DLR testet Positionsbestimmung für zukünftige Katastropheneinsätze
28. Oktober 2021 | Integrated Positioning System
DLR testet Positionsbestimmung für zukünftige Katastropheneinsätze
Das Integrated Positioning System (IPS) als Helmtechnologie
Mit dem Integrated Positioning System (IPS) wurde eine Technologie entwickelt, das die Position der Einsatzkräfte in komplexen Gebäuden ohne globales Navigationssatellitensystem (GNSS) oder Mobilfunk bestimmen lässt.
Während der Messläufe erhielt der Operator auf seinem Display Informationen zu seiner Position in Form einer 3D-Trajektorie und konnte dies zugleich als Orientierung nutzen.
Die optischen Komponenten des Helmsystems mussten so angepasst werden, dass sie sowohl bei Hitze und Helligkeit im Freien als auch in lichtschwachen, kühlen Kellerräumen eine visuelle Live-Verortung gewährleisten können. Neben den Herausforderungen an das System, galt es auch für den Operator, sich den Anforderungen des Gebäudes zu stellen und dabei sowohl die mitgeführte Technik als auch die vorgegebenen zeitlichen und räumlichen Abläufe im Blick zu haben.
Das Integrated Positioning System (IPS) wurde als optisches Navigations- und Inspektionssystem am DLR-Institut für Optische Sensorsysteme entwickelt.
IPS eignet sich für den Einsatz in Umgebungen, in denen keine Positionsbestimmung über ein globales Navigationssatellitensystem oder Mobilfunk möglich ist.
Zukünftig könnte IPS auch in Katastrophenszenarien zum Einsatz kommen. Erste Tests beim Bundesamt für Kartographie und Geodäsie verliefen erfolgreich.
Nach Katastrophen müssen sich Hilfskräfte in den zerstörten Infrastrukturen bewegen können, um Personen zu retten und die Schadenslage zu dokumentieren. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat mit dem Integrated Positioning System (IPS) eine Technologie entwickelt, das die Position der Einsatzkräfte in komplexen Gebäuden ohne globales Navigationssatellitensystem (GNSS) oder Mobilfunk bestimmen lässt. Erstmals wurde IPS als Helmtechnologie auch in einem fahrenden Auto getestet.
Helmtechnologie für den Einsatz in komplexen Gebäudestrukturen
Das am DLR-Institut für Optische Sensorsysteme entwickelte IPS ist ein optisches Navigations- und Inspektionssystem für den Einsatz in Umgebungen, in denen keine Positionsbestimmung über ein globales Navigationssatellitensystem oder Mobilfunk möglich ist. Basis ist ein Multi-Sensor-Ansatz, der verschiedene Messtechniken so miteinander verknüpft, dass Fehler des jeweiligen anderen Systems minimiert und Messfehler deutlich reduziert werden. „Das funktioniert ähnlich wie das Zusammenspiel der menschlichen Sinnesorgane Auge und Gleichgewichtssinn“, erklärt Dr. Anko Börner vom DLR-Institut für Optische Sensorsysteme in Berlin. Dabei ist die Technologie sehr kompakt, klein und leicht, sodass es auf einem Helm mitgeführt werden kann und die Nutzerinnen und Nutzer die Hände frei haben. Somit ist das System ideal für schwer zugängliche Bereiche.
Bislang haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler diese Technologie erfolgreich in Tunneln, Bergwerken, Wäldern oder Industrieanlagen getestet. „In einem weiteren Schritt haben wir nun zeigen können, dass IPS in komplexen Gebäudestrukturen funktioniert“, sagt Börner. Bei der eigenen Bestimmung der Position kommt das System ohne zusätzliches "Vorwissen" über die Umgebung und ohne äußere Bezugspunkte aus. „Zukünftig könnte die IPS-Helmtechnologie auch bei Katastrophenszenarien zum Einsatz kommen“, fügt Börner hinzu. „Technologien, die bestimmen, wo sich Hilfs- und Einsatzkräfte befinden, sind Grundvoraussetzung für einen erfolgreichen Einsatz.“
Test-Einsatzort: Bundesamt für Kartographie und Geodäsie
Wie IPS funktioniert, demonstrierten die DLR-Forschenden in der Villa Mumm – ein mehr als 100 Jahre altes Gebäude in Frankfurt am Main, das heute Sitz des Bundesamts für Kartographie und Geodäsie (BKG) ist. „Da die Villa derzeit komplett restauriert wird, bot sie uns als Baustelle eine optimale Testumgebung“, erklärt Dr. Anko Börner. In dem Gebäude wurde das IPS in 15- bis 30-minütigen Navigationsläufen auf mehreren Ebenen des Gebäudes innerhalb definierter zeitlicher und räumlicher Vogaben erprobt. Bereits während der Messläufe erhielt der Operator auf seinem Display Informationen zu seiner Position in Form einer 3D-Trajektorie und konnte dies zugleich als Orientierung nutzen. Dafür mussten die optischen Komponenten des Helmsystems so angepasst werden, dass sie sowohl bei Hitze und Helligkeit im Freien als auch in lichtschwachen, kühlen Kellerräumen eine visuelle Live-Verortung gewährleisten können. Neben den Herausforderungen an das System, galt es auch für den Operator, sich den Anforderungen des Gebäudes zu stellen und dabei sowohl die mitgeführte Technik als auch die vorgegebenen zeitlichen und räumlichen Abläufe im Blick zu haben.
Im Anschluss an die erfolgreichen Testläufe in der Villa erprobten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erstmals das an einem Helm montierte System auch in einem Szenario, in dem ein Mitglied eines Rettungsteams mit einem Fahrzeug an das Untersuchungsobjekt herangefahren wurde. Diese zusätzliche Funktion von IPS ermöglicht es, bereits die Fahrt zum Einsatzort für die Vorbereitung zu nutzen. Zukünftig könnte somit bei realen Szenarien das System wesentlich schneller betriebsbereit sein.
