"Hybrid ist die Zukunft - das senkrecht startende und landende Starrflügel UAV SONGBIRD" Aerolution GmbH Berlin, Germany Dr. Hans-Peter Thamm Einführung Dr. Hans-Peter Thamm • Physischer Geograph / Hydrologe • bis 2013 Professur für Fernerkundung und Geoinformatik an der Freien Universität-Berlin • Starker Anwendungsbezug – viele Projekte mit Unternehmen • Seit 2003 Entwicklung und Anwendung von UAS für Aufgaben in Landwirtschaft, Forstwirtschaft, Ressourcen-Management, Bergbau,... • internationale Erfahrung in Afrika, Asien und Australien Einführung Aerolution GmbH entwickelt UAS für • Land- und Forstwirtschaft • Vermessung • Katastrophenschutz IGT Integrated Geo-Technologies GmbH bietet Dienstleistungen mit UAS • Fernerkundung mit UAS • Aufbau von Prozessketten und integrierten Arbeitsabläufen • Agrar- Dienstleistungen • Vermessung • Industrie-Inspektionen UAS 2016 – Anwendungen Landrechtskataster in Tansania Präzise Vermessung von Tagebauten Ableitung von 3-D Modellen für Bewässerungsplanung Deichertüchtigung Vermessung von Gewässern (Indonesien) Strassenbau Erfassung Siedlungsdynamik (Sambia) Vermessung 400 km² Sudan (Archäologie) Herausforderungen für UAS UAV Anforderungen von Kunden • langlebig • weitgehend Wetterunabhängig • professionelles Produkt, professioneller Service • genaue Kenntnis der Kosten (total cost of owenership) • ausgereifter Workflow für die gesamte Anwendung • einfache Bedienung • zuverlässig • sicher Auswahl des geeigneten UAS Zwei Haupttypen Starrflügel UAS (wie Modellflugzeuge) Multi-Rotor – senkrechter Start und senkrechte Landung Auswahl des geeigneten UAS Multi-Rotor-Kopter Vorteile • keine Start- und Landebahn benötigt • extrem einfach zu bedienen • ausgereifte Autopiloten • autonomer Betrieb Nachteile • prinzipiell bedingte kurze Flugzeit (meist < 30 min) • hohe Geschwindigkeit verringern Flugzeit • nur kleinere Gebiete sind abdeckbar • große Nutzlasten verringern die Flugzeit dramatisch Bei 5 m/s und 20 min Flugzeit – 6 km Strecke Auswahl des geeigneten UAS Starrflügel UAVs Vorteile • lange Flugzeit • kann große Flächen abdecken • hohe Fluggeschwindigkeit • weitgehend wetterunabhängig • sehr gute Autopiloten verfügbar 18 m/s *60 s *60 = 64,8 km / Stunde Nachteile • Probleme bei Start und Landung • Benötigt Landebahn Auswahl des geeigneten UAS Probleme beim Start von Starrflügel UAVs Start durch Werfen • braucht Erfahrung • kann gefährlich sein Start mit Katapult • • • • schwer mehr Ausrüstung komplex gefährlich Auswahl des geeigneten UAS Probleme bei der Landung von Starrflügel UAVs Landegeschwindigkeit ist relativ hoch Risiko für Beschädigungen von UAV und Nutzlast Geschwindigkeitsreduzierung bis zum Strömungsabriss • nach Strömungsabriss kein präzises Steuern möglich • nicht anwendbar bei stärkeren Wind Auswahl des geeigneten UAS Probleme bei der Landung von Starrflügel UAVs Strategien für eine sichere Landung: Fallschirm Nachteile: •keine präzise Landung (Wind Drift) •Wind kann das UAS nach der Landung über den Grund zerren •komplexes Falten des Fallschirms •Zusätzliches Gewicht •Erhöhung der Komplexität (weiteres Teil das ausfallen kann) Auswahl des geeigneten UAS Probleme bei der Landung von Starrflügel UAVs Strategien für eine sichere Landung: Netzlandung Nachteile: •komplex, schwer •muss aufgebaut werden •nicht leicht zu treffen •Gefahr der Beschädigung UAS Innovative UAS: Songbird Idealvorstellung • Keine Piste notwending • Sichere Landung und Start mit Autopilot • Optimale Flugleistung • Hohe Geschwindigkeit • Lange Flugzeit • Hohe Flächenabdeckung pro Flug • Windunabhängigkeit Innovative UAS: Songbird Lösung: Wingcopter „SONGBIRD“ Innovatives UAV: Songbird Eigenschaften des SONGBIRD • patentierte Mechanik • senkrecht Start und Landung • überall starten und landen • keine Piste notwendig • lange Flugzeit (ca. 60 min) • Stopp Funktion in der Luft (z.B. zur Detail-Inspektion) • Gleitwinkel 30:1 • sichere und sanfte Landung Nutzlast bleibt intakt Innovatives UAV: Songbird Eigenschaften des SONGBIRD • • • • • • • • • kompakte Transportkiste (125 cm x 45 cm x 35 cm) robuste GFK/CFK - Verbundkonstruktion Aufbau innerhalb von 10 min Arbeitsgeschwindigkeit: 55 - 65 km/h Maximalgeschwindigkeit:120 km/h bis 65 km Strecke pro Stunde bis 20 km² pro Stunde Abdeckung ausgereifter Autopilot Bis 20 m/s Windgeschwindigkeit einsatzfähig Herausforderungen Herausforderungen Flächenflugzeug für Befliegung • Gute Kamera / Objektiv zur Vermeidung von Bewegungsunschärfe (kurze Verschlusszeiten, gute Radiometrie,...) • Präzises RTK mit Berücksichtigung von Geschwindigkeitsänderung zwischen den Messpunkten • Präzise Erfassung des genauen Auslösezeitpunkts der Aufnahme • Gute Fluglage zur Vermeidung von Schrägbildern Flug Planung Autopilot Detail des Orthophotos Detail Ortho Photo Detail Ortho Photo Ortho-Photo mit Referenz Punkten Digitales Oberfläcen Modell Digitales Oberflächen Modell Beispiel Oman: 30 km² in Höhenbereich von 0 m -1500 m 100 mal schneller als klassische Vermessung Auch für unzugängliches Gebiet Kosten Rentabilität In professionellen Einsatz von UAS sind die Kosten für das UAV Gesamtsystem relativ Kosten 50000 € für ein System mit 1000 h garantierten Einsatz sind es ca 65 € pro Stunde (mit Wartung und neuen Batterien) Einkommen Bei 1000 ha pro Stunde Abdeckung und 5 € pro Ha -> 5000 € pro Stunde Nach 12 h bis 30 h Rentabiliät für UAV Zusammenfassung Hybrid UAV bieten faszinierende Möglichkeiten • Überall Starten und Landen ohne Landebahn • Sicherer Betrieb – Einsatz teuerer Sensoren möglich • Abdeckung großer Gebiete können pro Stunde • Die Nachteile des senkrechten Startens und Landen (etwas höheres Gewicht, mehr Technik, etwas mehr Wind Widerstand) ist im Vergleich mit vorstellen Vorteilen vernachlässigbar HYBIRD ist die Zukunft Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dr. Hans-Peter Thamm | Aerolution GmbH [email protected] | www.aerolution-systems.com
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