Wissenschaftler der Jade Hochschule entwickeln autonome Unterwasserfahrzeuge

Forschungsprojekt EITAMS abgeschlossen

Entstanden ist ein Demonstrator aus einem autonom operierenden Überwasserfahrzeug und einem Schwarm selbständig fahrender und kooperierender Unterwasserfahrzeuge. (Foto: Jade HS)
Entstanden ist ein Demonstrator aus einem autonom operierenden Überwasserfahrzeug und einem Schwarm selbständig fahrender und kooperierender Unterwasserfahrzeuge. (Foto: Jade HS)

Wasserbauten wie zum Beispiel Hafen- und Offshore-Anlagen stellen komplexe Anforderungen an Wartung und Überwachung, die häufig mit ferngesteuerten oder autonomen Unterwasserfahrzeugen gelöst werden. Wissenschaftler der Jade Hochschule erweiterten in dem Forschungsprojekt „Entwicklung innovativer Technologien für autonome maritime Systeme“ (EITAMS) das Einsatzspektrum solcher Systeme. Sie entwickelten einen Versuchsträger aus einem autonom operierenden Überwasserfahrzeug (USV), der einen Schwarm selbständig fahrender und kooperierender Unterwasserfahrzeuge (AUVs) steuert. Auf diesem werden eigene intelligente Algorithmen zur Missionssteuerung sowie neuartige Messtechniken erprobt. Das Forschungsprojekt EITAMS wurde von der Niedersächsischen Volkswagen Stiftung in den letzten vier Jahren mit insgesamt 1,5 Millionen Euro gefördert.

„Das Projekt hat die Bedeutung der interdisziplinären Zusammenarbeit der verschiedenen Disziplinen in unserer Hochschule sehr deutlich gemacht“, sagt Hochschulpräsident Prof. Dr. Manfred Weisensee. „Die besondere Stärke der Jade Hochschule als Hochschule für Angewandte Wissenschaften liegt darin, die vorhandenen Kompetenzen zu bündeln und in anwendungsnahen Projekten für den praktischen Einsatz verfügbar zu machen.“

Durch die Zusammenarbeit im Projekt seien fachbereichsübergreifende Teams entstanden, die auch für weitere Projekte zur Verfügung stünden, ergänzt Forschungs-Vizepräsident Prof. Dr. Holger Saß. „Mit diesem Teamgeist konnte bereits ein weiterer Antrag in einem benachbarten Themengebiet erfolgreich gestellt werden.“

Unter der Gesamt-Projektleitung von Prof Dr. Klaus-Jürgen Windeck haben drei Fachbereiche der Jade Hochschule mit unterschiedlichen Spezialgebieten fünf Teilbereiche des Groß-Projektes bearbeitet:

Wissenschaftsminister Björn Thümler über das Projekt EITAMS:

„Für das Küstenland Niedersachsen nimmt die Bedeutung von Offshore-Anlagen stetig zu, die Forschungsarbeiten des Verbundes EITAMS haben für Niedersachsen dadurch bereits ein hohe Priorität.“ Die Forschungsarbeiten würden auch einen wichtigen Baustein zum Schutz des einmaligen niedersächsischen Wattenmeeres legen. „In dem besonderen Schutzraum des Nationalparks und UNESCO-Biosphärenreservats brauchen wir effektive Technologien und sichere Methoden zur Erfassung des Ökosystems und der dort befindlichen Anlagen. Denn unser Ziel muss es sein, Eingriffe in den Naturraum möglichst gering zu halten und dem Ökosystem den maximalen Schutz zukommen zu lassen. Die Forschungsarbeiten sind aus diesem Grund für Niedersachsen und das Wattenmeer von herausragender Bedeutung.“

Das Überwasserfahrzeug dient als Ortungsreferenz und Kommunikationsknoten für die Unterwasserfahrzeuge und hält Funkverbindung mit der Operationszentrale. Zudem transportiert es die zusätzliche Technik für die Unterwasserfahrzeuge. (Foto: Jade HS)
Das Überwasserfahrzeug dient als Ortungsreferenz und Kommunikationsknoten für die Unterwasserfahrzeuge und hält Funkverbindung mit der Operationszentrale. Zudem transportiert es die zusätzliche Technik für die Unterwasserfahrzeuge. (Foto: Jade HS)
Die Unterwasserfahrzeuge sind mit einem photogrammetrischen Kamerasystem zur dreidimensionalen Erfassung von Objekten unter Wasser ausgestattet. (Foto: Jade HS)
Die Unterwasserfahrzeuge sind mit einem photogrammetrischen Kamerasystem zur dreidimensionalen Erfassung von Objekten unter Wasser ausgestattet. (Foto: Jade HS)

Um in unbekannten oder schwer zugänglichen Gebieten operieren zu können, wurde unter der Leitung von Prof. Dr. Frank Wallhoff eine intelligente Steuersoftware für Über- und Unterwasserfahrzeuge entwickelt. Sie ermöglicht, dass die Systeme flexibel unterschiedliche Aufgabenstellungen lösen. Die Fahrzeuge können auf unerwartete Situationen so reagieren, dass sie handlungsfähig bleiben.

Für die Ausführung von räumlich ausgedehnten Messungen wurden unter der Leitung von Prof. Dr. Lars Nolle intelligente Suchstrategien für die kooperierenden Unterwasserfahrzeuge entwickelt. Diese Verfahren können beispielsweise nach einem Schiffsunglück genutzt werden, um beschädigte Container mit schädlichen Substanzen zu orten und zu inspizieren. Nach einem Schiffsunglück müssen oft sehr große Seegebiete in kurzer Zeit abgesucht werden. Die Unterwasserfahrzeuge können mit intelligenten Konzepten den Suchaufwand auf ein praktikables Maß reduzieren.

Unter der Leitung von Prof. Dr. Thomas Luhmann wurde ein photogrammetrisches Kamerasystem zur dreidimensionalen Erfassung von Objekten unter Wasser geschaffen. Das Anwendungsspektrum des Systems reicht von der technischen Qualitätskontrolle von Offshore-Bauwerken, der Erfassung archäologischer Fundstellen oder Altlasten (Munition, Sondermüll), der Wrackvermessung bis zu geologischen Fragestellungen und biologischen Phänomenen (zum Beispiel Formerfassung von Korallen).

Bei den Unterwasser-Missionen können umfangreiche Beobachtungsdaten entstehen. Da die Fahrzeuge nicht immer online sind und häufig nur kleine Datenmengen austauschen können, wurde unter der Leitung von Prof. Dr. Thomas Brinkhoff eine verteilte Speicher- und Anfragearchitektur entwickelt. Ziel war es, ein Datenmanagementsystem zu entwickeln, das die lokale Speicherung und Abfrage von dreidimensionalen Daten erlaubt und den Datenabgleich mit einer zentralen Instanz ermöglicht.

Unter der Leitung von Prof. Dr. Holger Korte und seit 2020 Prof. Dr. Christian Denker wurde ein Überwasserfahrzeug realisiert. Es dient als Ortungsreferenz und Kommunikationsknoten für die Unterwasserfahrzeuge und hält Funkverbindung mit der Operationszentrale. Zudem transportiert es die zusätzliche Technik für die Unterwasserfahrzeuge.

Projektteam

Neben den Professoren haben folgende wissenschaftliche Mitarbeiter an dem Projekt mitgearbeitet: Tobias Neiß-Theuerkauff, Yves Korte-Wagner, Dr. Tarek El-Mihoub, Christoph Tholen, Robin Rofallski, Tobias Werner, Timotheus Kisselbach, Bernhard Schwarz-Röhr, Oliver Köckritz, Chen Zang und Dennis Grunert.

Ansprechpartnerin in der Redaktion

Katrin Keller
Katrin Keller

katrin.keller@jade-hs.de - 0441 7708-3121