UgCS Pro steuert UAV zuverlässig über 180 Flugkilometer

Die Aufgabe bestand darin, den Chemiepark Gendorf (CPG) mit Hilfe unserer hochgenauen PPK-Drohnenvermessungstechnik komplett zu vermessen. Die Anforderungen sowohl an die Befliegung, wie auch an das erwartete Endergebnis waren durchaus herausfordernd. Im Ergebnis war eine Auflösung (GSD) sowie die absolute Genauigkeit von 20 mm X,Y und Z gefordert. Diese Aufgabe sollte für uns auch ohne Passpunkte gut zu erfüllen sein, wenngleich wir maximal 30 mm RMSE garantieren. Zudem sollten in einem zweiten Projektabschnitt alle Straßen und Asphaltflächen mit einer deutlichen höheren Auflösung aufgenommen werden.

Das zu befliegende Areal, das sich über eine Nettofläche von mehr als zwei Quadratkilometer erstreckt, hat vieles zu bieten: Von einem knapp 200 Meter hohen Schornstein, über Anlagenteile die höher waren als die geplante Flughöhe, Bereiche rund um und oberhalb von Gebäuden und Anlagen, in die eine Drohne aus Sicherheitsgründen nicht einfliegen konnte und ein um ca. 30 Meter steil abfallendes Gelände im Süden des CPGs. Bezüglich der jeweiligen Start- und Landeplätze kommt hinzu, dass für den Einsatz unseres KLAUPPK Systems immer eine gute und störungsfrei „Sicht“ auf ausreichend viele GPS und GLONASS Satelliten notwendig ist. Daher kamen nur Startplätze im Randbereich des Areals in Frage. Der Einsatz eines GNSS Direkt-Georeferenzierungssystems war zwingend erforderlich, da wir im Wesentlichen ohne die Verwendung von GCPs auskommen wollten und in allen bisherigen Projekten mit der überragenden Genauigkeit unsers Systems überzeugen konnten. Außerdem war zu befürchten, dass vorhandene Passpunkte oftmals durch Überbauungen oder Leitungstrassen verdeckt sein könnten.

Der ambitionierte Zeitplan, witterungsbedingte Unwägbarkeiten, die Anforderungen an Auflösung und Genauigkeit, sowie die vorgesehenen technische Ausrüstung erforderten eine durchdachte, detaillierte und möglichst vorab getestet Missionsplanung, die am jeweiligen Einsatztag nur noch in das UAV hochzuladen war und für einen sicheren Flug sowie eine zuverlässige Datenaufnahme sorgte.

Als UAV kam eine DJI Inspire 2 mit einer von Klau Geomatics modifizierten und kalibrierten Zenmuse X4s Kamera (20MP) sowie einem angebauten KLAUPPK System zum Einsatz. Um einen kontinuierlichen Einsatz zu gewährleisten, standen uns insgesamt 5 Akkusätze (je 2 x DJI TB 50), drei Ladegeräte sowie zwei Fernsteuersender zur Verfügung. Das als Monitor/HMI/GUI verwendete „Samsung TAB A“ wurde über die USB Verbindung vom Akku des Fernsteuersenders mit Strom versorgt.

Missionsplanung mit  UgCS Professional

Die Wahl der zum Einsatz kommenden Missionsplanungssoftware war relativ einfach, da wir bereits viele Missionen – auch mit anderen UAV Systemen – mit der UgCS PRO (V 3.4 / 3.5) geplant und durchgeführt hatten, aber vor allem die Funktionalität des sog. Konturenflugs unbedingt benötigten. Beim Konturenflug, auch als „Terrain Follow Mode“ oder „AGL-Mode“ bezeichnet, bewegt sich das UAV mit einem konstanten Höhenabstand zum tatsächlichen Gelände (DGM) und nicht in einer gleichbleibenden (absoluten) Höhe über dem Startpunkt.

Wir haben die Mission in insgesamt sechs Segmente (Routes) mit jeweils 3 – 7 Einzelflügen aufgeteilt. Dies ermöglichte es uns, mit nur 6 unterschiedlichen Start- und Landepunkten auszukommen, die luftverkehrsrechtlichen Bestimmungen (z.B. VLOS) ausnahmslos einzuhalten und auch vordefinierte, entsprechend der Datenmenge gut beherrschbare Einheiten (Chunks) für die nachfolgende photogrammetrische Prozessierung in Agisoft Metashape Professional zu generieren. Die einzelnen Segmente wurden an den Grenzen, soweit technisch möglich, mit einer Überlappung von mindestens einer Flugbahn geplant. Für die Sicherstellung, dass kritische Bereiche über Gebäuden über- und nicht durchflogen wurden, sowie hohe Bauwerke, wie z.B. der 200 m hohe Kamin sicher umflogen wurden, haben wir sog. „Custom No Fly Zones“, also individuelle Flugverbotszonen definiert.

Im Folgenden erfahren Sie, welche wesentlichen Funktionalitäten der UgCS PRO für unseren Auftrag von größter Bedeutung waren und wie wir diese eingesetzt haben:

Continue Route

Mit der „Continue Route“ Funktion führt das UAV nach einem Zwischenstopp z.B. zum Akkuwechsel die Mission exakt an der Position fort, an der zuvor mit Aktivierung der „Return to Home“ Funktion die Mission unterbrochen und das UAV an den Startpunkt zurückgeholt wurde. Somit werden z.B. beim Mapping keine Bilder doppelt aufgenommen, weil das UAV den Flug z.B. am letzten Wegpunkt oder am Anfang der letzten (unterbrochenen) Flugbahn wieder aufnimmt. Dies steigert die Effizienz sowohl während der Befliegung, wie auch bei der Aufbereitung der Daten im Büro, da doppelte Bilder weder gesucht noch eliminiert werden müssen.

Area Scan Mode

Obwohl die UgCS über ein Photogrammetrie Modul mit weitreichenden automatischen Berechnungen, ausgehend von der gewünschten GSD (Auflösung), verfügt, haben wir uns für die Planung der Mission mit dem Area-Scan Mode entschieden. Einer der ausschlaggebenden Punkte war, dass wir in bereits durchgeführten Projekten festgestellt haben, dass im Photogrammetrie-Modus die Grenzen des Arbeitsbereichs (= Basispolygon für die Berechnung der Flugbahnen) zum Teil weit überflogen werden und (bei komplexeren Geometrien) auch zu Gunsten eines effizienten Mappings größtenteils ignoriert werden.

Im Gegensatz dazu, orientieren sich die Flugbahnen im Area Scan Mode weitestgehend am vorgegebenen Polygon. In diesem Modus wir dann die Höhe über dem Gelände (Terrain) individuell vorgegeben, dazu müssen dann aber Seitenabstand und Bildabstand entsprechend der gewünschten Überlappungswerte vorab berechnet werden. Wir haben uns dazu mit einem einen einfachen wie komfortablen „GSD-Rechner“ beholfen.

Holen Sie sich unseren kostenlosen „GSD-Rechner“! Schicken Sie uns dazu einfach eine E-Mail* mit dem Stichwort „GSD-Rechner“ in der Betreffzeile und Ihren Kontaktdaten (Name, Unternehmen, Website, Telefon) an info@videographics.de

*) mit der Zusendung Ihrer Daten erklären Sie sich einverstanden, dass Ihnen die Videographics Ingenieurgesellschaft mbH Fachinformationen per E-Mail zuschickt und Sie ggf. telefonisch kontaktiert. Weitere Informationen zum Datenschutz erhalten Sie hier.

Custom No Fly Zones (cNFZ)

Die UgCS Pro verfügt über die einfache wie effektive Möglichkeit, individuelle Flugverbotszonen zu definieren um eine Drohne aus einem solchen Bereich im Rahmen einer aktiven Mission „auszusperren“. Es stehen zwei Möglichkeiten für die Einrichtung einer solchen cNFZ zur Verfügung.

Polygon: Analog zur Definition z.B. einer Scan Area kann durch einzeichnen eines beliebigen Polygons und Eingabe einer Höhe eine cNFZ definiert werden. Wird keine Höhe definiert, wird der cNFZ eine unendliche Höhe zugeordnet.

Zylinder-Kegel: Die cNFZ wird über einen Mittelpunkt und einen Radius, sowie optional mit einer Höhe definiert. Wird keine Höhe vorgegeben, ist diese cNFZ unendlich hoch. Wird jedoch eine Höhe definiert, so kann in dieser Höhe ein anderer Radius eingegeben werden um z.B. eine kegel- oder trichterförmige cNFZ zu errichten.

In einer aktiven Mission (Area Scan oder Photogrammetrie Modus) wird das UAV, solange die zulässige (in den Parametern hinterlegte) Flughöhe größer ist als die der cNFZ, an deren Grenze auf die cNFZ Höhe steigen, dort den Flug inkl. aller geplanter Aktionen fortsetzen und anschließend beim Verlassen der cNFZ wieder auf die geplante Flughöhe der Mission zurückkehren. Übersteigt die Höhe der cNFZ die zulässige Flughöhe des UAVs, so wird dies bereits bei der Missionsplanung durch eine Fehlermeldung signalisiert und die Flugroute wird nicht berechnet.

Befindet sich die cNFZ zwischen zwei individuell geplanten Wegpunkten verhält sich die Drohne wie zuvor beschrieben, solange ihre erlaubte Flughöhe die der cNFZ übersteigt. Ist dies nicht der Fall, berechnet UGCS automatisch eine Ausweichroute um die cNFZ herum, ohne die Flughöhe zu verändern.

Flug-Simulator

Sowohl die UgCS Desktop Software als auch die „UgCS for DJI“ Tablet App bieten einen Simulator. Während am Laptop mit Hilfe eines Emulators getestet werden kann, bietet der Tablet Simulator quasi Realbedingungen. Dazu wird das Tablet sowohl mit der Fernsteuerung des UAV verbunden, als auch über das gemeinsame WLAN mit der Desktop App. Das UAV (unbedingt aus Sicherheitsgründen die Propeller vorher abnehmen) kann nun realistisch die Mission abfliegen und auf Tablet/PC verfolgt werden. Auch werden die Gimbal-Aktionen am (stehenden) UAV entsprechend der Planung durchgeführt (Bilder werden nicht aufgenommen). Zudem kann das UAV auch mit den Steuerhebeln der Fernbedienung über den Bildschirm „geflogen“ werden.

Erfahren Sie noch mehr über Ihre Möglichkeiten mit der UgCS Professional, wie z.B.  zu weiteren Lizenzoptionen oder Schulung/Training.

Wir freuen uns über Ihren Anruf unter +49(0)8104 8889810, oder Ihre E-Mail an info@videographics.de.

**) regulär 535,00€, zzgl. MwSt, zeitlich begrenztes Angebot!