Die Ingenieure des Caltech Institute haben einen Algorithmus entwickelt, mit dem Drohnen Vögel ohne menschliches Eingreifen abschrecken können. In Zukunft wird das System an Flughäfen auf der ganzen Welt implementiert und hilft, mehr als eine Milliarde Dollar pro Jahr einzusparen.
Normalerweise ist es unbemannten Luftfahrzeugen verboten, sich in der Nähe von Flughäfen aufzuhalten. Von Menschen kontrollierte unbemannte Luftfahrzeuge können unzuverlässig sein: Wenn der Bediener zu aggressiv wird und Vögel erschreckt, kann die Herde auseinander fliegen und noch unkontrollierbarer werden. Aus diesem Grund hat ein Forscherteam von Caltech einen Algorithmus entwickelt, mit dem Drohnen trainiert werden, um Vogelschwärme autonom aus dem Luftraum des Flughafens zu treiben.
Ingenieure sagten, sie seien von dem Vorfall mit US Airways-1549 im Jahr 2009 inspiriert worden, der als Miracle on the Hudson bekannt wurde. Am Ausgang des Flughafens traf das Flugzeug eine Herde Gänse und verlor die gesamte Motorleistung. Der einzige Grund, warum er nicht abstürzte, war, dass erfahrene Piloten auf dem Hudson River landen konnten. Anschließend wird ein Film mit Tom Hanks über den Kommandanten dieses Fluges, Chesley Sullenberg, gedreht.
Wunder am HudsonSong Yu Chang, Professor für Luft- und Raumfahrttechnik und Hauptautor des Projekts, befürchtet, dass die Geschichte beim nächsten Mal nicht so gut ausgehen könnte:
Einhundertfünfundfünfzig Passagiere des Fluges 1549 wurden nur dank des Talents der Piloten gerettet. Ich fragte mich, was passieren würde, wenn der Kommandant der Besatzung eine andere Entscheidung treffen würde. Also suchte ich nach Wegen, um den Luftraum vor Vögeln zu schützen, indem ich meine Fähigkeiten in Autonomie und Robotik einsetzte.
Heutzutage wenden Flughäfen verschiedene Strategien an, um gefiederte Flughäfen abzuschrecken: Veränderung der Umgebung, um sie für Vögel weniger attraktiv zu machen (Mangel an Feldern, Bäumen usw.), Einsatz ausgebildeter Falken, die Herden angreifen, und Einsatz bemannter Drohnen. Alle diese Methoden sind unwirksam und verringern die Wahrscheinlichkeit, dass ein Flugzeug mit Vögeln kollidiert, nur geringfügig.
Wenn Sie versuchen, Vögel aus einem bestimmten Luftraum zu entfernen, müssen Sie sehr genau sein. Wenn Ihre Drohne zu weit entfernt ist, wird sie die Herde nicht abschrecken. Und wenn er zu nahe kommt, riskieren Sie, die Herde zu zerstreuen und sie völlig unkontrollierbar zu machen. Mit einem bemannten Fahrzeug ist es fast unmöglich, jedes Mal die genaue Zone zu finden.
In dem implementierten Projekt von Song Yu Chang ( PDF ) zeichnen Kameras auf, wie die Herde gebildet wird, und bestimmen ihre Position. Das Computersystem bildet ein weiteres Modell des Verhaltens der Herde, sagt ihre Flugbahn voraus und gibt der Drohne Befehle. Und er wählt automatisch, wie er fliegen soll, damit die Vögel garantiert nicht in die "geschützte" Zone fallen.
Jeder Vogel im Keil reagiert auf das Verhalten seiner Nachbarn. Eine genau lokalisierte Drohne kann dazu führen, dass Personen am Rand die Bewegungsrichtung geringfügig ändern. Dies wirkt sich auf die ihnen am nächsten gelegenen Vögel aus, auf die Vögel in der Herde usw., bis die gesamte Gruppe das erforderliche Manöver ausführt.
Sun Yu Chang begann bereits 2013 mit der Arbeit an dem Projekt, als er an der University of Illinois arbeitete. Die Finanzierung erfolgte durch die US National Science Foundation ( NSF Career ). Zuerst wollte Chang einen Zielsuchroboter mit flatternden Flügeln bauen - der das Verhalten eines Falken nachahmen würde. So bekam sein Team eine völlig neue Art von Drohne, " Bat Bot ", die einer Fledermaus ähnelt. Als Ergebnis von Tests stellte sich jedoch heraus, dass ein Standard-Quadrocopter Vögel nicht schlechter abschreckt (aber weniger kostet).
Moushedron Song Yu Chang
Damit die Drohne automatisch Vögel jagen konnte, erstellten Chang und Kollegen ein mathematisches Modell der Arbeit der Herde, in dem beschrieben wurde, wie sie zusammenhält und wie sie auf Gefahren reagiert, die in einem bestimmten Winkel auftreten. Die alten Algorithmen, die zum Treiben von Schafherden entwickelt wurden, wurden zugrunde gelegt, nur wurden sie für drei Dimensionen anstatt für zwei erweitert. Professor Changs frühere Forschungen zu Raumfahrzeugen und Drohnenschwärmen waren ebenfalls unerwartet nützlich. Vielleicht werden aus dem Weltraum Informationen über die neu entdeckten Herden empfangen, und mindestens ein Dutzend Drohnen müssen zum Schutz eines großen Flughafens eingesetzt werden.
Das Team testete seinen Algorithmus erfolgreich mit einem vorgefertigten Multikopter in der Nähe eines Feldes in Korea. Sie fanden heraus, dass er unabhängig einen Schwarm von Dutzenden von Vögeln in Entfernung von der "Schutzzone" halten konnte. Die Forscher müssen noch einen Weg finden, um das Projekt zu vergrößern, bevor die Technologie ausgebildete manuelle Falken und Drohnen vollständig ersetzen kann. Aber Song Yu Chang behauptet, dass es sich lohnt:
Vögel verursachen in der Militär- und Zivilluftfahrt in den USA jährlich 400 Millionen US-Dollar Schaden und in der Welt 1,2 Milliarden US-Dollar. Wenn wir diesen Schaden um mindestens einige Prozent reduzieren können, wird sich das Projekt mehr als rechtfertigen. Auch während der Arbeit stellte sich heraus, dass Weinberge mit einem ähnlichen Problem konfrontiert sind. Krähen fressen die Früchte vor der Ernte. Stellen Sie sich eine Drohne vor, die sich autonom über das Feld erhebt und mutig gegenüber ungebetenen Gästen aus dem Gebiet ist. Dies ist die Zukunft, an der wir arbeiten.
