Zwei Kilometer Flugdaten: Wohl größter Pool an Echt-Welt-Messdaten von Drohnenflügen veröffentlicht

Üblicherweise werden Drohnenflugdaten unter Laborbedingungen generiert – entsprechend eingeschränkt sind sie, wenn man sie für die Entwicklung von Anwendungen in der echten Welt nutzen möchte. Ein Team von Klagenfurter Forscher*innen hat nun gemeinsam mit zwei Forschern des Jet Propulsion Laboratory der NASA den ersten großen Pool von Echt-Welt-Messdaten veröffentlicht. Entstanden sind sie rund um die Klagenfurter Drohnenhalle sowie im Rahmen der AMADEE20-Marssimulation in Israel.

Die potenziellen Einsatzgebiete von Mikrohelikoptern oder Drohnen sind vielfältig. Damit Drohnen aber Katastrophengebiete erkunden oder Pakete liefern können, müssen sie in einer Vielzahl von Umgebungen sicher navigieren können. Egal ob bei Regen, Nebel oder Wind, über strukturierten oder glatten Oberflächen, weit blickend oder zwischen engen Häuserschluchten: Echt-Welt-Bedingungen sind in Labors nicht vollständig abbildbar.

Christian Brommer, Alessandro Fornasier, Martin Scheiber, Jan Steinbrener und Stephan Weiss (alle Universität Klagenfurt) haben nun gemeinsam mit Jeff Delaune und Roland Brockers (JPL/NASA) die so genannten INSANE-Datensätze vorgestellt. Die Datensätze bieten verschiedene Szenarien mit unterschiedlichen Schwierigkeitsgraden für Lokalisierungsmethoden: Darunter sind komplexe Outdoor-Flüge unter mars-ähnlichen Bedingungen in der Wüste genauso zu finden wie Flüge, bei denen eine Drohne von Außenbereichen in ein Gebäude hineinfliegt, was einen Wechsel der Sensormodalitäten erfordert. Gerade diese Flugmanöver sind für Anwendungen im Smart-Agriculture-Bereich interessant. Hier nehmen Miniaturhelikopter Daten von einem Feld im Außenbereich auf und fliegen autonom in einen überdachten Bereich, wo sie aufgeladen werden und ihre Daten übertragen.

Damit das Team möglichst viele Daten sammelt, wurde der Helikopter mit bis zu 18 Sensoren ausgerüstet, drei davon sind hochauflösende Kameras für die bildbasierte Navigation und 3D-Rekonstruktionen. Die Daten zeigen eine sehr genaue Lokalisierung der Helikopter im Subgrad- und Zentimeterbereich, außerdem ist die Geschwindigkeit und Vibrationsdynamik des Fahrzeugs erfasst.

Christian Brommer betont die Bedeutung der Arbeiten für andere Forschungsteams: „Wir stellen die Sensordaten als Rohdaten gemeinsam mit den Nachbearbeitungswerkzeugen zur Verfügung. Die Erkenntnisse sind ein wichtiges Sprungbrett für die Entwicklung und Erweiterung von neuartigen Anwendungsfeldern.“ Der Datenpool soll laufend ausgebaut werden und ist unter https://www.aau.at/en/smart-systems-technologies/control-of-networked-systems/datasets/ online abrufbar.

Christian Brommer, Alessandro Fornasier, Martin Scheiber, Jeff Delaune, Roland Brockers, Jan Steinbrener, and Stephan Weiss. “INSANE: Cross-Domain UAV Data Sets with Increased Number of Sensors for developing Advanced and Novel Estimators.” arXiv, Oct. 17, 2022. doi: 10.48550/arXiv.2210.09114.