KI macht es Drohnen einfacher, Gelände zu scannen und auszugraben

Forscher der Aarhus Universität (AU) und der Technischen Universität Dänemarks (DTU) haben an einem Projekt zusammengearbeitet, das darauf abzielt, die Kosten für die Vermessung und Dokumentation von Kies- und Kalksteinbrüchen zu senken, während es gleichzeitig schneller und einfacher ist als die traditionelle Methode.

Das Projekt umfasste die Verwendung von künstlicher Intelligenz (KI), die die traditionell von Menschen gesteuerten Drohnen übernahm, die derzeit für die Erfüllung dieser Aufgabe eingesetzt werden.

Erdal Kayacan ist Associate Professor und Experte für künstliche Intelligenz und Drohnen am Department of Engineering der Aarhus Universität.

“Wir haben den gesamten Prozess komplett automatisiert. Wir sagen der Drohne, wo sie starten soll, und die Breite der Wand oder Felswand, die wir fotografieren möchten, und dann fliegt sie in Zickzack-Linien entlang und landet automatisch”, sagt Kayacan.

Einschränkungen von menschlich gesteuerten Drohnen

Die aktuelle Methode zur Vermessung und Dokumentation von Kies- und Kalksteinbrüchen, Felswänden und anderen natürlichen und von Menschen gemachten Formationen basiert auf Drohnen, die die Gegend fotografieren. Ein Computer erhält dann die Aufzeichnungen und wandelt alles automatisch in ein 3D-Terrainmodell um.

Einer der Nachteile dieser Methode ist, dass Drohnenpiloten teuer sind und die Messungen zeitaufwändig sind. Bei einer Ausgrabung muss der Drohnenpilot sicherstellen, dass die Drohne immer einen konstanten Abstand von der Wand hält. Gleichzeitig muss die Drohnenkamera senkrecht zur Wand gehalten werden, was eine komplexe und schwierige Aufgabe ist.

Damit der Computer die Bilder in ein 3D-Modell umwandeln kann, muss es eine bestimmte Überlappung in den Bildern geben. Dies ist der Hauptprozess, der durch die künstliche Intelligenz automatisiert wurde, und er reduzierte die Komplexität der Aufgabe erheblich.

“Unser Algorithmus stellt sicher, dass die Drohne immer den gleichen Abstand zur Wand hält und dass die Kamera sich ständig senkrecht zur Wand neu positioniert. Gleichzeitig prognostiziert unser Algorithmus die Windkräfte, die auf den Drohnenkörper wirken”, sagt Kayacan.

KI überwindet Windproblem

Die künstliche Intelligenz hilft auch, das Windproblem zu überwinden, das einer der größten Herausforderungen bei autonomen Drohnenflügen ist.

Mohit Mehndiratta ist ein visiting Ph.D.-Student am Department of Engineering der Aarhus Universität.

“Das entwickelte Gauß-Modell prognostiziert auch den Wind, der in naher Zukunft auftreten wird. Dies bedeutet, dass die Drohne sich vorbereiten und korrigierende Maßnahmen ergreifen kann, bevor der Wind auftritt”, sagt Mehndiratta.

Wenn eine von Menschen gesteuerte Drohne diese Aufgabe erfüllt, kann sogar eine leichte Brise den Kurs ändern. Mit der neuen Technologie können Windböen und die Gesamtwindgeschwindigkeit berücksichtigt werden.

“Die Drohne misst den Wind nicht tatsächlich, sondern schätzt den Wind auf der Grundlage der Eingaben, die sie erhält, während sie sich bewegt. Dies bedeutet, dass die Drohne auf die Kraft des Windes reagiert, genau wie wir Menschen unsere Bewegungen korrigieren, wenn wir einem starken Wind ausgesetzt sind”, sagt Kayacan.

Die Forschung wurde in Zusammenarbeit mit dem Dänischen Hydrokarbon-Forschungs- und Technologiezentrum am DTU durchgeführt, und die Ergebnisse des Projekts werden im Mai 2020 auf der European Control Conference präsentiert.