Forschungsprojekt schafft Grundlage für wirtschaftliche Drohnenflüge in ganz Deutschland
Posted by PM-Ersteller - 25/01/24 at 09:01:53 a.m.Künstliche Intelligenz ermittelt Flugverbotszonen
Drohnen werden immer häufiger nicht nur privat, sondern auch wirtschaftlich eingesetzt. Um die unbemannten Flugobjekte sicher in den deutschen Luftraum zu integrieren, sind Flugverbotszonen unumgänglich. Diese automatisiert zu erkennen und auszuweisen, war das Ziel des Forschungsprojekts fAIRport, das Ende 2023 erfolgreich abgeschlossen wurde. Es wurde im Rahmen der Innovationsinitiative mFUND mit insgesamt 1.205.000 Euro durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr gefördert. Expertinnen und Experten der DFS Deutsche Flugsicherung GmbH, der wetransform GmbH und des Fraunhofer IGD arbeiteten gemeinsam an einer Lösung auf Basis Künstlicher Intelligenz. Die so entstandene, auf offenen Standards basierende Geodatenplattform für Kommunen, betreibt nun wetransform, ein Spin-off des Fraunhofer IGD.
Drohnen könnten in einer Vielzahl von Anwendungsfällen nutzbringend eingesetzt werden: um schwer zugängliche oder gefährliche Orte zu überwachen, in der Logistik oder bei Such- und Rettungseinsätzen. Dafür müssen die unbemannten Flugobjekte aber in den dicht beflogenen deutschen Luftraum intergiert werden. Das fällt in den Zuständigkeitsbereich der DFS, die Drohnenflugverbotszonen ausweist und diese Information bereitstellt – keine leichte Aufgabe angesichts der vielfältigen Vorgaben, die Drohnenflugverbotszonen bedingen.
Künstliche neuronale Netze zum schnellen Detektieren
Um Flugverbotszonen für Drohnen automatisch identifizieren zu können, hat das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD unterschiedliche und objektspezifische künstliche neuronale Netze (KNNs) entwickelt. Diese Methoden des maschinellen Lernens, die von der Struktur und Funktionsweise des menschlichen Gehirns inspiriert sind, ermöglichen es, Windkraftanlagen, Freileitungsmasten oder Hubschrauberlandeplätze auf Luftaufnahmen der Bundesländer sicher zu identifizieren. „Wir können so in kürzester Zeit die Drohnenflugverbotszonen für ganz Deutschland ausweisen und in ein System integrieren. Händisch würde dieser Prozess sehr lange dauern“, erläutert Matthias Vahl vom Fraunhofer IGD. Wichtig sei dies vor allen Dingen deshalb, weil immer wieder Objekte wie Windkraftanlagen hinzukommen oder entfallen.
Da Drohnen größtenteils bodennahe Bereiche durchfliegen, werden über diese sehr viel genauere Informationen zum sicheren Betrieb benötigt, als es beispielweise für den bemannten Flugverkehr der Fall sein muss. „Je besser die Datenlage in diesem Bereich ist, desto präziser können Drohnenverbotszonen ausgewiesen werden und gleichzeitig der Luftverkehrsordnung gemäß §21 entsprechen“, erläutert Hardy Polevka, Leiter Geodatenmanagement bei der DFS die Ausgangslage. „Dank der zusätzlichen Informationen aus dem Projekt fAIRport verbessern wir unsere Daten für die bemannte und unbemannte Luftfahrt wesentlich und treiben damit die sichere und faire Integration von Drohnen in den deutschen Luftraum entscheidend voran“.
Geodatenplattform ist Datenbasis für Drohnenflüge
Eine weitere wichtige Quelle für Informationen zu Drohnenverbotszonen sind Kommunen und andere Behörden. Um diese zu erfassen und zu überprüfen, wurde im Projekt eine Geodatenplattform entwickelt und bereitgestellt. Über diese können Kommunen laufend flugrelevante Geodaten aktualisieren und so die Datenbasis für Drohnenflüge bereitstellen. Außerdem können Behörden unkompliziert Daten und Informationen ergänzen, die zu temporären Flugverbotszonen führen. Dies ist zum Beispiel bei dynamischen Ereignissen wie Märkten oder Konzerten der Fall. Diese Informationen zu Drohnenverbotszonen werden in das Verkehrsmanagementsystem (UTM) der DFS-Tochter Droniq übernommen. Somit können Drohnenpilotinnen und -piloten auch ohne Sichtkontakt mit der Drohne sicherstellen, sich nur in für sie genehmigten Luftbereichen aufzuhalten.
Die in fAIRport entwickelten Technologien lassen sich auf das gesamte Gebiet Deutschlands anwenden und tragen so entscheidend zur Ausweitung der wirtschaftlichen Drohnennutzung in Deutschland bei.
Weiterführende Informationen:
https://bmdv.bund.de/SharedDocs/DE/Artikel/DG/mfund-projekte/fairport.html
Verantwortlicher für diese Pressemitteilung:
Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD
Frau Daniela Welling
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Über den mFUND des BMDV:
Im Rahmen der Innovationsinitiative mFUND fördert das BMDV seit 2016 datenbasierte Forschungs- und Entwicklungsprojekte für die digitale und vernetzte Mobilität der Zukunft. Die Projektförderung wird ergänzt durch eine aktive fachliche Vernetzung zwischen Akteuren aus Politik, Wirtschaft, Verwaltung und Forschung und durch die Bereitstellung von offenen Daten auf der Mobilithek. Weitere Informationen finden Sie unter https://www.mfund.de.
Über das Fraunhofer IGD:
Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD setzt seit über 30 Jahren Standards im Visual Computing, der bild- und modellbasierten Informatik. Die rund 210 Mitarbeitenden des Fraunhofer IGD unterstützten Unternehmen und Institutionen der Branchen Automotive, Gesundheit und Pflege, Bioökonomie und Infrastruktur, Software- und IT-Wirtschaft, Maritime Wirtschaft sowie Kultur- und Kreativwirtschaft. Das Fraunhofer IGD bietet konkrete technologische Lösungen und hilft bei der strategischen Entwicklung. Die Forscherinnen und Forscher betreiben Datenanalyse, konzipieren Soft- und Hardwaresysteme, entwickeln Prototypen und realisieren und implementieren visuell-interaktive Systeme. Schwerpunkte sind Mensch-Maschine-Interaktion, Virtual und Augmented Reality, künstliche Intelligenz, interaktive Simulation, Modellbildung sowie 3D-Druck und 3D-Scanning. Das Fraunhofer IGD betreibt seit 1987 Spitzenforschung und begleitet an seinen drei Standorten Darmstadt, Rostock und Kiel den gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Wandel mit anwendungsorientierten Lösungen. Internationale Relevanz entfalten seine Produkte durch die Zusammenarbeit mit dem österreichischen Schwesterinstitut an den Standorten Graz und Klagenfurt sowie die Beteiligung an verschiedensten EU-Projekten.
Die DFS Deutsche Flugsicherung GmbH ist ein bundeseigenes, privatrechtlich organisiertes Unternehmen mit rund 5.700 Mitarbeitern (Stand: 31.12.2023). Die DFS sorgt für einen sicheren und pünktlichen Flugverlauf. Die rund 2.200 Fluglotsen haben in Spitzenjahren mehr als drei Millionen Flüge durch den deutschen Luftraum geleitet, täglich bis zu 10.000. Das Unternehmen betreibt Kontrollzentralen in Bremen, Karlsruhe, Langen und München sowie Tower an den 15 internationalen Verkehrsflughäfen in Deutschland. Die Tochtergesellschaft DFS Aviation Services GmbH vermarktet flugsicherungsnahe Produkte und Dienstleistungen und ist für die Flugverkehrskontrolle an neun deutschen Regionalflughäfen sowie am Flughafen Edinburgh verantwortlich. Die DFS arbeitet maßgeblich an der Integration von Drohnen in den Luftverkehr und hat mit der Deutschen Telekom das Joint Venture Droniq GmbH gegründet. Das Tochterunternehmen R. Eisenschmidt GmbH vertreibt Publikationen und Produkte für die Allgemeine Luftfahrt, die Kaufbeuren ATM Training (KAT) bildet militärisches Flugsicherungspersonal aus, und das Joint Venture FCS Flight Calibration Services bietet Flugvermessungsdienstleistungen an. https://www.dfs.de
Wetransform GmbH ist ein 2015 gegründetes Spin-Off des Fraunhofer IGD in Darmstadt mit inzwischen 12 Mitarbeitenden. Wetransform unterstützt über 400 Organisationen dabei, ihre Daten zugänglich und nutzbar zu machen, beispielsweise durch die einfache Umsetzung der INSPIRE-Standards für Geo- und Umweltdaten.
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Automatisierte Erfassung von Geodaten zur sicheren Integration von Drohnen in den Luftraum
Posted by PM-Ersteller - 07/05/20 at 08:05:52 a.m.Das auf drei Jahre ausgelegte Projekt wird vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) im Rahmen der Forschungsinitiative mFUND (Modernitätsfonds) mit 1.205.000 Euro gefördert.
Mit Hilfe von hochpräzisen Geodaten will die DFS Deutsche Flugsicherung GmbH Flugverbotszonen für Drohnen erfassen und ausweisen. Dies ist eine wichtige Voraussetzung für die sichere und faire Integration von unbemannten Luftfahrzeugsystemen in den deutschen Luftraum. Dafür hat die DFS gemeinsam mit dem Darmstädter Unternehmen wetransform, unter der Koordination des Fraunhofer-Instituts für Graphische Datenverarbeitung IGD in Rostock, das Projekt fAIRport gestartet.
Das auf drei Jahre ausgelegte Projekt wird vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) im Rahmen der Forschungsinitiative mFUND (Modernitätsfonds) mit 1.205.000 Euro gefördert. Im Fokus steht die Entwicklung einer auf offenen Standards basierenden Geodaten-Plattform, die von wetransform betrieben wird. Daten, welche Drohnenflugverbotszonen gemäß §21 der Luftverkehrsordnung bedingen, sollen aus verschiedenen Quellen zusammengeführt und harmonisiert werden.
Hohe Datenqualität mit automatisierten Prozessen
Die umfangreichen Geodaten werden die bei der DFS bereits vorhandenen, relevanten Geländemerkmale und Hindernisse erweitern. Geländemerkmale, die bisher nicht kartographiert sind, werden unter anderem auf Basis von hochauflösenden Luftbildern mit Hilfe von künstlicher Intelligenz (KI) erkannt. Dies sind beispielsweise Windkraftanlagen und Hubschrauberlandeplätze, Schienen- und Straßennetze, Industrieanlagen, aber auch Orte mit möglichen Menschenansammlungen, wie Campingplätze, um nur einige Beispiele zu nennen. Die Technologien des Fraunhofer IGD ermöglichen es, Geländemerkmale automatisch in Luftbildern zu identifizieren. Methoden des maschinellen Sehens und Lernens sind in der Lage, zuverlässig Strukturen und Muster zu erkennen und korrekt zu klassifizieren. So ist es möglich, in kürzester Zeit die Drohnenflugverbotszonen für ganz Deutschland zu ergänzen und in einem aktuellen Geodatensatz bereitzustellen.
Über eine von wetransform entwickelte Behördenschnittstelle sollen zudem Informationen integriert werden, die zu temporären Flugverbotszonen führen. Städte oder Kommunen können über das neu geschaffene Portal Daten zu Menschenansammlungen, Märkten oder beispielsweise Konzerten, aber auch zu explizit ausgewiesenen Flugzonen eingeben. Bereits vorhandene flugrelevante Geodaten, beispielsweise von Luftfahrthindernissen, werden überprüft und aktualisiert. So leistet das Projekt nicht nur die Datenbasis für Drohnenflüge, sondern auch einen positiven Beitrag zur Luftraum- und Verfahrensplanung und damit zur Sicherheit des Luftverkehrs.
Umfassende Daten ermöglichen sicheren Drohnenflug
Die harmonisierten Daten werden in dem Traffic Management System für die unbemannte Luftfahrt (UTM-System) und in weiteren Anwendungen für Drohnen, welche die DFS über ihre Tochterfirma Droniq anbietet, hinterlegt. Damit werden Drohnenflüge außerhalb der Sichtweite von Drohnenpiloten erst möglich.
Die Verbesserung der Datenlage ermöglicht eine genauere und sichere Navigation von Drohnen und damit eine Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten. Hubschraubereinsätze sowie Kontroll- und Wartungsflüge an Hochspannungstrassen, Pipelines oder Gasleitungen könnten beispielsweise durch Drohnen ersetzt werden; Transporte von Medikamenten, Organen oder Blutkonserven könnten per Drohne schneller und effizienter ermöglicht werden. Der Einsatz von Drohnen bei Rettungseinsätzen kann Leben retten. Mit einem operativ einsatzfähigen UTM-System basierend auf hochpräzisen Geodaten, lässt sich das Potenzial von unbemannten Luftfahrzeugen voll nutzen und sicher in das bestehende System Flugverkehr integrieren. Durch den verstärkten Einsatz von Drohnen ergeben sich zudem neue Perspektiven für den Klimaschutz: CO2- und Lärm-Emissionen könnten erheblich reduziert werden.
Über den mFUND des BMVI:
Im Rahmen der Forschungsinitiative mFUND fördert das BMVI seit 2016 Forschungs- und Entwicklungsprojekte rund um datenbasierte digitale Anwendungen für die Mobilität 4.0. Neben der finanziellen Förderung unterstützt der mFUND mit verschiedenen Veranstaltungsformaten die Vernetzung zwischen Akteuren aus Politik, Wirtschaft und Forschung sowie den Zugang zum Datenportal mCLOUD. Weitere Informationen finden Sie unter www.mfund.de
Weiterführende Informationen:
– www.bmvi.de/SharedDocs/DE/Artikel/DG/mfund-projekte/fairport.html
Verantwortlicher für diese Pressemitteilung:
Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD
Frau Daniela Welling
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Über das Fraunhofer IGD:
Das 1987 gegründete Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD ist die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing, der bild- und modellbasierten Informatik. Wir verwandeln Informationen in Bilder und Bilder in Informationen. Stichworte sind Mensch-Maschine-Interaktion, Virtual und Augmented Reality, künstliche Intelligenz, interaktive Simulation, Modellbildung sowie 3D-Druck und 3D-Scanning. Rund 220 Forscherinnen und Forscher entwickeln an den fünf Standorten Darmstadt, Rostock, Kiel, Graz und Singapur neue technologische Anwendungslösungen und Prototypen für die Industrie 4.0, das digitale Gesundheitswesen und die Smart City. Mit einem jährlichen Forschungsvolumen von 21 Mio. Euro unterstützen wir durch angewandte Forschung die strategische Entwicklung von Industrie und Wirtschaft.
Die DFS Deutsche Flugsicherung GmbH ist ein bundeseigenes, privatrechtlich organisiertes Unternehmen mit rund 5.600 Mitarbeitern (Stand 31.12.2019). Die DFS sorgt für einen sicheren und pünktlichen Flugverlauf. Die rund 2.200 Fluglotsen leiten täglich bis zu 10.000 Flüge durch den deutschen Luftraum, im Jahr mehr als drei Millionen. Deutschland ist damit das verkehrsreichste Land in Europa. Das Unternehmen betreibt Kontrollzentralen in Langen, Bremen, Karlsruhe und München sowie Tower an den 16 internationalen Verkehrsflughäfen in Deutschland. Die Tochtergesellschaft DFS Aviation Services GmbH vermarktet flugsicherungsnahe Produkte und Dienstleistungen und ist für die Flugverkehrskontrolle an neun deutschen Regionalflughäfen sowie an den Flughäfen London-Gatwick und Edinburgh verantwortlich. Seit 2016 arbeitet die DFS an der Integration von Drohnen in den Luftverkehr und hat mit der Deutschen Telekom das Joint Venture Droniq GmbH gegründet. www.dfs.de
Wetransform GmbH ist ein 2015 gegründetes Spin-Off des Fraunhofer IGD in Darmstadt mit inzwischen 12 Mitarbeitenden. Wetransform unterstützt über 400 Organisationen dabei, ihre Daten zugänglich und nutzbar zu machen, beispielsweise durch die einfache Umsetzung der INSPIRE-Standards für Geo- und Umweltdaten.
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