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KTI-Projekt: UAVision

Das Projektziel von UAVision ist die Erforschung und Entwicklung von Software- und Hardwarelösungen zur umfassenden Unterstützung von Überwachungs- und Kartierungsmissionen mit Mini- und Mikro-UAV (Unmanned Aerial Vehicles).  Die Umsetzung dieser Ziele soll durch Kombination eines virtuellen Globus (i3D) mit innovativen photogrammetrischen Verfahren sowie einem neuartigen drahtlosen Datenlink erfolgen, welcher die simultane und robuste Übertragung von digitalen Videodaten, hochaufgelösten Bildern und Telemetriedaten ermöglicht. Dadurch wird die Planung, Simulation, Überwachung sowie die rasche Kartierung von UAV-Missionen in Anwendungsgebieten wie Waldbrandmonitoring, Grenzüberwachung und Pipelineinspektion ermöglicht.

Der modulare Aufbau erlaubt einen flexiblen Einsatz von UAVision-Komponenten – je nach verfügbarer Sensorplattform und Art der Mission.

Systemübersicht_Uavision

UAVision Systemübersicht

Software-Komponenten

Für UAVision werden fünf Softwaremodule entwickelt, welche die Durchführung von UAV-Missionen von der Planung bis hin zur Datenauswertung ermöglichen. Alle Module basieren dabei auf der Virtual Globe Technologie i3D.

Die einzelnen Module im Überblick:

Mission Planning & Simulation

UAV-Missionen können direkt auf dem virtuellen Globus geplant oder aus anderen Programmen importiert werden. Die Flugpläne enthalten Fluglinien und Waypoints, sowie Daten über die Eigenschaften der UAV's und der mitgeführten Payload. So kann beispielsweise die Geschwindigkeit des UAV's angepasst werden, ein Bild ausgelöst werden etc.

Mission Control

Einmal geplante Missionen können mithilfe des Mission Control Moduls durchgeführt und überwacht werden. Der Missionsstatus kann im 3D-View des virtuellen Globus mitverfolgt werden während man fortwährend mit den wichtigsten Telemetriedaten versorgt wird. Dabei ist es jederzeit möglich, in den Ablauf der Mission einzugreifen.

Virtual- und Augmented Monitoring

Diese beiden Module erlauben eine Verschmelzung der virtuellen Welt mit den Videodaten aus der Realwelt. Einerseits können Live-Videobilder auf das Terrain projiziert werden um Ereignisse im Video auf dem virtuellen Globus räumlich zu vermerken. Andererseits können virtuelle Elemente, wie etwa ein künstlicher Horizont oder andere Telemetriedaten, im Video eingeblendet werden. So kann am Boden ein virtuelles Cockpit generiert werden, welches die Remote-Pilotierung des UAV's ermöglicht (Virtual Piloting).

Rapid Mapping

Das Rapid Mapping Module ermöglicht es, Bilddaten vom UAV in Nahechtzeit direkt in den virtuellen Globus zu integrieren. Dies erlaubt eine laufende Aktualisierung der Bilddatenbasis des virtuellen Globus, was eine völlig neue Qualität in der Beurteilung aktueller Ereignisse oder dynamischer Umweltprozesse ermöglicht.

Softwaremodule_UAVision

 UAVision Software-Komponenten

Hardware-Komponenten

Die Anforderung, das gesamte System auch auf kleinen bis mittelgrossen UAV's betreiben zu können, hat unmittelbare Auswirkungen auf die Anforderungen an die Entwicklung. Alle Komponenten müssen möglichst klein, platz- sowie stromsparend sein. Folgende Komponenten werden für dieses Projekt neu beziehungsweise weiterentwickelt:

  • Ultra Low Delay MPEG-4 Encoder: Encodierung eines analogen Videostreams in unter 40 ms.
  • Converter/Multiplexer: Multiplexing von Verschiedenen Datenkanälen zu einem ASI-Datenstream für den Transmitter.
  • Transmitter/Modulator: Miniaturisierung des bestehenden COFDM-Modulators von Nu-Link

Grafik_Datenlink

UAVision Hardware-Komponenten

Projektpartner

Das Projekt ist eine Zusammenarbeit mehrerer Partner welche die Entwicklung der Komponenten aus ihrem jeweiligen Fachgebiet übernehmen. Folgend eine Übersicht der beteiligten Partner und ihrer Kernkompetenzen:

Swisscopter AG:

  • Entwicklung und Herstellung von kleinen bis mittelgrossen UAV’s sowie deren Integration zu Komplettsystemen.
swisscopter
  • Einzigartige Lösung zum Pilotieren von UAV’s oder unbemannten Fahrzeugen

Nulink SA:

  • Drahtlose digitale Lösungen für die mobile TV-Produktion (Tour de Suisse etc.)
nulink
  • Grosses Know-how betreffend COFDM-Modulation, MPEG-Streaming sowie im Erstellen von massgeschneiderten Lösungen

FHNW IVGI (Projektlead):

  • Virtueller Globus i3D als Basistechnologie für UAVision

fhnw_ivgi

  • Erfahrung in Luftbildaufnahmen (Photogrammetrie und Fernerkundung) sowie in georeferenzierter Bild- und Videodatenverarbeitung

EPFL - GR-LSM Multimedia Group:

  • Digitale Signalverarbeitung und Kommunikation
gr_lsm
  • Video Prozessierung, MPEG encoding / decoding

 

Kontakt

Stephan Nebiker Projektleiter
   
Hannes Eugster Stv. Projektleiter / Projektmitarbeiter
  Echtzeit-Integration von georeferenzierten Videodaten
   
Kevin Flückiger Projektmitarbeiter
  UAVision Modulentwicklung
   
Martin Christen  Projektmitarbeiter 
  Entwickler i3D-Technologie 
Informationen für:
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