Die emergenCITY Querschnittsmission Aerial Crisis Networks (ACN) forscht an Kommunikationssystemen, die auf unbemannten Luftfahrtsystemen basieren

Eine funktionierende Kommunikationsinfrastruktur ist zentraler Bestandteil unseres alltäglichen Lebens und seiner Organisation geworden. Diese brauchen wir zum Telefonieren und Nachrichten schreiben, um Informationen zu sammeln, zu senden und zu empfangen – und das zunehmend überall auf der Welt und für viele Parteien mit verschiedenen Nutzendenperspektiven. Die Aerial Crisis Networks (ACN) Mission bei emergenCITY forscht daher an Kommunikationsnetzwerken, die durch unbemannte Luftfahrtsysteme (UAS), also zum Beispiel Drohnen, aufgebaut oder ergänzt werden können.

UAS-basierte oder -ergänzte Kommunikationsinfrastrukturen sind sehr flexibel. So können Drohnen beispielsweise auch über nicht zugängliche oder unbegehbare Gebiete fliegen und Netze aufbauen, unabhängig von bestehender Infrastruktur am Boden. Das macht den Einsatz solcher Systeme auch für den Krisenfall interessant. Denn hierin besteht die Krux: Während die Infrastruktur am Boden im Falle eines Erdbebens oder einer flächenübergreifenden Überschwemmung besonders gefährdet ist, auszufallen, ist Kommunikation bei solchen Krisenereignissen von immenser Bedeutung – gerade für die Ersthelfenden, um Such- und Rettungseinsätze zu koordinieren oder auch um den Einsatz begleitende ferngesteuerte Fahrzeuge zu betreiben. „UAS gehören schon heute zum Arsenal der Rettungskräfte, werden aber in erster Linie zur Aufklärung eingesetzt. Mit unserer Mission wollen wir die Anwendungsfälle auch mit bestehenden Systemen erweitern“, erklärt Missionssprecher Lars Baumgärtner.

Die zentrale Frage für ACN ist daher, wie UAS auf den Krisenfall vorbereitet und im Krisenfall eingesetzt werden können, damit sie für die Bedürfnisse verschiedener Akteure als Infrastruktur fungieren können. Dabei geht ihre Funktion über das Bereitstellen von Netzen hinaus: „Wir nutzen UAS im Krisenfall, um ad hoc Netze aufzubauen, die sowohl den Bürgern als auch den Ersthelfern Kommunikation ermöglichen. Neben der Koordination des Einsatzes können Roboter gesteuert werden, um Sensordaten zu erfassen oder ein Lagebild zu erstellen“, so Baumgärtner. Denn UAS können auch Nutzlasten montieren, Messungen aus der Luft durchführen oder Bilder von oben aufnehmen – Fähigkeiten, die besonders im Krisenfall neben der benötigten Kommunikationsnetze wertvolle Informationen und Hilfe für Einsatzkräfte darstellen. Es geht ACN also darum, resiliente Kommunikationsmöglichkeiten für die Menschen am Boden zu schaffen, die gleichzeitig weitere Anwendungen unterstützen, wie z.B. das Beobachten eines Gebiets.

Dafür arbeitet die Mission sowohl an den technischen und operationellen Aspekten der UAS in der Flugplanung und im Einsatz mit Ersthelfenden, als auch an zuverlässigen und effizienten Lösungen für die Kommunikationssysteme und die Datenübertragung. Es gilt den Umgang mit Unsicherheit und schwankender Konnektivität zu erforschen, fristgerechte Übertragungsmethoden zeitkritischer Informationen zu entwerfen und Konzepte für den Betrieb von UAS in komplexen und sehr niedrigen Lufträumen zu entwickeln. Auch die Reichweite der ferngesteuerten Geräte möchte ACN verbessern. Dazu forschen sie mit Techniken des maschinellen Lernens und fortschrittlichen Algorithmen. Momentan arbeitet die Mission in einer computergenerierten Testumgebung mit anspruchsvollen Simulationen, wie Baumgärtner erklärt: „Wir haben ein virtuelles Testbed für Drohnen, das eine Simulation der physischen Welt mit einer Netzwerkemulation und Software-Defined Radios als Hardware-in-the-Loop zusammenbringt, entwickelt. Aktuell erweitern wir die Möglichkeiten komplexere Szenarien auch mit mehreren UAVs in unserem Testbed umzusetzen.“

Weitere Informationen und die Ansprechpersonen der Mission sind jetzt auf der Missionswebsite zu finden.