der tatsächlichen Position einschleichen sich nicht vorhersehbar bewegenden Lan- Aber bei genauerer Betrachtung bin ich
Regenfälle oder dichten Nebel, wird der kann. Was bei der Routenplanung für den depunkt zu ermitteln. Um beim Beispiel schon sehr froh darum, dass ich meine
Flug eines Helikopters ungleich schwie- nächsten Urlaub noch verschmerzbar ist, eines Schiffes zu bleiben. Man weiß, dass Zeit mit Berechnungen, Kundenterminen,
riger. Und wenn es sich dann noch statt wird bei der Landung auf einem Nato- Schiffe sich in einem 3-dimensionalen Budgetkalkulationen, Materialtests und
einer Landung auf festem Grund um einen Landefeld mit gerade einmal 2,5 Metern Raum mit sechs Freiheitsgraden bewe- Funkfrequenzanalysen verbringen kann.
Anflug auf ein sich bewegendes Objekt, Durchmesser zu einer ernsthaften Gefahr. gen. Vorwärts- und Rückwärtsbewegung Nicht nur kann ich mir als Ingenieur
wie beispielsweise ein Schiffsdeck han- Um die Piloten von Helikoptern, aber auch entlang der X-Achse („schnellen“), Links- nichts Schöneres vorstellen. Mein Beruf
delt, dann kommen selbst erfahrene Pilo- von Drohnen besser dabei helfen zu kön- und Rechtsbewegung entlang der Y-Achse ist auch deutlich einfacher, als das Fah-
ten an ihre Grenzen. nen, ihre aktuelle Position möglichst ge- („schwojen“), Auf- und Abbewegung ent- ren eines Einrads, bei dem man zusätzlich
nau zu erfassen, haben wir das DeckFin- lang der Z-Achse („tauchen“), von Seite zur Steuerung jonglieren muss, oder die
Hohe Positionsgenauigkeit der System entwickelt. DeckFinder ist ein zu Seite kippen um die X-Achse („rollen“), Landung eines Helikopters unter Extrem-
für den Extremfall relatives 3-D Positionierungssystem, das vor und zurück kippen um die Y-Achse bedingungen.
Während wir als Zivilpersonen einfach auf es Piloten durch Einsatz von Radartech- („nicken“) und links und Rechtsdrehung
Alle Fotos: Airbus
den Wetterbericht schauen und uns bei nologie ermöglicht, eine sehr präzise Po- um die Z-Achse („gieren“). Das Gleiche gilt Lars Zander
schlechten Bedingungen dafür entscheiden sition des Helikopters relativ zu dem sich auch für Helikopter sowie Drohnen, und Programmleiter DeckFinder
können, heute lieber nicht zu fliegen, ist bewegenden Landepunkt darstellen zu die beiden unterliegenden Koordinaten- Airbus Industries
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SCHWERPUNKT SCHWERPUNKT
Radartechnik
Drohnen in Echtzeit erfassen
F
ür Privatleute mögen Drohnen ein geschieht. Terroristen wiederum können an seine Grenzen, da das akus tische
nettes Spielzeug sein, für Paket- Drohnen nutzen, um Bomben auf Großver- Spektrum dort durch Klima- und Lüftungs-
dienste langfristig eine Alternative anstaltungen wie Olympia oder politische anlagen, Ventilatoren und ähnliches ex-
zu Kleintransportern. Sicherheitsbeauf- Kundgebungen abzuwerfen. Es ist daher trem komplex ist. „Radar dagegen erkennt
tragte sehen die Flugobjekte jedoch vor unerlässlich, Drohnen frühzeitig zu er- Drohnen bei Tag und Nacht, bei Regen,
allem als eines: als Herausforderung. Bei- kennen – um gegebenenfalls Gegenmaß- Nebel und Rauch und sollte daher das
spiele für Gefährdungen durch Drohnen nahmen einzuleiten. Kerndetektionssystem sein“, sagt Dr. Jens
finden sich zahlreiche: So legten sie bei- So unterschiedlich die Gefahren, so ver- Klare vom Fraunhofer-Institut für Hoch-
Fotos: Fraunhofer FHR
spielsweise vor etwa einem Jahr den Lon- schieden sind auch die Fragestellungen, frequenzphysik und Radartechnik FHR in
doner Flughafen Gatwick lahm. die mit diesen Gefahren einhergehen. Wachtberg. „Über Radar können wir so-
Mit Radartechnologie lassen sich Drohnen Während in Gefängnissen die Frage im gar den Abstand zur Drohne sowie ihre
frühzeitig und auf große Entfernung erken- Vordergrund steht, ob und wenn ja wo Geschwindigkeit und Flugrichtung bestim-
nen, ja sogar ihre Fluggeschwindigkeit und eine Drohne etwas abgeworfen hat, reicht men.“ Freifeldmessung von Drohnen mit einem Mikrodoppler-Demonstrator im Rahmen des Projekts D2F2
die Anzahl ihrer Rotoren bestimmen. Die bei Industriespionage vielfach die bloße Auf diese Weise lässt sich unter ande-
entsprechenden Technologien entwickeln Information, dass eine Drohne das Gelän- rem die Frage beantworten: Wie lange
Forscherteams am Fraunhofer FHR. de überfliegt – dann kann man etwa die dauert es, bis die Drohne das schützens- Der Dopplereffekt ist eine Frequenzver- Forscher des Fraunhofer FHR im BMBF- Württemberg mit dem Präsidium Technik,
Jalousien herunterfahren und die Fenster werte Ziel – etwa eine Großveranstaltung schiebung, die bei bewegten Geräusch- geförderten Projekt ORAS gemeinsam Logistik und Service der Polizei PTLS Pol.
Nur wenige Schritte von der Kanzlerin schließen. – erreicht hat? MIMO-Radare, die am quellen auftritt. So klingen die Töne des mit Partnern: Hier geht es darum, Kleinst- Ein weiteres Radarsystem des Fraunhofer
entfernt krachte eine Fotodrohne auf den Fraunhofer FHR zur Serienreife gebracht Martinshorns eines Krankenwagens, der drohnen in einem städtischen Umfeld FHR kann nicht nur Boden und Luftraum
Boden – und zwar bei einer Wahlkampf- Warum Radar? wurden, können auch Flughöhe und sich auf uns zubewegt, höher als die ei- zuverlässig zu erkennen, etwa bei Sport- gleichzeitig überwachen, sondern es kann
veranstaltung im Jahr 2013. Seither ist Um umherschwirrende Drohnen aufzuspü- -manöver erkennen. Dreht die Drohne nes Krankenwagens, der sich von uns veranstaltungen. Die Radarsensoren des die detektierten Objekte auch klassi-
klar: Von Drohnen geht eine ernsthafte und ren, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Kreise über einem bestimmten Punkt, was entfernt. „Über den Mikro-Dopplereffekt Systems stehen dabei auf dem Boden fizieren – so kann es beispielsweise
vielfältige Gefahr aus. Drohnen von Hobby- Zum einen wären da die optischen Sys- eher auf ein spielendes Kind hindeutet, können wir die Anzahl der Rotoren einer und schauen nach oben – auf diese Weise zwischen einer Drohne und einem Vogel
Fliegern können auf Menschen, Autos oder teme, sprich Kameras. Allerdings brau- oder bewegt sie sich stetig auf ein Ziel zu? Drohne bestimmen, ihre Drehgeschwin- ist es möglich, mit mehreren Sensoren unterscheiden – und ihre Position und
Straßen stürzen, bzw. Flughäfen lahm- chen diese Systeme Licht, und auch digkeit und ihre Größe“, sagt Dr. Maria eine Art „Radarzaun“ aufzubauen. Die Be- Flughöhe bestimmen. Im Gegensatz zu
legen. Industriespione können Drohnen ein unruhiger Hintergrund wie ein Wald- Für jede Anwendung das passende Antonia Gonzalez-Huici, Teamleiterin sonderheit des Fraunhofer-Systems liegt anderen Systemen erkennt es sowohl
nutzen, um Industriegelände zu überflie- gebiet erschwert die Detektion. Akustische System Adaptive Wahrnehmung am Fraunhofer vor allem in seiner kompakten Größe – es statische als auch bewegte Objekte – es
gen, via Drohne in Besprechungsräume zu Systeme, also Mikrophon-Arrays, erkennen Das Fraunhofer FHR deckt die gesamte FHR. Solche Informationen können ist nicht größer als ein kleiner Schuhkar- sieht die Drohne also auch dann, wenn sie
spähen oder über Mikrofone Gespräche das Surren der Drohnenrotoren – dieser Bandbreite an Radartechnologien ab – enorm wichtig sein: Denn eine Drohne mit ton, montiert auf einem einfachen Stativ in der Luft „steht“.
mitzuschneiden – was tatsächlich bereits Ansatz stößt jedoch vor allem in Städten kostengünstige für ein Betriebsgelände acht Rotoren kann erheblich mehr trans- – und in seiner leichten Handhabung.
ebenso wie hochspezialisierte und leis- portieren als ein Quadrocopter mit seinen Zudem arbeitet das System in einem Dr. rer. nat. Jens Klare und
tungsfähige Systeme für Großveran- vier Rotoren, auch ändert sich die Dreh- Frequenzbereich nahe 60 Gigahertz, der Dr. Maria Antonia Gonzalez-Huici
staltungen. Skalierbar sind nicht nur die geschwindigkeit der Rotoren, wenn die für die verwendete Leistungsklasse seit Fraunhofer FHR, Wachtberg
Radargeräte an sich, sondern auch die Drohne Ladung abwirft. „Im vom Bayeri- kurzem zulassungsfrei ist. In einer
Kontakt
Sendeleistungen. Während für Industrie- sches Staatsministerium für Wirtschaft Messkampagne im Jahr 2019 wurde der
betriebe meist freie Frequenzbänder aus- und Medien, Energie und Technologie Radarsensor unter Real-Bedingungen Dr. rer. nat. Jens Klare
Geschäftsfeldsprecher Sicherheit
reichen, die nicht genehmigungspflichtig geförderten D2F2-Projekt haben wir eine erfolgreich getestet. Nun folgen weitere Tel.: +49 228 9435-311
sind, brauchen Systeme, die Drohnen be- neue Echtzeitdatenerfassungseinheit für Feinabstimmungen der Partner, im Som- jens.klare@fhr.fraunhofer.de
reits in zehn bis 20 Kilometern Entfernung das System entwickelt, die wir für die mer 2020 soll die Abschlussdemonstrati-
Dr. Maria Antonia Gonzalez-Huici
orten wollen, eine deutlich höhere, geneh- Messung des Mikro-Dopplereffekts von on stattfinden. Auch für andere Fragestel- Teamleiterin Adaptive Wahrnehmung
migungspflichtige Sendeleistung. Drohnen, Fußgängern und anderen Ver- lung rund um die Bedrohung durch Kleinst- Abteilung Kognitives Radar
Tel. +49 228 9435-708
Ein Entwicklungsbeispiel aus dem Fraun- kehrsteilnehmern testen werden. Denn drohnen lässt sich das System nutzen. So maria.gonzalez@fhr.fraunhofer.de
hofer FHR sind Mikro-Doppler-Radare. nach entsprechender Signalverarbeitung etwa zur Absicherung von Entwicklungs-
Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik
Mit diesen lässt sich die Gefahr, die von sind die erzielten Ergebnisse sehr vielver- abteilungen in Betrieben – etwa wenn
und Radartechnik FHR
einer Drohne ausgeht, schon auf große sprechend“, erläutert Gonzalez. eine Drohne auf das Betriebsgelände Fraunhoferstraße 20
Das kompakte und leicht bedienbare Radargerät vom Fraunhofer FHR aus dem Projekt ORAS kann Entfernung bewerten, und zwar in Echt- Ein kompaktes, nutzerfreundliches Radar- fliegt. Assoziierte Partner sind unter an- 53343 Wachtberg
Kleinstdrohnen zuverlässig aufspüren zeit. Doch zunächst zum Hintergrund: system entwickeln die Forscherinnen und derem das BKA und die Polizei Baden-
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