Drohnen fliegen im Schwarm vorausschauend

Schweizer Wissenschaftler entwickeln System, was schnellere und sicherere Bewegung garantiert

Test: Drohnenschwarm in einem Hindernisparcours (Foto: Alain Herzog, epfl.ch)

Lausanne (pte004/20.05.2021/06:05)

Schwarmintelligenz ist, wenn Drohnen in Massen daherkommen, nicht immer hilfreich. Sie nehmen so viel Rücksicht aufeinander, dass sie im Extremfall gar nicht mehr vorankommen oder genau das passiert, was die Steuerung verhindern soll. Sie kollidieren. Ingenieure an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne https://www.epfl.ch/ (EPFL) in der Schweiz haben jetzt ein System entwickelt, das einen Drohnenschwarm sicher und flott fliegen lässt. Es ermöglicht den kleinen Fliegern, ihr eigenes Verhalten und das ihrer Nachbarn vorherzusagen. 

[b]Bisher können Drohnen nur reagieren[/b]

„Wenn in einem Schwarm eine Drohne ihre Flugbahn ändert, um einem Hindernis auszuweichen, synchronisieren die Nachbarn ihre Bewegungen entsprechend", sagt Dario Floreano, Professor an der School of Engineering der EPFL und Leiter des Labors für Intelligente Systeme (LIS). Wenn also eine Drohne nach links schwenkt machen allen Nachbarn es ihr nach. „Sie reagieren einfach."

[b]Drohnen müssen nur einfache Regeln beachten[/b]

Enrica Soria, Doktorandin am LIS, hat gemeinsam mit Floreano prädiktives Kontrollmodell entwickelt, mit dem Drohnen nicht nur auf andere in einem Schwarm reagieren, sondern auch ihre eigenen Bewegungen antizipieren und die ihrer Nachbarn vorhersagen können. „Mit unserem Modell können Drohnen feststellen, dass ein Nachbar langsamer wird, was aber nicht bedeutet, dass sie ebenfalls abbremsen müssen", sagt Soria. Das Modell programmiert nach lokal gesteuerten, einfachen Regeln. So müssen Mindestabstände, eine bestimmte Mindestgeschwindigkeit und eine gemeinsame Flugrichtung eingehalten werden. Sorias Arbeit hat gerade die britische Fachzeitschrift „Nature Machine Intelligence" https://www.nature.com/natmachintell/ veröffentlicht.

[b]Unabhängiger vom zentralen Computer[/b]

Mit der neuen Steuerung sind Drohnen weitaus unabhängiger von Befehlen eines zentralen Computers, der die Flugbahn jedes einzelnen Fluggeräts berechnet, um Kollisionen zu vermeiden. „Bei unserem Modell werden Drohnen jedoch mit Hilfe lokaler Informationen gesteuert und können ihre Flugbahnen autonom ändern", sagt Soria.

Tests haben gezeigt, dass das System die Geschwindigkeit, Ordnung und Sicherheit von Drohnenschwärmen in Gebieten mit vielen Hindernissen verbessert. Floreano glaubt, dass Vogelschwärme ähnlich agieren. Wen sie auch noch so groß sind: Kollisionen kommen fast nie vor. Und sie bewegen sich so synchron, als würden sie sich wie Kunstflieger mit ihren jeweiligen Nachbarn absprechen.

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