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Am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) forschen Wissenschaftler mit dem Autonomous Rotorcraft Testbed for Intelligent Systems (ARTIS) an der Technologie für das automatische Fliegen. Bereits im September 2014 wurden Flugversuche unternommen, bei denen der unbemannte Hubschrauber selbständig und präzise eine im Voraus berechnete Bahn fliegen musste: ein Kleeblatt.
"Die Kleeblattform ist eine sehr komplexe geometrische Form", so Johann Dauer vom DLR-Institut für Flugsystemtechnik. Und komplex bedeutet anspruchsvoll: Während des Fluges muss ARTIS permanent seine Richtung anpassen und erreicht nie einen stationären Zustand. Der Mensch greift während des Fluges nur im Notfall ein. Grundsätzlich fliegt der Hubschrauber völlig automatisch. Dauer erklärt: "ARTIS lernt während er fliegt dazu. Dadurch wird sein Flug von Versuch zu Versuch besser." Die jetzt ausgewerteten Flugdaten zeigen eine sehr hohe Genauigkeit: Weniger als zwei Meter wich ARTIS vom Kurs ab.
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Dynamische Optimierung
Mittlerweile braucht die Vorausberechnung einer Flugbahn nur noch wenige Sekunden. Das ist nicht selbstverständlich, schließlich muss die komplexe Hubschrauberdynamik so genau wie möglich berücksichtigt werden. Durch die schnelle interne Berechnung können äußere Einflüsse wie die Änderung von Windstärke und Windrichtung unmittelbar berücksichtig werden.
Die von Johann Dauer entwickelten Algorithmen beziehen zudem die sogenannten Betriebsgrenzen des Hubschraubers mit ein. Bereits vor dem Flug kann festgestellt werden, ob der Hubschrauber unter den aktuellen Umständen seinen Flug überhaupt gefahrlos antreten kann. Vorgegeben werden bei diesem Verfahren nur noch die zu fliegende Geometrie und weitere Anforderungen an den Flug wie beispielsweise die Fluggenauigkeit. Wie ARTIS diese Anforderungen im Rahmen seiner Betriebsgrenzen anschließend umsetzt, berechnet er dann selbst in der dynamischen Optimierung.
Forschungsziel von ARTIS ist, dass Hubschrauber ihren Weg selbstständig finden - und das auch in hindernisreicher Umgebung wie etwa einer Stadt. Beeinträchtigungen durch Hindernisse oder Wind sollen autonom erkannt, ausgeglichen oder umflogen werden. Allgemein sind Hubschrauber hochkomplexe Maschinen mit starker Dynamik und vielen inneren Verkopplungen. Die genaue Vorhersage der Flugbewegung ist daher meist nicht einfach.
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Quelle: DLR
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