Flugversuche „Skywalker“

Die Grundlage für das Projekt bildete Katja Rincks Bachelorarbeit, die in Zusammenarbeit mit AIRlabs Austria entstand. Ihre wissenschaftliche Arbeit legte den methodischen und technischen Grundstein für die ersten Flugtests und die weiterführende Entwicklung der eingesetzten Technologien. Im Mittelpunkt stand die Frage, ob sich ein möglichst kostengünstiges und leicht bedienbares System entwickeln lässt – idealerweise mit einer handelsüblichen Smartphonekamera als Nutzlast. Die Idee dahinter: Smartphones sind auch in abgelegenen Regionen wie Namibia weit verbreitet, was den Einsatz, Anschaffungskosten und die Wartung vor Ort deutlich erleichtert.

Katjas besondere Verbindung zu Namibia – wo sie familiäre Wurzeln hat und zeitweise selbst lebte – prägte den Projektfokus entscheidend mit. Ihr Ziel war es, praxisnahe Lösungen zu finden, die tatsächlich vor Ort angewendet werden können und einen konkreten Beitrag zum Schutz bedrohter Tierarten leisten.

Aktuell werden solche Beobachtungen in Afrika meist mit Helikoptern, Flugzeugen oder zu Fuß durchgeführt – ein Verfahren, das nicht nur kosten-, sondern auch zeitintensiv ist. Der Einsatz von Drohnen bietet hier großes Potenzial: Sie könnten diese Aufgaben effizienter und nachhaltiger übernehmen. Unterstützt durch künstliche Intelligenz (KI) könnten die aufgenommenen Bilder ausgewertet werden, um beispielsweise Dürrezonen oder Tierherden zu identifizieren und gezielte Maßnahmen zu setzen.

Bei den Tests kam das Flächenflugzeugmodell „Skywalker“ zum Einsatz. Im Vergleich zu Multikoptern können damit längere Strecken abgeflogen werden – ein wesentlicher Vorteil bei der Überwachung großer Gebiete.

Für die Befliegung wurde im Vorfeld eine präzise Flugmission geplant. Während der Testflüge in Österreich  wurden Start und Landung noch manuell durch den Fernpiloten ausgeführt, der eigentliche Überwachungsflug hingegen erfolgte bereits automatisch durch den Autopiloten. Langfristig ist geplant, auch Start und Landung zu automatisieren, um den Betrieb weiter zu vereinfachen.

Die Testflüge fanden in Österreich statt, unter anderem beim Flugtag in Thannhausen, wo das Team die Flächenflugdrohne „Skywalker“ erstmals unter realen Bedingungen erprobte. Ein besonderes Augenmerk lag dabei auf der Optimierung technischer Abläufe – etwa der idealen Einstellung des Pixhawk-Flugreglers, der Kamera-Integration sowie einem sicheren und stabilen Flugbetrieb.

Zur Evaluierung der Bildqualität wurde ein handelsübliches Smartphone mit Teleobjektiv und 64 MP Auflösung als Nutzlast eingesetzt. Die automatisierte Bildaufnahme erfolgte über eine einfache App in kurzen Zeitintervallen. Um die Bildschärfe und Objektidentifikation beurteilen zu können, legte das Team Referenzobjekte am Boden aus. Getestet wurde in unterschiedlichen Flughöhen (80 m, 60 m, 40 m) und mit zwei verschiedenen Fluggeschwindigkeiten (20 m/s und 10 m/s), um die Auswirkungen auf Bildqualität und Flugstabilität zu analysieren.

Die Tests zeigten: Die Bildqualität der Smartphonekamera war für einfache Überwachungsaufgaben ausreichend. Besonders die Flughöhe von 60 m und die Geschwindigkeit von 10 m/s erwiesen sich als ideale Kombination. Bei höheren Geschwindigkeiten kam es durch Vibrationen – vermutlich ausgelöst durch Eigenfrequenzen– zu unscharfen Bildern. Diese Erkenntnisse helfen dabei, künftige Einsätze zu optimieren.

Ein weiteres Learning: Manuelle Start- und Landevorgänge erfordern Übung. Mit einem vollständig automatisierten System ließe sich dieser Aufwand künftig vermeiden.

Zudem zeigte sich, dass es bereits KI-Modelle für die Detektion von Wildtieren gibt – beispielsweise basierend auf dem Framework YOLO. Für den praktischen Einsatz im Feld müssten diese Algorithmen jedoch noch benutzerfreundlich in eine App oder Software integriert werden.