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Autonomous Unmanned Aerial Systems for Marine and Coastal Monitoring

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Verbesserte unbemannte Luftfahrzeuge für eine bessere Meeresbewirtschaftung

Der Trend zu maritimen und meeresbezogenen Aktivitäten in immer entlegeneren und raueren Umgebungen macht neue Ansätze und Technologien erforderlich. MarineUAS vermittelte 16 jungen Forschern die Fähigkeiten und das Wissen, diese zu entwickeln.

Lebensmittel und natürliche Ressourcen

Europas weitreichende Küsten und Wirtschaftsgebiete reichen tief in den Atlantischen und Arktischen Ozean hinein und sind daher schwer zu überwachen und zu verwalten. Gewöhnlicherweise werden zu diesem Zweck große Forschungsschiffe, Bojen, Satelliten und bemannte Flugzeuge eingesetzt, allerdings werden auf diese Weise nur begrenzte Bereiche abgedeckt und die finanziellen Kosten sind hoch. Die Ozeane und Küsten sind daher relativ unerforscht und es mangelt an Daten mit den notwendigen Informationen über Raum, Zeit und Eigenschaften. Autonome Systeme mit unbemannten Luftfahrzeugen (UAV) werden zunehmend als Lösung dieses Problems eingesetzt. Sie bieten eine hohe Belastbarkeit, reduzierte Kosten, schnelle Einsatzbereitschaft und höhere Genauigkeit/Auflösung, während gleichzeitig weniger Risiken für den Menschen und die Umwelt bestehen. Die Verwendung der Technologie ist jedoch eine komplexe Aufgabe und erfordert interdisziplinäres Wissen zu umfangreichen Feldtests und Lufttüchtigkeitszeugnissen, um den Standards der Luftfahrtbehörden zu genügen. Um in dieser Hinsicht Abhilfe zu schaffen, bildete das EU-finanzierte Projekt MarineUAS (Autonomous Unmanned Aerial Systems for Marine and Coastal Monitoring) 16 Nachwuchsforscher aus mehreren Ländern aus und schuf eine kollaborative Umgebung, die von dem umfassenden Wissen, der Erfahrung in diesem Bereich und den Einrichtungen der Partner profitierte, um die Technologien zu verbessern.

Mehr Augen im Himmel

UAVs werden eingesetzt, um die Fähigkeiten von Forschungsschiffen zu erweitern, da Wissenschaftler und Regierungsbehörden Zugriff auf wesentlich mehr „Augen im Himmel“ haben. Das Design der UAVs variiert und reicht von Senkrechtstartern mit mehreren Rotoren und Schwebefunktion bis hin zu Starrflüglern mit großer Reichweite sowie hoher Belastbarkeit und Geschwindigkeit. Den Forschern wurde Zugang zu führenden europäischen Forschungsgruppen verschafft, sodass Sie die nötige Software und Versuchsanlagen nutzen konnten, um neue Theorien und Technologien zu entwickeln und zu erproben. „Kein einzelnes Land hat die vollständige Forschungskompetenz, um die europäischen Forscher adäquat auf diese fordernden Aufgaben vorzubereiten, daher waren die Partner des Konsortiums so unerlässlich“, so Prof. Tor Arne Johansen von der Abteilung für technische Kybernetik an der Technisch-Naturwissenschaftlichen Universität Norwegens (NTNU). Die Forscher bauten Prototypen und erprobten diese in Experimenten, um Windmessungen und die intelligente Datenverwertung sowie die Sicherheit der Landungen von Starrflügler-UAVs auf kleinen Schiffen und der Widerstandsfähigkeit der UAVs gegenüber extremen Witterungsbedingungen zu verbessern. Andere Eigenschaften wie die Kollisionsvermeidung, um eine effizientere Nutzung des gemeinsamen Luftraums zu ermöglichen, wurden in Simulationen erprobt. Darüber hinaus wurden die UAVs mit einem höheren Grad an Autonomie und Intelligenz ausgestattet, wobei einige besonders auf die Zusammenarbeit mit unbemannten Fahrzeugen auf der Oberfläche oder unter Wasser zugeschnitten wurden, zum Beispiel im Bereich Datenaustausch.

Eine zukunftsfähige Meeresbewirtschaftung

Der Schutz und die nachhaltige Bewirtschaftung von Meeresressourcen ist ein wichtiges politisches Ziel der EU, das in ihrer Strategie für die Meeresforschung und die maritime Forschung dargelegt wird. „Die Ergebnisse von MarineUAS sind auf mehrere Arten relevant, zum Beispiel indem sie die Kapazität und Effizienz maritimer Rettungseinsätze verbessern können, vor allem in der Arktis. Außerdem unterstützen diese Technologien, welche die Umwelt, das Fischereiwesen und Grenzen überwachen, um eine effektive Bewirtschaftung von Schutzgebieten zu gewährleisten, die Klimawissenschaften auch im weiteren Sinne, da sie wichtige Indikatoren von Klimaveränderungen bereitstellen“, so Prof. Johansen. Derzeit planen die Industriepartner des Projekts, die entwickelten Technologien auch im unbemannten Flugverkehrsmanagement, bei der Überprüfung der Küsten- und maritimen Infrastruktur und beim Einsatz von Allwetter-UAVs, die von Schiffen aus agieren können, einzusetzen. Diese Forschung wurde im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen gefördert.

Schlüsselbegriffe

MarineUAS, unbemanntes Luftfahrzeug, Meeresüberwachung, Schutzgebiet, Klimawandel, Fischerei, Arktis, Ozeane, Küsten, Umwelt, unter Wasser

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