Präzise Ortung
TU Graz entwickelt „Navi“ für Einsätze unter Tage
Ob Tunnel, Bergwerk oder U-Bahnstation: Rettungseinsätze unter Tage sind eine äußerst schwierige und riskante Aufgabe für die Einsatzkräfte. Noch viel mehr, wenn die Sicht eingeschränkt und Licht, Strom, WLAN oder Satellitensignale ausgefallen sind. Forschende der TU Graz arbeiten daher an einem Navigationssystem für Rettungskräfte im Untertageeinsatz.
Bei einem Unfall oder Brand in einem Tunnel zählt jeder Moment und jeder Handgriff: Eingeschlossene und Verletzte bangen um ihr Leben und warten, dass sie aus ihrer gefährlichen Lage befreit werden. Rettungskräfte bringen sich dabei auch selbst in höchste Gefahr. Damit Menschenleben gerettet, die richtigen Schritte gesetzt und der Schaden begrenzt wird, ist es unverzichtbar, dass sich die Einsatzkräfte auch ohne Licht oder externe Kommunikationsmittel orientieren und effektiv koordinieren können.
Dynamische Verortung
Unter der Leitung der Montanuniversität Leoben haben die TU Graz, OHB Austria und das Ingenieurbüro Laabmayr gemeinsam mit dem Bundesministerium für Landesverteidigung deshalb ein System zur präzisen Positionsbestimmung der Einsatzkräfte und technischer Assistenzsysteme (Roboter) entwickelt. Es kombiniert Sensordaten von Robotern und Rettungskräften mit einem selbst errichteten UWB-Netzwerk (Ultra-Breitband).
So kann eine Karte, die die Position von jedem Akteur dynamisch verorten und visualisieren kann, erstellt werden. „Damit wird sichergestellt, dass die Einsatzleitung über Tage weiß, wo sich die Leute unter Tag befinden“, erklärte Projektleiter Philipp Berglez, Geodät an der TU Graz.
Das Herzstück der innovativen Idee ist das sogenannte Teaming: Ein Roboter, ausgestattet mit modernster Sensorik, erkundet die unterirdische Umgebung und erstellt dabei eine dynamische Karte. Diese wird über ein selbst errichtetes UWB-Netzwerk an die nachrückenden, menschlichen Rettungskräfte weitergegeben. Dazu tragen die Einsatzkräfte zum einen selbst kleine UWB-Tags bei sich und befestigen zugleich entlang ihres Weges wiederum UWB-Anker.
Diese ermöglichen nicht nur die Datenübertragung, sondern auch die weitere Distanzmessung zwischen allen Beteiligten. So entstehe ein Netzwerk, das die Position von Menschen und Robotern mit einer Genauigkeit von einem Meter bestimmt, so Berglez. „Diese präzise Ortung kann Leben retten. Zum Beispiel, wenn vor einer Person ein Abgrund oder eine offene Lifttür liegt“, betonte der Grazer Experte.
Sensorik, Robotik und KI
Damit Rettungskräfte nicht auf möglicherweise ungenaue oder nicht aktuelle Pläne angewiesen sind, erstellt der Roboter mithilfe eines Laserscanners, einer Kamera und Radarsensoren eine aktuelle Karte der Umgebung. Die Einsatzkräfte tragen Sensoren an den Schuhen, die mithilfe von KI-Analyse Bewegungen wie Laufen, Kriechen oder Robben unterscheiden können.
Die Positionsberechnungen basieren auf einer Methode namens „Factor Graph Optimization“, die aus der Robotik stammt. Sie ermöglicht es, frühere Messungen erneut zu berücksichtigen, um die aktuelle Position noch genauer zu bestimmen. Wenn Roboter oder Menschen denselben Ort zu unterschiedlichen Zeiten passieren, werden ihre Daten miteinander verknüpft, was die Karte kontinuierlich verbessern soll, wie Berglez ausführte.
Blick von oben als „next step“
Bei ersten Feldversuchen im vergangenen August in Eisenerz wurde das Zusammenspiel der Subsysteme bereits erprobt. „Der von uns entwickelte Prototyp hat bewiesen, dass er einsatzbereit ist“, so Berglez. Doch das Team hat noch größere Pläne: „Wir wollen das System robuster machen, damit es auch unter realen Bedingungen zuverlässig funktioniert“, so der Projektverantwortliche.
Außerdem soll das System auch noch um Mini-Drohnen erweitert werden: Diese könnten von erhöhter Position zusätzliche Daten liefern und den Rettungskräften noch bessere Orientierung bieten – ein entscheidender Vorteil in lebensbedrohlichen Situationen.
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