Sichere und faire Integration von Drohnen in den deutschen Luftraum

Das Forschungsprojekt fAIRport zielt darauf ab, Flugverbotszonen für Drohnen automatisch zu definieren. Das vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur im Rahmen der Förderrichtlinie Modernitätsfonds (»mFUND«) mit insgesamt 1.205.000 Euro geförderte Projekt startete am 1. Mai 2020 unter der Koordination des Fraunhofer IGD. Zusammen mit der Deutschen Flugsicherung GmbH und dem IT-Startup wetransform arbeiten IT-Experten aus den Bereichen Objekterkennung, Geodatenvisualisierung und Künstliche Intelligenz die nächsten drei Jahre an einer Lösung für die Integration der unbemannten Flugobjekte in den regulierten deutschen Luftraum.

Drohnen sind mehr als ein neuartiges Technik-Gadget oder eine Spielerei für den Garten. Das wirtschaftliche Potential, z.B. für die Inspektion von Gebäuden und Brücken oder die Vermessung eines Geländes, ist enorm. Eine fehlende Regulierung des Luftraums für unbemannte Luftfahrzeuge verhindert jedoch die breite wirtschaftliche Nutzung in Deutschland. Gemäß §21 Luftverkehrs-Ordnung ist die Nutzung des kontrollierten Luftraums nur nach vorheriger Freigabe möglich. Für eine wirtschaftliche Drohnen-Nutzung sind aber Flüge auch außerhalb der Sichtweite des Piloten unabdingbar. Die Deutsche Flugsicherung, die mit der hoheitlichen Aufgabe der Flugsicherung beliehen ist, möchte deshalb einen hochqualitativen Geodatensatz für Drohnenflugverbotszonen bereitstellen. Damit könnten Drohnenpiloten über das Verkehrsmanagementsystem (UTM) der Deutschen Flugsicherung auch ohne Sichtkontakt mit der Drohne sicherstellen, sich nur in für Drohnen genehmigten Luftbereichen aufzuhalten.

Flugverbotszonen mit künstlicher Intelligenz definiert

Grundlage zur Realisierung sind Luftaufnahmen und Geodaten. Die Technologien des Fraunhofer IGD ermöglichen es, in Luftbildern entsprechende Geländemerkmale, die Drohnenflugverbotszonen bedingen (beispielsweise über Flughäfen, Bundeswasserstraßen oder Windkraftanlagen) in einem automatisierten Verfahren zu identifizieren. Methoden des maschinellen Sehens und Lernens sind in der Lage, zuverlässig Strukturen und Muster zu erkennen und korrekt zu klassifizieren. Nur mit Hilfe einer technischen Lösung, bspw. unter Nutzung der Methoden der künstlichen Intelligenz (KI) ist es möglich, in kürzester Zeit die Drohnenflugverbotszonen für ganz Deutschland auszuweisen und in das System zu integrieren. Händisch würde dieser Prozess viel zu lange dauern und Deutschland könnte den Anschluss an den wirtschaftlichen Drohnen-Markt verpassen.

Die Herausforderung: Geoinformationen vereinheitlichen

Die Informationen aus Luftbildern werden durch Geoinformationen verschiedener Quellen ergänzt. Die Heterogenität der Daten ist dabei eine große Herausforderung. Ziel ist es, dem Anwender auf leicht verständliche Art alle Daten visuell aufzubereiten – nur so ist eine transparente Sicht gewährleistet und die Daten helfen bei der sofortigen Entscheidungsfindung. Dafür wird eine Plattform mit zugehörigen KI-basierten Computer-Vision-Algorithmen entwickelt. Flugrelevante Geoinformationen werden hier automatisiert gesammelt, verarbeitet, virtuell integriert und schließlich visuell bereitgestellt. Dafür zeichnet die Technologie der wetransform GmbH verantwortlich – ein Startup von Forschern des Fraunhofer IGD, die sich 2014 mit ihrer Expertise bei der Geodatenharmonisierung selbstständig machten.