Das Arbeitsgebiet der Sensorik-Gruppe ist die Erforschung und Entwicklung von optischen (Fern-)Messmethoden und Sensorsystemen zur Sichtverbesserung mit dem Ziel der Lagebild-Erzeugung und verbesserten Beschreibung des Schutzstatus maritimer Infrastrukturen. Die Aktivitäten der Gruppe gliedern sich in drei Themenbereiche:
Entwicklung (aktiver) optischer Sensorik/Instrumente
Simulation von Sensorsystemen und Messmethoden
Erforschung und Entwicklung neuartiger Messmethoden und Lösungsansätze zur Sichtverbesserung
Das Einsatzfeld erstreckt sich dabei über den gesamten Bereich von Unterwasseranwendungen über Instrumentenentwicklungen an Land und zur See, bis hin zu Drohnen- und Helikopter-getragenen Systemen.
Entwicklung (aktiver) optischer Sensorik
Für den Einsatz auf Schiffen wurde im Projekt TRAGVIS ein Gated-Viewing-Instrument entwickelt, das im nahen Infrarotbereich arbeitet. Die gepulste Lichtquelle ist mit einer Kamera synchronisiert, so dass sich im aufgezeichneten Bild gezielte Beleuchtungen in Abhängigkeit von der Entfernung ergeben. Die resultierende Unterdrückung von atmosphärischen Rückstreusignalen führt zu einem besseren Bildkontrast. Das TRAGVIS-Instrument wurde insbesondere in Kooperation mit der Seenotrettung für schlechte Sichtbedingungen, z.B. bei Nacht und Nebel entwickelt, und ein erster Demonstrator wurde im Dezember 2022 erfolgreich auf See erprobt. Das Messsystem kann aber auch für andere Aufgabenbereiche (z.B. visuelle Aufklärung oder Überwachungszwecke) und Plattformen (z.B. Helikoptern) zum Einsatz kommen. Dazu wird die Hardware derzeit modular weiterentwickelt. Eine ganz ähnliche Messmethode wird zudem für den Unterwasserbereich entwickelt (SUBVIS). Hauptanwendungsfelder hier sind Inspektionsaufgaben, die Überwachung kritischer Infrastrukturen am Meeresboden, aber auch z.B. die Detektion und Untersuchung von Altmunition.
Simulation von Sensorsystemen und Messmethoden
Physikalische Simulationen und Modelle dienen dem besseren Verständnis von Messmethoden und Sensorsystemen, was sofort einhergeht mit Weiterentwicklungen und Verbesserungsideen der Hardware. Es lassen sich aber auch Potentiale für den Einsatz in anderen Umgebungen oder von anderen Plattformen aus ableiten, inklusive einer Abschätzung des notwendigen Weiterentwicklungsbedarfs. So wird z.B. der Einsatz und das Verhalten des TRAGVIS-Sensors vom Helikopter aus in einer computergenerierten 3D-Welt simuliert (HEDELA). Im Projekt HUMAN wird der Nutzen einer solchen Konfiguration für ein Havarie-Szenario simuliert und die Anzeige der Sensorinformation in die AR-Brille eines Hubschrauberpiloten integriert. Zur Validation der Sensorentwicklungen und als Input für die physikalischen Simulationen werden ebenfalls Messungen von Umweltparametern durchgeführt, wofür u.a. eine Sensorplattform auf dem Institutsdach betrieben wird.
Erforschung und Entwicklung neuartiger Messmethoden und Lösungsansätze zur Sichtverbesserung
Neuartige physikalische Messmethoden, Ideen und Technologien zur Sichtverbesserung werden fortlaufend in Laborexperimenten, in Feldversuchen, aber auch in Modellrechnungen am Computer erforscht. Hierzu zählt beispielsweise die Erforschung, wie die lokale Neigung der Wasseroberfläche mithilfe von Polarisationskameras erfasst werden kann. Zudem wird jeweils neu am Markt verfügbare Technologie (z.B. Kameras für Einzelphotonennachweise, neuartige LEDs oder Laserdioden) auf ihr Potential zur Sichtverbesserung untersucht und findet Eingang in bestehende sowie zukünftige Hardwareentwicklungen. In enger Zusammenarbeit mit anderen Gruppen des Instituts sowie externen Partnern werden Sensor-Neuentwicklungen bzw. -Weiterentwicklungen mit Methoden der Objekterkennung kombiniert und z.B. auf Ihre Eignung zur Unterstützung der Autonomen Navigation auf See genutzt.
Aktuelle Projekte:
SUBVIS: SUBsea VISion for inspection tasks
MAI: Modular Active Imaging
HUMAN: Hubschraubereinsätze im Rahmen der maritimen Notfallvorsorge
REMAP: Rapid Environmental Monitoring via Airborne optical Platforms
Der TRAGVIS-Sensor an Bord eines Seenot-Rettungskreuzers während der finalen Projekt-Demonstration. Die gestreute Infrarot-Laserstrahlung bei 808 nm erscheint auf diesem Bild in violetten Farbtönen, die sich durch Rest-Empfindlichkeiten in den Farbkanälen der hier verwendeten RGB-Kamera erklärt.
Kalibrationsmessungen mit dem SUBVIS-Sensor, der für die Sichtverbesserung in Unterwasseranwendungen entwickelt wird. Beispiele für potentielle Anwendungen sind z.B. Inspektionsaufgaben von kritischer Infrastruktur am Meeresboden oder im Hafen.
Physikalische Simulation des TRAGVIS-Sensors in einer computeranimierten 3D-Umgebung. Die hier gezeigten Simulationen wurden zusammen mit dem Institut für Flugführung im Projekt HEDELA erstellt, um das Potential und den ggf. notwendigen Weiterentwicklungsbedarf des Instruments für Helikopter-getragene Einsätze abzuschätzen.
