M. Prexl, M. Tebbe, A. Höhn, U. Walter

Im Zuge des DLR-Projekts CopKa soll eine neue innovative Kommunikationsstruktur für die Feuerwehr demonstriert werden. Im Gegensatz zu der bestehenden Funkkommunikation über terrestrische Relaisstationen sollen die Informationen bidirektional über einen Ka-Band Satellitenlink vom Einsatzfahrzeug zur Einsatzleitstelle übermittelt werden. Dabei sollen zusätzlich zu den Audiodaten auch Video- und Sensordaten an die Leitzentrale gesendet werden, um dem Mitarbeiter in der Einsatzleitstelle ein besseres Situationsbewusstsein zu geben und die Einsatzkräfte vor Ort zu entlasten. Dabei steht vor allem ein Unmanned Aerial Vehicle (UAV) im Fokus, welches mit einem Kamerasystem und mit verschiedenen anderen Sensorsystemen ausgerüstet ist. Dieses UAV kann von der Einsatzleitstelle gesteuert werden und selbstständig auf Hindernisse und Gefahrenzonen reagieren. Die Sensordaten (z.B. Wärmebildkamera, Feuchtigkeitssensor, etc.) sollen das Lagebild in der Einsatzleitstelle deutlich verbessern, um die Einsatzkräfte vor Ort zu entlasten und dadurch eine schnellere Versorgung der Notfallopfer zu ermöglichen. Hauptteil der Forschung an diesem Projekt ist der stabile Kommunikationslink zwischen Einsatzfahrzeug und Einsatzleitstelle sowie eine innovative und intuitive Human-Machine-Interface (HMI) zur Steuerung des UAV, wodurch eine schnelle Erfassung der Situation und Koordination der Einsatzkräfte ermöglicht werden soll. Eine Herausforderung beim Aufbau des Kommunikationslinks besteht darin, dass sich die Antenne innerhalb weniger Minuten ohne weiteren Einsatz von Mitarbeitern automatisch ausfahren und mit dem Satelliten verbinden soll. Dazu müssen sowohl der Ort, die Lage, der Zeitpunkt, als auch Wetterbedingungen während des Einsatzes berücksichtigt werden. Diese Arbeit zeigt erste Ergebnisse für eine schnelle Ausrichtung der Antenne anhand eines Vergleichs zwischen kostengünstiger Hardware und einem teuren System basierend auf einem dualen GPS-Empfänger und einem genauen Inklinometer, um den Ort und die Lage des Einsatzfahrzeuges festzustellen. Der zweite Teil befasst sich mit der HMI, welche einfach zu bedienen sein und sich für den Operator latenzfrei anfühlen soll. Teil der Untersuchung ist die Verwendung von kommerziell erhältlichen Head-Mounted-Displays (HMD) für eine einfachere Bedienung und die Verwendung von neuen 3D-Rekonstruktionstechnicken aus Livedaten für eine bessere Übersicht über den Einsatzort. In dieser Arbeit wird ein Virtual Reality basiertes Teleoperationskonzept vorgestellt und wichtige Erkenntnisse präsentiert. Bei diesem Ansatz wird der Operator in eine Simulation transferiert, welche das Gefühl vermitteln soll in Echtzeit das UAV zu steuern und die Situation zu überblicken.

The DLR project CopKa aims to demonstrate a new, innovative communication structure for fire departments. Unlike existing radio communication via terrestrial relay stations, information will be transmitted bidirectionally from the emergency vehicle to the command center via a Ka-band satellite link. In addition to audio data, video and sensor data will also be sent to the command center to provide the operator with a better situational awareness and relieve the workload of emergency personnel on site. The focus is primarily on an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) equipped with a camera system and various other sensors. This UAV can be controlled from the command center and can autonomously react to obstacles and hazardous areas. The sensor data (e.g., thermal imaging camera, humidity sensor, etc.) will significantly improve the situational awareness in the command center, thereby reducing the workload of emergency personnel on site and enabling faster care for victims. The main focus of the research in this project is the stable communication link between the emergency vehicle and the command center, as well as an innovative and intuitive human-machine interface (HMI) for controlling the UAV. This interface aims to enable rapid situational awareness and coordination of emergency personnel. A key challenge in establishing the communication link is ensuring that the antenna automatically extends and connects to the satellite within minutes without any further intervention from personnel. This requires taking into account the location, orientation, time, and weather conditions during the operation. This work presents initial results for rapid antenna alignment by comparing cost-effective hardware with a more expensive system based on a dual GPS receiver and a precise inclinometer to determine the location and orientation of the emergency vehicle. The second part of the work addresses the HMI, which should be user-friendly and provide a latency-free experience for the operator. Part of the investigation involves the use of commercially available head-mounted displays (HMDs) for easier operation and the application of novel 3D reconstruction techniques from live data for improved situational awareness. This work introduces a virtual reality-based teleoperation concept and presents key findings. In this approach, the operator is transferred into a simulation designed to provide the feeling of controlling the UAV in real time and gaining a comprehensive overview of the situation.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2016, Braunschweig

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2016

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 7 Seiten

urn:nbn:de:101:1-201610075540

rapid acquisition, Teleoperation

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07.10.2016