Die Unbemannte Luftfahrt erschließt sich fast täglich ganz neue und immer wieder spannende Einsatzgebiete in der Forschung und der Anwendung von UAS im täglichen Leben, in Wirtschaft und Industrie.

 

 

Uns erreicht eine Nachricht aus dem FKIE über einen akustischen Sensor zur Ortung von menschlichen Schreien auf einer UAS/Drohnen-Plattform

FKIE ist das Fraunhofer-Institut für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie und ist Mitglied im UAV DACH e.V., was die Nachricht für uns umso spannender und interessanter macht. Die Projektleiterin und Doktorantin Frau Macarena Varela promoviert bei Prof. Dr. Wolfgang Koch beim Fraunhofer FKIE. Die Leser kennen Prof. Dr. Wolfgang Koch von unserem letzten EUROPEAN DRONE FORUM 2020 als Gastgeber.

Deutsche Ingenieure haben einer Drohne Mikrofone hinzugefügt, um Opfer in Katastrophengebieten zu finden. (Fraunhofer FKIE)

Deutsche Wissenschaftler aus dem FKIE bringen Drohnen bei, menschliche Schreie zu finden.
Die Forscher entwickelten ein von Drohnen getragenes Akustik-Ortungs-System, um Menschen 
zu finden, die um Hilfe rufen!

Der Beitrag wird auf Grundlage eines Berichtes in der Washington Post erstellt.

 

UAS Einsatz zur akustischen Ortung von Menschen in Notlagen

Einsatzmöglichkeiten für UAS/Drohnen bei der Suche, beim Helfen oder beim Retten von Menschen in Notlagen gibt es schon sehr viele und es werden täglich mehr – und das ist gut so. Das Einsatzmittel kann i.d.R. schneller und direkten zum Einsatzort gelangen als ein Rettungsteam in Krisengebieten, oder bei Naturkatastrophen u.Ä..

In diesen Einsatzszenarien hat sich die Drohne/UAS einen festen Platz im Fähigkeitsspektrum der BOS Kräfte geschaffen. Das FKIE geht nun einen konsequenten Schritt weiter mit der neuen Forschung.

Die letzten Meter zum Verunglückten ist der schwierigste Teil der Mission. Das UAS schwebend über der vermuteten Unglücksstelle zu haben ist schon ein großer und wichtiger Fähigkeitsgewinn.

Noch besser wäre es, wenn die Person in der Notlage auch schnell und effizient geortet
und gefunden werden könnte.

Über dem Einsatzort versagen einige klassischen Ortungsverfahren auf der Drohnenplattform. Die Drohne/UAS kann normalerweise keine akustischen Signale „Hilferufe“ aufnehmen und orten. Die menschliche Stimme ist immer noch ein wichtiges Alarmierungsmittel. Hier setzt das FKIE mit der neuen Entwicklung an.

Auszug aus dem Beitrag der Washington Post, ins Deutsche übersetzt:

Dieses Konzept steht im Mittelpunkt der Ingenieure des deutschen Fraunhofer FKIE, die einen Drohnen-Prototyp gebaut haben, der Menschen finden soll, indem sie menschliche Schreie erkennt und auf andere Anzeichen von Not hört. Einer der leitenden Ingenieure, Macarena Varela, präsentierte seine Fortschritte letzte Woche auf einer von der Acoustic Society of America veranstalteten Jahreskonferenz.

Während es leicht ist, sich menschensuchende Drohnen in einem Science-Fiction-Horrorfilm vorzustellen, sagt Varela, dass das Gerät ideal für Post-Katastrophenszenarien wie Erdbeben, Hurrikane und Waldbrände wäre. Sie könnten über einem Bereich schweben, den Rettungskräfte nur schwer erreichen können, und lokalisieren, wo Personen eingeschlossen sein könnten.

„[Drohnen] können in kürzerer Zeit ein größeres Gebiet abdecken als Retter 
oder ausgebildete Hunde am Boden“,

sagte Varela.

„Wenn ein Gebäude eingestürzt ist, kann es Retter alarmieren und unterstützen. 
Es kann an Orte gehen, zu denen sie nicht fliegen oder zu sich selbst gelangen können.“

Unbemannte Luftfahrzeuge oder Drohnen werden häufig für Such- und Rettungseinsätze bei Katastrophen eingesetzt. Meistens machen sie Luftbilder von Bauschäden. Einige verfügen über Wärmebildfunktionen, um nach Körperwärme zu scannen, während größere Drohnen medizinische Versorgung und andere Waren an Menschen in abgelegenen Gebieten liefern können.

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Die Ortung von Personen mithilfe von Luftakustik stellt einige Herausforderungen dar. Ein Hörsystem müsste zwischen menschlichen Schreien und Geräuschen, die oft in der Natur vorkommen, wie Tierrufen und Wind, entschlüsseln. Es muss möglicherweise auch Muster erkennen, die mit Treten, Klatschen oder anderen Wegen verbunden sind, die Menschen versuchen, die Aufmerksamkeit von Rettungsteams zu erregen. Die Ingenieure von FKIE haben diese Situationen bei der Entwicklung ihrer Konzeptdrohne berücksichtigt. Sie brauchten zunächst eine Datenbank mit „impulsiven“ menschlichen Geräuschen, um die Drohne zu trainieren.

Sie nahmen sich selbst beim Schreien, Klopfen und anderen Geräuschen auf, die ein Zeichen für Menschen in Schwierigkeiten sein könnten. Dann analysierten sie jede Tonfrequenz, um gemeinsame „Signaturen“ zu finden, und verwendeten diese, um Software für künstliche Intelligenz zu trainieren. 
Sie arbeiteten auch daran, den Lärm von Drohnenrotoren und anderen Umgebungsgeräuschen herauszufiltern, sagte Varela.

Nachdem der Softwareteil fertiggestellt war, stellten sie ein System winziger digitaler Mikrofone zusammen, um „präzise“ Winkel für die Tonquelle bereitzustellen. Digitale Mikrofone, wie sie in Smartphones und Hörgeräten zu finden sind, wurden verwendet, weil sie nicht so viel sperrige Hardware benötigen wie analoge oder herkömmliche Mikrofone, sagten die Forscher. Das Team platzierte die Mikrofongruppe unter einer Drohne und verwendete Signalverarbeitungstechniken, die es ermöglichten, zu verfolgen, woher menschliche Geräusche kommen. Das System verbesserte auch die Lautstärke und Klarheit der Sprache. Bisher haben sie erfolgreiche „Offenfeld-Experimente“ durchgeführt, bei denen festgestellt wurde, dass die Drohne den Standort eines Opfers innerhalb weniger Sekunden nach dem Aufnehmen von Geräuschen einschätzen kann, sagt Varela.

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Ein UAS/Drohne beim FKIE mit der Sensorik für akustische Ortung von Hilfe suchenden (Fraunhofer FKIE)

 

„Es ist uns bereits gelungen, impulsive Geräusche sehr präzise winkelig zu erkennen und zu lokalisieren … mit dem Vorhandensein von Drohnengeräuschen“, sagte Varela. Die Ingenieure sind dabei, ihre Methode zum Aufspüren von Geräuschen mit Mikrofonen zu patentieren. Als nächstes möchten sie einer Drohne ein höherfrequentes Mikrofon hinzufügen, um mehr Audiosignale zu erfassen. Die Idee sei, Geräusche aus Hunderten von Metern Entfernung aufzunehmen, sagte Varela. In der realen Welt könnten die Standortdaten des Opfers eines Tages drahtlos an Rettungskräfte gesendet werden, die ein Tablet tragen.

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Das Forschungsinstitut experimentiert und erstellt in erster Linie Prototypen. Manchmal werden Entdeckungen an Unternehmen lizenziert, die sich auf kommerzialisierte Produkte konzentrieren, aber der Prozess ist laut Kai Nürnberger, der die Geschäftsentwicklungsabteilung der Institution leitet, alles andere als linear.

„Wir sind gut darin, Technologien zu entwickeln und Probleme anzugehen, 
für die es noch keine Lösung gibt. Aber die Kommerzialisierung ist nicht 
wirklich unsere Aufgabe“, sagte Nürnberger.