{"id":33108,"date":"2023-12-11T14:23:26","date_gmt":"2023-12-11T13:23:26","guid":{"rendered":"https:\/\/www.electrosuisse.ch\/?p=33108"},"modified":"2023-12-12T09:05:16","modified_gmt":"2023-12-12T08:05:16","slug":"drohnen-mit-ohren","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.electrosuisse.ch\/de\/drohnen-mit-ohren\/","title":{"rendered":"Drohnen mit Ohren"},"content":{"rendered":"

[vc_row][vc_column][vc_column_text]Nach einer Katastrophe z\u00e4hlt jede Minute. Bei der Suche nach \u00dcberlebenden werden oftmals unbemannte Luftfahrzeuge (UAV) eingesetzt, die in schwer zug\u00e4nglichen Gebieten ein erstes Lagebild liefern und helfen, Opfer aufzusp\u00fcren \u2013 sofern diese sichtbar sind. Forschende am Fraunhofer FKIE wollen mit einer neuen Technologie eine L\u00fccke im Katastrophenschutz schliessen: Mit Mikrofon-Arrays ausgestattete Drohnen sollen k\u00fcnftig die Hilfeschreie und akustische Signale Hilfesuchender aus der Luft gezielt orten und Bergungskr\u00e4ften die Standortdaten der Verletzten liefern. Das erh\u00f6ht deutlich die Chancen auf eine schnelle Rettung von Versch\u00fctteten, die nicht per Kamera entdeckt werden k\u00f6nnen.<\/strong><\/p>\n

\u00dcberschwemmungen in Libyen, Griechenland und Slowenien, Br\u00e4nde auf Hawaii und Teneriffa, Erdbeben in der T\u00fcrkei und in Marokko \u2013 wird eine Region von einer Naturkatastrophe betroffen, z\u00e4hlt jede Minute, um die Verletzten zu retten. Doch die Suche nach \u00dcberlebenden ist komplex, Geb\u00e4ude und Strassen k\u00f6nnen besch\u00e4digt, grosse Gebiete nicht zug\u00e4nglich sein. Daher werden zunehmend Drohnen mit Tageslicht- und W\u00e4rmebildkameras an Bord eingesetzt, um schnell grosse Gebiete mit zerst\u00f6rter Infrastruktur zu \u00fcberfliegen, Hilfesuchende zu orten und die Reaktionsf\u00e4higkeit der Rettungsteams zu beschleunigen. Das Problem: Unter Tr\u00fcmmern eingeschlossene Opfer sind f\u00fcr diese bildgebenden Sensoren nicht sichtbar. Auch bei dickem Rauch, Nebel und Dunkelheit sind den Kameras Grenzen gesetzt. F\u00fcr diese Szenarien entwerfen Forschende am Fraunhofer FKIE eine L\u00f6sung, die die Kameras um akustische Sensoren erg\u00e4nzt: Mit LUCY, kurz f\u00fcr Listening system Using a Crow\u2019s nest arraY, wurde eine Technologie entwickelt, die Versch\u00fctteten und von Br\u00e4nden Eingeschlossenen das Leben retten kann.<\/p>\n

Mikrofon-Array empf\u00e4ngt Signale aus allen Richtungen<\/strong><\/p>\n

Bei LUCY handelt es sich um ein Array von MEMS-Mikrofonen, ein sogenanntes Kr\u00e4hennest-Array, das an Drohnen montiert wird, um die Einfallsrichtung von Ger\u00e4uschen wie Hilferufe, Klatschen oder Klopfsignale zu bestimmen. Die robusten, winzigen MEMS-Mikrofone sind kosteng\u00fcnstig und werden beispielsweise in Smartphones verwendet. Die Besonderheit des Systems: Die Mikrofone werden in einer speziellen geometrischen Anordnung an der Unterseite der Drohne angebracht und k\u00f6nnen Schall aus allen Richtungen wahrnehmen.<\/p>\n

LUCY funktioniert \u00e4hnlich wie das menschliche Ohr, das Schallinformationen aufnimmt und an das Gehirn weiterleitet, wo sie analysiert werden. Bei dem Array-System werden die Ohren durch Mikrofone ersetzt, das Gehirn durch eine Signalverarbeitungseinheit, die die Einfallsrichtung der Ger\u00e4usche sch\u00e4tzt. Da LUCY aktuell nicht nur zwei, sondern 48 Mikrofone umfasst, kann die Richtung der Schallquelle pr\u00e4zise bestimmt werden.<\/p>\n

Zudem nimmt das System Frequenzen wahr, die das menschliche Ohr nicht registrieren kann. Die Anzahl der Mikrofone soll k\u00fcnftig auf 256 Sensoren erweitert werden, die Signale in Echtzeit verarbeiten k\u00f6nnen.<\/p>\n

St\u00f6rende Umgebungsger\u00e4usche werden herausgefiltert<\/strong><\/p>\n

St\u00f6rende Umgebungsger\u00e4usche etwa von Bergungsger\u00e4ten, Wind oder V\u00f6geln, aber auch vom Rotorensurren der Drohne selbst blendet das System aus. Mit Methoden der K\u00fcnstlichen Intelligenz (KI) und mithilfe von adaptiven Filtern werden zum einen Signale herausgefiltert, zum anderen werden Lautmuster wie Schreien, Schlagen oder Klatschen, mit denen Menschen in Notfallsituationen auf sich aufmerksam machen, erlernt. Das System bedient sich dabei einer Datenbank mit unterschiedlichen Ger\u00e4uschen bzw. Signaturen, auf die die KI zuvor trainiert wurde. In Kombination mit Signalverarbeitungstechniken wie Coherent Beamforming werden Ger\u00e4usche detektiert, klassifiziert und wird deren Einfallswinkel pr\u00e4zise bestimmt. Eine kompakte Processing Unit erm\u00f6glicht es dar\u00fcber hinaus, Signale sehr schnell zu verarbeiten. Die empfangenen Standortdaten sollen im Katastrophenfall an die Rettungsteams \u00fcbermittelt werden, die dann zum Beispiel auf Tablets die exakten Positionen der Hilfesuchenden erkennen k\u00f6nnen.<\/p>\n

Leichtgewicht LUCY<\/strong><\/p>\n

Die Sensormodule bzw die Mikrofon-Arrays sind aufgrund ihrer Skalierbarkeit auf vielen handels\u00fcblichen Drohnen einsetzbar. Da sowohl die MEMS-Technologie als auch die Drohnen preisg\u00fcnstig sind, bietet es sich an, mehrere unbemannte Luftfahrzeuge einzusetzen, um das Katastrophengebiet effektiv erkunden zu k\u00f6nnen. Aufgrund seines geringen Gewichts k\u00f6nnen Notfallhelfer das System LUCY auch tragen. Zudem l\u00e4sst es sich auf Bodenfahrzeugen montieren oder station\u00e4r einsetzen.[\/vc_column_text][\/vc_column][\/vc_row]<\/p>\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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