Ziel des beantragten Vorhabens ist der Aufbau einer Lauborumgebung für Kleinst-Fluggeräte (Drohnen). Innerhalb der Laborumgebung sollen der Einsatz von Drohnen getestet und entsprechende Einsatzmöglichkeiten spezifiziert und praktisch realisiert werden. Die Verwendung erfolgt sowohl im Forschungsbereich mit unterschiedlichen Untersuchungsansätzen, als auch in der Lehre für vorlesungsbegleitende und praxisnahe Übungen/Praktika für Studenten.

Das Ergebnis soll als Modellcharakter den wirtschaftlich sinnvollen Einsatz der Drohnen-Technologie aufzeigen und entsprechend Unternehmen und besonders den Studierenden näher bringen. Die Laborumgebung soll nachhaltig den Zugang zu einer Zukunftstechnologie ermöglichen, sowie den Technologietransfer zwischen den Unternehmen und der Wissenschaft stärken.

Unbemannte Luftfahrzeuge „UAV“ (Unmanned Aerial Vehicle) entstammen ursprünglich aus militärischen Entwicklungsambitionen. In diesem Bereich werden vor allem Systeme gebaut, die den Anforderungen einer hohen Tragkraft und Ausdauer gerecht werden. Dies hat die Folge, dass unbemannte Luftfahrzeuge mittlerweile die Größe von kleineren Flugzeugen erreicht haben.

Aus diesem Grund entstand ein weiterer Trend, der insbesondere Entwicklungen für die zivile Verwendung in den Vordergrund stellt - „MAV“ (Micro Air Vehicle). Diese kleineren Systeme werden auch als Flugdrohnen bezeichnet. 

a) Wissenschaftlicher Hintergrund

Der aktuell betriebene Forschungsaufwand in Universitäten aber auch in Unternehmen im Bereich der MAVs bezieht sich vorrangig auf die Entwicklung von autonomen oder teilautonomen Systemen. D. h. eine Drohne soll selbständig nach dem Prinzip „sense and avoid“ (erkennen und ausweichen) ihre Umwelt wahrnehmen und mögliche Kollisionen gegenüber anderen Objekten vermeiden. Die Orientierung am optischen Fluss bildet hier einen wichtigen Schwerpunkt, insbesondere an schwach strukturierten Flächen. Gegenüber den großen UAVs, die mit großer Nutzlast weite Strecken zurücklegen können, stoßen MAVs hinsichtlich der zurücklegbaren Wegstrecke und der transportierbaren Nutzlast schnell an ein Limit. Weiterhin steigt der Anspruch an ein „intelligentes Flugobjekt“ im Bereich der MAVs erheblich, da beispielsweise in den Flugeinsatzgebieten wie Städten oder auch in Gebäuden die Fernsteuerung nur im begrenzten Rahmen einsetzbar ist. Dazu kommt, dass in solchen Einsatzgebieten Navigationssysteme wie GPS größeren Schwankungen oder Störungen unterliegen. Besonders interessant erscheinen hierbei noch offene Forschungsfelder, insbesondere die der Videotrackingsysteme mittels Drohne unter gegebenen Flugbedingungen (Wind, Regen), aber auch die Kommunikationen mehrere MAVs untereinander und das damit verbundene Schwarmverhalten bzw. der Einsatz als autonomer Flugverbund.

Die Forschung mit MAVs wird weltweit stark durch universitäre Anstrengungen vorangetrieben. Hinzu kommen wesentliche Open-Source-Projekte, die besonders für optimierte Flugalgorithmen und Autopilotsteuerungen verantwortlich sind und Nutzern frei zur Verfügung stehen. Dass dieses Themenfeld besondere Relevanz besitzt, zeigen Veranstaltung wie die jährliche „International Micro Air Vehicle Conference and Flight Competition“, die 2010 in Braunschweig stattfand, aber auch lokale Veranstaltungen wie die Motodrone in Eberswalde-Finow. Selbst auf aktuellen Luftfahrtmessen haben mittlerweile UAVs und MAVs einen festen Platz im Veranstaltungsangebot.     

b) wirtschaftlicher Hintergrund

Die Technologien einsatzfähiger UAVs und MAVs werden auch für den zivilen Markt zunehmend attraktiv. Besonders MAVs, die in niedriger Höhe fliegen, können mit Videokameras ausgestattet werden und mittels Live-Stream Bilder direkt zu einer Bodenstation senden. Infrarotkameras ermöglichen zusätzlich den Flug bei völliger Dunkelheit und die Erfassung von Zielen durch Rauch hindurch. So können MAVs beispielsweise durch die mit Hilfe von Infrarotkameras erfassten Temperaturunterschiede am Boden zur Früherkennung von Waldbränden eingesetzt werden. Weiterhin werden Drohnen bereits im Bereich archäologischer Untersuchungen, zur geostatischen Erfassung und zur Bauwerksuntersuchung genutzt.

Zukünftig werden die Technologien der UAVs und MAVs verstärkt in sicherheitsrelevanten Einsatzbereichen durch Polizei und Feuerwehren zum Tragen kommen.

Drohnen können zum Beispiel als “fliegendes Auge” zunehmend eine Schlüsselstellung zur schnellen Informationsgewinnung einnehmen und im polizeilichen Bereich unter anderem zur Luftaufklärung, Einsatzführung, Beweissicherung und Dokumentation an Bedeutung gewinnen. Aber auch im Bereich der nicht-polizeilichen Gefahrenabwehr, zum Beispiel bei Großschadenslagen oder Katastrophen, sind Einsätze denkbar. Taktische, ökonomische und ökologische Gründe sprechen insbesondere dann für die Mini-Drohne, wenn der Einsatz bemannter Luftfahrzeuge nicht erforderlich, möglich oder zu gefährlich ist.