Das fliegende WLAN

Autonome Fluggeräte sollen künftig die Kommunikation in Katastrophengebieten sicherstellen.

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Von
  • Michal Cerny

Autonome Fluggeräte sollen künftig die Kommunikation in Katastrophengebieten sicherstellen.

Ob bei einem Tsunami, einem schweren Erdbeben oder einer flächendeckenden Überschwemmung – oft bricht bei Katastrophen die Kommunikation zusammen. Dabei ist gerade sie wichtig, um Rettungsmaßnahmen zu organisieren. Gefährdet sind beispielsweise die Basisstationen für den Mobilfunk. Sie benötigen Strom – der gerade in von Naturkatastrophen betroffenen Gebieten häufig ausfällt.

Um die Kommunikation dennoch sicherzustellen, entwickelte ein Team um Dario Floreano Schwarm-Mikroflugzeuge, auch SMAV (Swarming Micro Air Vehicle) genannt. Sie fliegen autonom, jeder trägt ein WLAN-Modul. "Eine Gruppe von zehn bis dreißig Robotern kann so ein neues Kommunikationsnetz knüpfen", erklärt der Robotiker von der École Polytechnique in Lausanne in der Schweiz (EPFL). "Zudem können sie Fotografien oder Videoaufnahmen machen. Nach Ende ihrer Mission kehren sie zum Ausgangspunkt zurück."

Wie ein konkreter Einsatz aussehen könnte, erforschen die Wissenschaftler bis kommenden Januar im Projekt SWARMIX. Sie wollen die Schwarmroboter mit Hilfskräften und Rettungshunden zusammenbringen, um so etwa vermisste Personen aufspüren zu können. Die Rettungshunde tragen dabei einen elektronischen Kragen mit einem Lautsprecher. So können Hilfskräfte die Tiere auch aus der Ferne führen. Die unbemannten Flugroboter stellen die Kommunikation zwischen Hunden, Rettungskräften und dem Leiter der Aktion sicher. Nach Auskunft des Projektbeteiligten Bernhard Plattner von der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich können so größere Gebiete abgedeckt und Rettungsmaßnahmen effizienter durchgeführt werden.

Das größte Problem haben die Forscher bereits 2010 gelöst: die Roboter autonom im Schwarm fliegen zu lassen. Denn ohne diese Fähigkeit müssten unzählige Helfer die Fluggeräte manuell steuern. Bisher war für den Schwarmflug eine aufwendige Bodentechnik nötig. Zudem gelang er nur in einer kontrollierten Laborumgebung. "Bei SMAVs dagegen erfolgen die Berechnungen direkt an Bord", erklärt Sabine Hauert, ehemaliges Mitglied des Teams von Floreano, die mittlerweile ans Massachusetts Institute of Technology MIT gewechselt ist. "Deshalb können die Mikroflugzeuge auch außerhalb des Labors eingesetzt werden."

Ihre Orientierungspunkte erschaffen sich die Flugroboter dabei selbst mittels ihres WLAN-Moduls. Dessen Signale haben eine Reichweite von 100 Metern und dienen dazu, Kontakt mit einem ebenfalls funkenden Helfer im Katastrophengebiet herzustellen. Ausgangspunkt dafür ist eine WLAN-Basisstation. Von dort startet der erste Roboter und fliegt so lange in eine Richtung, bis das Funksignal schwächer wird. Daraufhin beginnt er zu kreiseln. Dann folgt der zweite Roboter. Er orientiert sich aber nicht mehr an der Basisstation, sondern am Signal des ersten. Der dritte nutzt das Signal des zweiten. So baut sich Fluggerät um Fluggerät ein Kommunikationsnetz auf – bis einer der Roboter Kontakt mit dem Helfer am Boden herstellen kann.

In Experimenten konnten die Forscher zeigen, dass der Schwarm einen Helfer mit 91-prozentiger Sicherheit finden kann. Auf diese Weise lässt sich ein Gebiet von einem Quadratkilometer abdecken und eine Kommunikationsverbindung mit etwa 1,2 Kilometern Länge bilden.

Bisher arbeitete das System allerdings nur experimentell und wurde in keiner konkreten Rettungsmission eingesetzt. Das soll SWARMIX nun ändern. "Wir müssen noch an der praktischen Anwendbarkeit arbeiten", gesteht Sabine Hauert. Weil die Roboter leicht sein sollen – sie wiegen knapp ein Kilogramm –, ist nur eine kleine Batterie für den Antrieb eingebaut. Sie reicht aber nur für 30 Minuten Flugzeit. Zudem sind die Roboter aufgrund ihres geringen Gewichts windanfällig. Hauert rechnet für die Zukunft jedoch mit deutlichen Fortschritten.

Mittlerweile interessiert sich auch ein Unternehmen für die autonomen Katastrophenhelfer. SenseFly will die Schwarmroboter am Markt etablieren. Die Firma hat bereits Erfahrungen mit Roboter-Hilfsflügen in Katastrophengebieten – auch wenn die Fluggeräte nur über vergleichsweise rudimentäre Funktionen verfügten. Die senseFly-Drohne eBee kartierte in Haiti Gebiete mit einer Fläche von 45 Quadratkilometern, die 2012 durch den Hurrikan Sandy beschädigt worden waren. Neben normalen Karten entstanden auch dreidimensionale Geländemodelle. So war in dem stark beschädigten Gebiet eine Orientierung möglich. Zudem können die Informationen künftig dazu dienen, besonders von Überschwemmungen bedrohte Gebiete besser zu erkennen. Mögliche Brennpunkte in der Katastrophenregion lassen sich so schnell ausmachen. Und wird SWARMIX ein Erfolg, können die Hilfsmaßnahmen reibungsloser laufen als bisher. (bsc)