Den schwirrenden Flugrobotern gehört die Zukunft, heißt es: Eines Tages werden demnach Drohnen etwa Waren ausliefern, Personen transportieren oder bei kniffligen Erkundungs- und Rettungsaktionen zum Einsatz kommen. Der technische Fortschritt der letzten Jahre hat die autonomen Fluggeräte immer schneller und wendiger gemacht – doch ein Aspekt ihrer Leistungsfähigkeit hat sich nicht entsprechend fortentwickelt: ihre Wachsamkeit. Vor allem, wenn Drohnen schnell unterwegs sind, können sie plötzlich auftauchenden Hindernissen nur schlecht ausweichen.
Noch immer zu träge
Bisherige Kamera- und Datenverarbeitungs-Systeme benötigen 20 bis 40 Millisekunden, um eine Fluganpassung zu veranlassen. Das hört sich zwar fix an – doch für wirkliche Spontanität reicht es nicht: Um einem Vogel oder einer anderen Drohne ausweichen zu können, ist eine deutlich kürzere Reaktionszeit nötig. „Schnell navigierende Drohnen haben ein besonders hohes Risiko, mit Hindernissen zu kollidieren, ganz besonders, wenn sich diese bewegen“, sagt Davide Scaramuzza von der Universität Zürich. Er und seine Kollegen widmen sich deshalb der Entwicklung von Konzepten, die Drohnen reaktionsschneller machen können.
Für ihr Projekt haben sie eine recht junge Erfindung genutzt: die sogenannte Ereigniskamera. Ihre Leistungsfähigkeit unterscheidet sich von herkömmlichen Systemen deutlich. Videokameras, wie etwa in Smartphones, machen fortlaufend Schnappschüsse einer gesamten Szene, indem sie gleichzeitig alle Pixel belichten. Um ein bewegtes Objekt zu erfassen, müssen dabei alle Pixel-Informationen analysiert werden. Ereigniskameras sind hingegen selektiver: Sie werten gezielt und nahezu instantan die Pixel aus, deren Lichtintensität sich verändert. Eine Gesamtbilderfassung ist nicht nötig. Dadurch ist eine deutlich schnellere Informationsverarbeitung möglich, erklären die Wissenschaftler.
Für den Einsatz von Ereigniskameras bei Drohnen mussten die Forscher allerdings eine Herausforderung bewältigen: Um Bewegungen von Hindernissen korrekt erfassen zu können, muss die Eigenbewegung des Fluggeräts einberechnet werden. Die Forscher entwickelten dazu einen Algorithmus. Vereinfacht ausgedrückt, vermittelt das Berechnungsverfahren dem System die Fähigkeit, von der Kamera erfasste Bewegungen von den Effekten der Eigenbewegung der Drohne abzuziehen. Das Differenz-Signal beschreibt dabei das sich bewegenden Fremd-Objekt. Anhand dieser Information können dann Ausweichmanöver ausgelöst werden.
