Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB 
Herausforderungen
Zur Maximierung des Nutzens mobiler Systeme ist eine bestmögliche Planung der Datengewinnung unerlässlich. Insbesondere Bewegungen der mobilen Systeme müssen dazu sorgfältig geplant werden. Die vom Fraunhofer IOSB entwickelte Software-Applikation PathPlanner kann für einzelne mobile Systeme sowie auch für heterogene Gruppen mobiler Systeme alle Trajektorien planen, die für eine ressourceneffiziente Ausführung diverser Aufgaben notwendig sind: sichere Fahrt bzw. sicherer Flug von der Start- zur Zielposition, Trajektorien zur lückenlosen Aufklärung auch komplexer Gebiete oder Areale (inklusive An- und Abfahrt bzw. An- und Abflug) etc.
Dabei werden bei der Planung nicht nur Hindernisse und Verbotszonen samt notwendiger Sicherheitsabstände berücksichtigt, sondern auch relevante Parameter der eingesetzten Sensorik sowie der mobilen Systeme wie z.B. ihr Wenderadius oder ihr Verhalten an den Grenzen des Aufklärungsgebietes bzw. der Verbotszonen (man kann hier je nach Situation Überquerungen der Grenzen erlauben oder verbieten). Auch können für die Wegplanung Erfassungs- und Überlappungsbereiche der Sensoren der einzelnen Systeme und weitere relevante Parameter der mobilen Systeme wie Geschwindigkeiten und Gangreserven vorgegeben werden.
Lösung
Die Software-Applikation PathPlanner ist in die vom Fraunhofer IOSB entwickelte Integrationsplattform AMFIS integriert. Da sie als Service konzipiert ist, kann sie jedoch nicht nur zur Wegplanung für von AMFIS gesteuerte mobile Systeme eingesetzt werden, sondern auch in anderen Anwendungskontexten.
PathPlanner besitzt eine GUI, kann aber auch (als Middleware) die Aufträge zur Bahnplanung und die geplanten Trajektorien über unterschiedliche Interfaces (u.a. ROS, MQTT) abarbeiten. Die Software-Applikation kann darüber hinaus kurzfristig an spezifische Kundenbedarfe angepasst werden, z.B. können weitere Interfaces und Datenformate hinzugefügt werden. PathPlanner kann somit unkompliziert z.B. in unterschiedliche Verkehrssteuerungssysteme (wie etwa zur Drohnenlogistik) oder z.B. in Gesamtsysteme zur Aufklärung und Überwachung integriert werden. Die für die Wegplanung mittels PathPlanner benötigte Zeit hängt von der Komplexität der Aufgabe ab, ist aber eher gering. Die Planung des Flugweges in Abb. 4 dauert ca. 30 Millisekunden, die Planung der Flugwege in Abb. 5 dauert weniger als 2 Sekunden (jeweils auf einem handelsüblichen Laptop).
Ressourcenoptimierten Erkundung eines Gebiets unter Einsatz von PathPlanner
Auswahl des entsprechenden Gebiets sowie der Start-und Zielpositionen der mobilen Systeme auf einer Karte Angabe von relevanten Parametern (z.B. Flugverbotszonen, Sicherheitsabstände, Flughöhe beim Einsatz von UAVs)
- Automatische Planung aller Wege mittels PathPlanner
- Automatische Erkundung des Areals mittels der mobilen Systeme
- Georeferenzierung und Fusion der gesammelten Daten
- Anzeige der Daten in der Karte und/oder Weitergabe an andere Systeme (z.B. unter Einsatz von AMFIS)