Sonare Lokalisierung und Kartenerstellung für Unterwasserfahrzeuge
Autonome Unterwasserfahrzeuge sind kleine Roboter-U-Boote, die nicht über ein Kabel mit anderen Fahrzeugen oder Schiffen verbunden sind. Sie haben viele wissenschaftliche Anwendungen, insbesondere in ihrer Funktion als stabile Sensorplattformen. Ihr Einsatz kann sich jedoch aufgrund der Schwierigkeiten bei der Positionsbestimmung zur Herausforderung gestalten. Die EU finanzierte deshalb SURF3DSLAM, ein Zweijahresprojekt mit dem Ziel der Entwicklung eines Verfahrens zur Lokalisierung von autonomen Unterwasserfahrzeugen in drei Dimensionen unter Nutzung eigener Sensoren. Das Konzept mit der Bezeichnung Simultane Lokalisierung und Kartenerstellung (Simultaneous Localisation and Mapping, SLAM) setzt auf präzise Mehrstrahl-Echolote zur Erfassung von Fahrzeugtiefe und Umfeld. Das System ist unabhängig von Sichtweite oder Lichtverhältnissen. Ziel war die Anpassung einer zweidimensionalen Technik zur wahrscheinlichkeitstheoretischen, sonargestützten Bildbereichsregistrierung (range-image registration) an drei Dimensionen. SURF3DSLAM wurde im März 2013 abgeschlossen. Die Projektmitglieder beschrieben ein Verfahren zur lagegestützten simultanen Lokalisierung und Kartenerstellung unter Nutzung eines probabilistischen Oberflächenabgleichs und eines Mehrstrahlsonarprofilers. Der Algorithmus bindet gescannte Streifen des Meeresbodens ein und nutzt Positionsberechnungen. Das Verfahren konnte unter Einsatz realer Daten aus einer U-Boot-Umfrage mit Erfolg demonstriert werden. Das Projekt untersuchte überdies eine Technik zur Oberflächenanpassung. Die veröffentlichte Ergebnisse umfassten insgesamt zwölf von Experten begutachtete Publikationen, ein Buchkapitel und zwei Poster, die auf internationalen Konferenzen präsentiert wurden. Die multidisziplinäre Arbeit von SURF3DSLAM brachte sowohl die Robotik als auch die ozeanografische Forschung erheblich voran.
Schlüsselbegriffe
Sonar, Roboter, U-Boote, autonome Unterwasserfahrzeuge, Mehrstrahlsonar, robotergestützte U-Boote, Sensorplattformen, Simultane Lokalisierung und Kartenerstellung, Echolote, probabilistisch, Sonarprüfer, Sonarprofiler, Robotik, ozeanografische Forschung
