Unmanned Aerial Systems: UFOs für alle (Mess) Fälle?

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Annika Fromm
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1 Unmanned Aerial Systems: UFOs für alle (Mess) Fälle? Heinz Jürgen Przybilla

2 Gliederung Einleitung Technische Komponenten der UAV Systeme Administrative Rahmenbedingungen Auswertung und Produkte Anwendungsbeispiel Zusammenfassung

3 Begriffe UFO Unidentified Flying Object UAV Unmanned Aerial Vehicle UAS Unmanned Aerial System RPAS Remotely Piloted Aerial System Drohne vom niederdeutschen drone, lautmalerisch zu Dröhnen, stammt ab vom indogermanischen dhren für brummen (

4 UAV im Internet

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9 UAV im Internet (

10 UAVg Tagung Rostock Sept. 2013

11 Rotormesse Baden Baden März 2014

12 Fernlenkbildflug 1980

13 Fernlenkbildflug 1980

14 Technische Komponenten der UAV Systeme Leistungsfähige Elektromotoren Hochleistungs Akkus (Lithium Polymer) Fernsteuerungssysteme mit hoher Reichweite Datenfunk (z.b. zur Übertragung von Live Bildern) Miniaturisierte Satelliten Navigationssysteme Sensorik zur Lagestabilisierung (Inertiale Messsysteme, IMU) Microprozessoren zur Prozesssteuerung Digitale Kamerasysteme

15 Quadro Kopter Technik

16 Videoaufnahme: GoPro3

17 DJI S800 Hexakopter

18 Risiken Kontroll und Steuersysteme der UAV in der Regel nicht redundant. Der Ausfall einer elektronischen Komponente führt in der Regel zum Ausfall des Gesamtsystems (Pre Flight Check zwingend!!). Derzeit keine administrativen Anforderungen an die Ausbildung des Piloten: Fliegen lernen im Autodidakt Modus, ggf. am Simulator Eingeschränkte Schulung durch Systemanbieter Vergleichsweise hohe Risikobereitschaft der Nutzer

19 Limitierungen Begrenzte Flugzeiten durch verfügbare Akku Kapazitäten (10 30 min) Begrenzte Nutzlast durch administratives Gewichtslimit des zivilen UAV (5 kg) Autonomes Fliegen ist möglich, jedoch rechtlich nicht erlaubt: jederzeitiger manueller Eingriff in die Flugsteuerung muss möglich sein. Beschränkte Navigationsqualität durch die Nutzung von 1 Frequenz GNSS Empfängern (Lage ca. 3 5m) und barometrische Höhenmessung (ca. 1m)

20 Administrativer Rahmen In Deutschland werden Fluggenehmigungen länderspezifisch erteilt: in NRW sind die Bezirksregierungen für die Genehmigung zuständig, in anderen Bundesländern sind es Ministerien (z. B. der Regierungspräsident in Hessen oder das Ministerium für Energie in Mecklenburg Vorpommern). Örtliche Ordnungsbehörden sind in der Regel vorab über ein Flugvorhaben zu informieren. Umgebungsbedingungen (z.b. Wetter/Wind)

21 Administrativer Rahmen Weitere Themen bei der Nutzung von UAVs für Luftbildaufnahmen sind: Bestimmungen des Datenschutzes. Bestimmungen aus dem Luftverkehrsgesetz (LuftVG), der Luftverkehrsordnung (LuftVO) und der Luftverkehrszulassungs Ordnung (LuftVZO). Luftfahrtkarten (ICAO Karten) mit Informationen zu Lufträumen und Sperrgebieten in Deutschland. ICAO International Civil Aviation Organization

22 Administrativer Rahmen UAV im gewerblichen Einsatz sind keine Spielzeuge! Die Notwendigkeit zum Abschluss einer Versicherung gegen Sach und Personenschäden ist zwingend gegeben!

23 Öffentliche Akzeptanz Der Begriff Drohne ist mit einem Negativ Image ausgestattet und suggeriert militärische Nutzung (Waffeneinsatz). Die prinzipielle Möglichkeit des Eindringens in die Privatsphäre (z.b. durch nicht genehmigte Luftaufnahmen) ist gegeben. Die Berichterstattung von Unfällen mit Drohnen ist oft unsachlich.

24 Sensoren in der Geodäsie Der mit erster Priorität eingesetzte Sensor für geodätische Anwendungen ist die Digital Kamera. Die Nutzung leichter Short Range Laserscanner (Reichweite bis ca. 30 m) befindet sich in der Experimentierphase.

25 Georeferenzierung Die Orientierung des Sensors (Digital Kamera) ist das zentrale Problem im Rahmen geodätischer Anwendungen. Anwendung finden vorrangig Structure from Motion Techniken. SLAM Verfahren (Simultaneous Localization and Mapping), d.h. Methoden, mit denen ein Roboter/UAV gleichzeitig eine Karte seiner Umgebung erstellen und seine Pose innerhalb dieser Karte schätzen kann, sind in der Entwicklung.

26 Auswertung und Produkte in der Geodäsie Geodätische Endprodukte sind in der Regel bildbasiert: Luftbild zur Dokumentation und Interpretation Triangulierte/georeferenzierte Luftbilder (Bündelblockausgleichung), als Vorprodukt für 3D Punktwolken Digitale Oberflächenmodelle (und daraus ableitbare Sekundärprodukte) Orthofotos

27 Zusammenfassung Entwicklungen in der Mikroelektronik sind wesentlicher Impulsgeber für den UAV Markt. Obwohl zivil einsetzbare UAVs erst am Beginn ihrer Entwicklung stehen, ist ein professioneller/ wirtschaftlicher Einsatz für geodätische Anwendungen gegeben. Die administrativen Regelungen laufen dem technologischen Fortschritt hinterher

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